CN103846391A - 一种电梯曳引轮的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种电梯曳引轮的生产方法，包括：模样制作、涂料、合型、炉料熔炼、出铁球化与孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理、热处理，模样（01）为潮模砂无冒口造型：模样（01）内外放置外环冷铁（02）及内环冷铁（03），直浇道（05）和横浇道（06）之间具有过滤网（04），铸型内涂醇基涂料；炉料熔炼：熔炼设备为感应电炉，经配料计算的炉料熔融后，经过1400℃～1420℃平衡温度、1450℃～1470℃沸腾温度、1500℃～1520℃过热温度后球化、孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理；热处理：正火、去应力低温回火。
Description
技术领域
本发明涉及黑色金属铸造技术领域，尤其涉及一种高强度、高韧性电梯曳引轮的生产方法。
背景技术
曳引轮是电梯曳引机上的绳轮，也称曳引绳轮或驱绳轮，是电梯传动曳引动力的装置。曳引轮是电梯安全驱动的重要零部件，该零件轮缘槽需承受一定的牵引重力作用，为完全符合电梯平稳安全标准要求，该零件应具有高强度、抗耐磨的性能，其质量要求非常严格。试块检测：抗拉强度σb≥700MPa，伸长率δ≥2%，球化等级1～3级，石墨大小6～8级，珠光体＞85%；布氏硬度检测：布氏硬度HBS240～285，每个曳引轮必检。检测方法是，每个曳引轮其布氏硬度检测点不少于12个（大致均匀分布），且每个检测点之间的布氏硬度差≤25HBS；该零件是安全件须经探伤，不得有铸造缺陷。因此如何满足上述技术要求，就成了铸造曳引轮的关键。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种电梯曳引轮的生产方法，在满足曳引轮技术要求的同时，简化了铸造工艺，提高了工艺出品率，产品具有高强度、高韧性的特点，经济效益明显提高。
为了解决前述技术问题，本发明的技术方案是：一种电梯曳引轮的生产方法，包括以下步骤：模样制作、涂料、合型、炉料熔炼、出铁球化与孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理、热处理，
模样为潮模砂无冒口造型，模样内外放置内环冷铁及外环冷铁，直浇道和横浇道之间具有过滤网，铸型内涂醇基涂料；
炉料熔炼设备为感应电炉，经配料计算的炉料熔融后，经过1400℃～1420℃平衡温度 、1450℃～1470℃沸腾温度、1500℃～1520℃过热温度后球化、孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理；
热处理：正火、去应力低温回火。
作为本发明的优选方案，本发明提供的电梯曳引轮的生产方法，所述过滤网为0.35mm厚的纤维过滤网。
作为本发明的优选方案，本发明提供的电梯曳引轮的生产方法，所述炉料熔炼步骤中，铁液升温至1400℃～1420℃时，取样进行光谱分析，调整铁液化学成分重量百分比为：C：3.6～3.7%、Si：1.4～1.6%、Mn:0.70～0.73%、P≤0.07%、S≤0.03%，余量Fe及不可避免杂质。
作为本发明的优选方案，本发明提供的电梯曳引轮的生产方法，所述炉料熔炼步骤中，铁液升温至1450℃～1470℃，在此温度下熔炼10～12min。此时铁液沸腾，有利于温度和成分的进一步均匀，能去除气体，降低铁液中的溶氧量，浮出夹杂物。
作为本发明的优选方案，本发明提供的电梯曳引轮的生产方法，所述炉料熔炼过程中，铁液升温至1500℃～1520℃，保温2～3min，继续净化铁水。
作为本发明的优选方案，本发明提供的电梯曳引轮的生产方法，所述出铁球化步骤中，使用稀土硅铁镁球化剂，加入量为铁液质量的1.10%～1.20%；所述稀土硅铁镁球化剂的组分为：稀土4.0wt%～6.0wt%、Mg7.0wt%～9.0wt%、Si≤44.0wt%、Mn≤4.0wt%、Ca≤4.0wt%，余量为Fe及不可避免杂质；所述孕育处理步骤包括炉前孕育及二次孕育，所述炉前孕育是将铁液0.45wt%～0.60wt% 的FeSi75孕育剂直接覆盖在球化剂上；加入孕育剂后再加入铁液质量0.40%的2号工业用铜，覆盖在所述球化剂和孕育剂上；所述二次孕育是在浇注时均匀地随铁液加入铁液0.15wt%～0.2wt%的FeSi75孕育剂，然后铁液进入铸型。
作为本发明的优选方案，本发明提供的电梯曳引轮的生产方法，铸件的化学成分重量百分比为：C：3.5～3.6%、Si：2.0～2.1%、Mn:0.72～0.75%、P≤0.07%、S≤0.02%、Cu:0.38～0.40%、Mg：0.03～0.06%、RE：0.02～0.04%，余量Fe及不可避免杂质。
作为本发明的优选方案，本发明提供的电梯曳引轮的生产方法，所述正火处理包括：曳引轮铸件侧立放置在热处理炉中，曳引轮之间的间隙不低于50mm，以80～100℃/h升温至910～920℃，保温2h，出炉在冷却工作台上风冷12～15min或雾冷10～12min，处理完后侧立放在平板上空冷至常温。
作为本发明的优选方案，本发明提供的电梯曳引轮的生产方法，所述去应力低温回火包括：曳引轮铸件以80～100℃/h升温至550～560℃，保温3h，随炉缓慢冷却至200℃，出炉空冷；试块同炉处理。
作为本发明的优选方案，本发明提供的电梯曳引轮的生产方法，所述冷却过程，曳引轮铸件悬挂于冷却工作台上，且曳引轮之间的距离不低于80mm, 所述冷却工作台为旋转式冷却工作台，冷却工作台上安装有固定支架，风冷或雾冷时，冷却工作台做匀速旋转运动。
在不冲突的情况下上述优选方案可单独或组合实施。
本发明的有益效果：
模样内外放置外环冷铁及内环冷铁，直浇道和横浇道之间具有过滤网，铁液从直浇道经过滤器后流入横浇道，再流入内浇道，在模样内外放置外环冷铁及内环冷铁，起到顺序凝固不产生缺陷；模样制作用潮模砂取代树脂砂，铸型内涂醇基涂料，改变潮模砂模样不需使用涂料的技术偏见，改善了铁液与模样接触时的骤冷现象，因采用无冒口工艺，工艺出品率大幅度提高，达到90%以上。
优选方案中，炉料熔炼时，铁水经过1400℃～1420℃平衡温度 、1450℃～1470℃沸腾温度、1500℃～1520℃过热温度后球化、通过二次孕育处理、减小过冷，抑制渗碳体析出，促进析出大量细小圆整的石墨球，采用所述孕育处理方法可以避免出现局部的富余硅沉积，提高机械性能。因严格控制化学成分，严格控制铁液净化工艺，球化、孕育不必选用价格昂贵的铱基重稀土球化剂、硅钡孕育剂。
铸件经正火、去应力低温回火热处理后，可以消除渗碳体，获得以珠光体为主要基体组织的铸件；去应力低温回火可改善韧性和消除应力。发明人经过深入的研究，经过无数次的失败，采用的优选冷却方式，使铸件的冷却更加均匀，硬度偏差较低，提高产品合格率13%。
采用本发明的生产方法，生产出的电梯曳引轮铸件，具有高强度、高韧性的特点，完全满足客户技术要求。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明生产方法中使用的曳引轮砂型结构示意图；
图2为本发明热处理时曳引轮在炉中摆放位置示意图；
图3为本发明风冷或雾冷时曳引轮摆放位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
参见图1～图3，电梯曳引轮铸造实施例的生产流程如下：
模样制作采用潮模砂无冒口造型工艺，模样01内外放置外环冷铁02及内环冷铁03，直浇道05和横浇道06之间具有0.35mm厚的纤维过滤网04，内浇道07为截面12mm×40mm的深浇口。
铸型内涂醇基涂料；合型按现有技术进行。
炉料熔炼：熔炼设备为中频电炉，经配料计算好的炉料放入电炉中，升温至1400℃～1420℃时，配料融化后，取样进行光谱分析，调整铁液化学成分重量百分比为：C：3.6～3.7%、Si：1.4～1.6%、Mn:0.70～0.73%、P≤0.07%、S≤0.03%，余量Fe及不可避免杂质；继续升温至沸腾温度1450℃～1470℃，并在此温度下熔炼10～12min，此时铁液沸腾，使温度和成分的进一步均匀，去除气体，降低铁液中的溶氧量，浮出夹杂物；继续升温至过热温度1500℃～1520℃，保温2～3min，继续净化铁水；
球化为冲入法球化处理，使用稀土硅铁镁球化剂，加入量为铁液质量的1.10%～1.20%；所述稀土硅铁镁球化剂的组分为：稀土4.0wt%～6.0wt%、Mg7.0wt%～9.0wt%、Si≤44.0wt%、Mn≤4.0wt%、Ca≤4.0wt%，余量为Fe及不可避免杂质；所述孕育处理步骤包括炉前孕育及二次孕育，所述炉前孕育是将铁液0.45wt%～0.60wt% 的FeSi75孕育剂直接覆盖在球化剂上；加入孕育剂后再加入铁液质量0.40%的2号工业用铜，覆盖在所述球化剂和孕育剂上；所述二次孕育是在浇注时均匀地随铁液加入铁液0.15wt%～0.2wt%的FeSi75孕育剂，然后铁液进入铸型，孕育剂粒度：20～40目。
最终的铁水的化学成分重量百分比为： C：3.5～3.6%、Si：2.0～2.1%、Mn:0.72～0.75%、P≤0.07%、S≤0.02%、Cu:0.38～0.40%、Mg：0.03～0.06%、RE：0.02～0.04%，余量Fe及不可避免杂质。
按现有技术浇注、开箱、冷却、浇注1h后开箱空冷至常温，按现有技术对铸件进行清理。
热处理：曳引轮铸件清理后，侧立放置在热处理炉中，曳引轮之间的间隙不低于50mm，以80～100℃/h升温至910～920℃，保温2h，出炉在冷却工作台上风冷12～15min或雾冷10～12min，处理完后侧立放在平板上空冷至常温；所述冷却过程，曳引轮铸件悬挂于冷却工作台上，且轮子之间的距离不低于80mm, 所述冷却工作台为旋转式冷却工作台，冷却工作台上安装有固定支架，风冷或雾冷时，冷却工作台做匀速旋转运动。去应力低温回火包括：曳引轮铸件以80～100℃/h升温至550～560℃，保温约3h，随炉缓慢冷却至200℃，出炉空冷。热处理过程中，试块同炉处理。
实施例1～5的主要工艺参数及其检测结果见表1。
表1 本发明实施例主要工艺参数及检测结果
石墨大小按GB9441-2009球墨铸铁金相检验标准进行石墨分级；
布氏硬度检测：每个曳引轮外缘检测至少12个点，在曳引轮外缘任意取4个象限端点，每个端点附近取三点打硬度值，4个象限端点共取12个点的硬度值，实施例中的布氏硬度范围两端点为所检测的最小值与最大值，其它10个点的值都在这范围内。
对比实施例1：
电炉熔炼直接升温至1500℃～1520℃，采用加Mo（钼）＋Cu(铜)的方式稳定和细化珠光体。Mo（钼）加入量为铁液的0.2wt%～0.3wt%，Cu(铜)加入量为铁液的0.4wt%～0.8wt%。最终产品化学成分重量百分比为：C：3.2%～3.6%、Si：2.0%～2.5%、Mn：0.4%～0.8%、Cu：0.5%～0.7%、Mo：0.2%～0.3%，余量Fe及不可避免杂质。其余工艺与实施例相同，得到的铸件产品机械性能不稳定，产品合格率75.6%。
对比实施例2：
在实施例的基础上，正火改在平台上直立放置进行雾冷或风冷，轮子之间的距离也没达到80mm。得到的铸件产品冷却不均匀，硬度偏差较大。产品合格率为80.1%，而实施例得到的产品合格率达到93%。
对比实施例3：
在实施例的基础上，熔炼设备为中频电炉，经配料计算好的炉料放入电炉中，电炉熔炼直接升温至1500℃～1520℃，配料融化后，取样进行光谱分析，调整铁液化学成分重量百分比为：C：3.6～3.7%、Si：1.4～1.6%、Mn:0.70～0.73%、P≤0.07%、S≤0.03%，余量Fe及不可避免杂质；其余工艺与实施例相同，得到的铸件产品合格率87.5%。而实施例得到的产品合格率达到93%。
显然，本发明不限于以上优选实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电梯曳引轮的生产方法，包括以下步骤：模样制作、涂料、合型、炉料熔炼、出铁球化与孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理、热处理，其特征在于，
模样（01）为潮模砂无冒口造型，模样（01）内外放置内环冷铁（03）及外环冷铁（02），直浇道（05）和横浇道（06）之间具有过滤网（04），铸型内涂醇基涂料；
炉料熔炼设备为感应电炉，经配料计算的炉料熔融后，经过1400℃～1420℃平衡温度 、1450℃～1470℃沸腾温度、1500℃～1520℃过热温度后球化、孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理；
热处理：正火、去应力低温回火。
2.根据权利要求1所述的电梯曳引轮的生产方法，其特征在于，所述过滤网（4）为0.35mm厚的纤维过滤网。
3.根据权利要求1所述的电梯曳引轮的生产方法，其特征在于，所述炉料熔炼步骤中，铁液升温至1400℃～1420℃时，取样进行光谱分析，调整铁液化学成分重量百分比为：C：3.6～3.7%、Si：1.4～1.6%、Mn:0.70～0.73%、P≤0.07%、S≤0.03%，余量Fe及不可避免杂质。
4.根据权利要求1所述的电梯曳引轮的生产方法，其特征在于，所述炉料熔炼步骤中，铁液升温至1450℃～1470℃，在此温度下熔炼10～12min。
5.根据权利要求1所述的电梯曳引轮的生产方法，其特征在于，所述炉料熔炼步骤中，铁液升温至1500℃～1520℃，保温2～3min，继续净化铁水。
6.根据权利要求1所述的电梯曳引轮的生产方法，其特征在于，所述出铁球化步骤中，使用稀土硅铁镁球化剂，加入量为铁液质量的1.10%～1.20%；所述稀土硅铁镁球化剂的组分为：稀土4.0wt%～6.0wt%、Mg7.0wt%～9.0wt%、Si≤44.0wt%、Mn≤4.0wt%、Ca≤4.0wt%，余量为Fe及不可避免杂质；所述孕育处理步骤包括炉前孕育及二次孕育，所述炉前孕育是将铁液0.45wt%～0.60wt% 的FeSi75孕育剂直接覆盖在球化剂上；加入孕育剂后再加入铁液质量0.40%的2号工业用铜，覆盖在所述球化剂和孕育剂上；所述二次孕育是在浇注时均匀地随铁液加入铁液0.15wt%～0.2wt%的FeSi75孕育剂，然后铁液进入铸型。
7.根据权利要求1所述的电梯曳引轮的生产方法，其特征在于，铸件的化学成分重量百分比为：C：3.5～3.6%、Si：2.0～2.1%、Mn:0.72～0.75%、P≤0.07%、S≤0.02%、Cu:0.38～0.40%、Mg：0.03～0.06%、RE：0.02～0.04%，余量Fe及不可避免杂质。
8.根据权利要求1所述的电梯曳引轮的生产方法，其特征在于，所述正火处理包括：曳引轮铸件侧立放置在热处理炉中，曳引轮之间的间隙不低于50mm，以80～100℃/h升温至910～920℃，保温2h，出炉在冷却工作台上风冷12～15min或雾冷10～12min，处理完后侧立放在平板上空冷至常温。
9.根据权利要求1所述的高强度电梯曳引轮的生产方法，其特征在于，所述去应力低温回火包括：曳引轮铸件以80～100℃/h升温至550～560℃，保温3h，随炉缓慢冷却至200℃，出炉空冷。
10.根据权利要求9所述的电梯曳引轮的生产方法，其特征在于，所述冷却过程，曳引轮铸件悬挂于冷却工作台上，且曳引轮之间的距离不低于80mm, 所述冷却工作台为旋转式冷却工作台，冷却工作台上安装有固定支架，风冷或雾冷时，冷却工作台做匀速旋转运动。
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