[發(fā)明專利]一種矯直鋼軌用耐磨鑄鐵輥環(huán)及其制備方法

無效

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• 申請日: 2008-11-28
• 公開（公告）號: CN101412050A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 符寒光;雷永平;宋國祥
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B21D1/02
• 分類號: B21D1/02;B21B27/02;C22C38/58;C22C38/56;B22D19/16;C21C7/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼軌加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離心鑄造耐磨鑄鐵輥環(huán)及其制備方法，特別涉及一種矯直鋼軌用耐磨鑄鐵輥環(huán)及其制備方法。

背景技術(shù)

鋼軌平直度是決定鋼軌使用壽命和影響列車運(yùn)行速度的重要參數(shù)，是衡量鋼軌實(shí)物質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，它還直接影響列車運(yùn)行的安全性及舒適性。各國先進(jìn)的鋼軌生產(chǎn)廠對鋼軌矯直技術(shù)都十分重視。針對鋼軌的幾種主要平直度缺陷，已開發(fā)出多種矯直方法。我國為滿足時(shí)速超過200公里的客運(yùn)專線和高速鐵路對高平直度鋼軌的需要，已從國外引進(jìn)了多套鋼軌矯直設(shè)備。輥式矯直機(jī)是矯直鋼軌的常用矯直設(shè)備，除了用于鋼軌的矯直外，還可用于其他軋鋼型材的矯直。

鋼軌矯直機(jī)在工作過程中，矯直輥旋轉(zhuǎn)，并與鋼軌接觸，矯直輥與鋼軌之間強(qiáng)大的矯直力使鋼軌被矯直，同時(shí)產(chǎn)生很大的摩擦力使矯直輥逐漸產(chǎn)生磨損。因此，矯直輥的磨損是不可避免的，矯直輥的主要失效形式是外圓周面的磨損。目前對磨損后的矯直輥普遍采取的方式是整體更換矯直輥。矯直輥的材質(zhì)一般采用價(jià)格昂貴的鍛造合金鋼，每年更換矯直輥花費(fèi)大量材料費(fèi)。由于矯直輥的磨損只發(fā)生在矯直輥與鋼軌接觸的外圓周面，且鋼軌矯直機(jī)矯直輥的直徑較大，為了達(dá)到節(jié)約材料、降低成本的目的，可將鍛鋼輥軸和輥環(huán)通過過盈配合裝配在一起，獲得組合矯直輥，兩者裝配后的組合矯直輥外形尺寸和原來的矯直輥外形尺寸相同，用組合矯直輥代替原有矯直輥。組合矯直輥在實(shí)際矯直過程中，輥環(huán)會逐漸磨損，磨損后只需要更換輥環(huán)，而中心的輥軸不需要更換，可以重復(fù)使用，這樣就改變了原來需要將整個(gè)已磨損的矯直輥更換的情況，從而會達(dá)到節(jié)約材料的目的。目前，國內(nèi)外鋼軌矯直機(jī)輥環(huán)普遍采用9Cr、9Cr2、Cr12MoV等合金鍛鋼加工而成，強(qiáng)度高、韌性好，但熱處理淬火過程中易出現(xiàn)裂紋，且制造工藝復(fù)雜，材料利用率低，輥環(huán)生產(chǎn)成本高。中國發(fā)明專利CN1060501公開了一種高合金耐熱耐磨鋼，其化學(xué)成份重量百分比是：1.3-2.4C，≤1.50Mn，≤1.50Si，23-32Cr，3-8Ni，≤0.70Mo，≤0.20Ti，≤0.05P，≤0.05S，余量為Fe，這種鋼經(jīng)澆鑄、精加工、滾壓、低溫回火油浸后制成的矯直輥、擠壓輥及冷軋輥等比傳統(tǒng)材質(zhì)制成的同類產(chǎn)品壽命提高3倍以上。但含有較多的合金元素，生產(chǎn)成本較高，且鑄造性能較差。

中國發(fā)明專利CN101153377公開了一種矯直輥及其制造工藝。其材質(zhì)包括：C：0.60-1.10wt％，Si：0.20-1.0wt％，Mn：0.20-0.60wt％，Ni：0.20-1.00wt％，Cr：4.00-6.00wt％，Mo：0.20-1.00wt％，V：0.10-0.50wt％，P≤0.02wt％，S≤0.02wt％，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。其制造工藝流程包括：電爐冶煉→爐外精煉→鑄錠→軋制電極→電極粗加工→電渣重熔→鑄錠→擴(kuò)散退火處理→鍛造→預(yù)備熱處理→超聲波探傷+高低倍檢驗(yàn)→粗加工→調(diào)質(zhì)熱處理→半精加工→最終熱處理→精加工→成品。該發(fā)明的新型矯直輥，可提高矯直輥使用壽命和帶鋼表面質(zhì)量，但需要電渣重熔和鍛造加工，工序復(fù)雜，能耗高，材料利用率低，矯直輥生產(chǎn)成本高。中國發(fā)明專利CN101161846還公開了一種型鋼矯直輥用低鎳鉻鉬合金鑄鐵耐磨材料，其化學(xué)成分按重量百分比是：C：2.9-3.7％，Si：0.6-1.2％，Mn：0.4-1.2％，Cr：0.6-1.2％，Ni≤0.05％，Mo≤0.03％；還有反球化元素B、Ti、Sb：0.3％，其配比范圍在8.5-11.7∶3.8-5.3∶0.9-1.1；余量為Fe和不可避免的P、S微量元素。該發(fā)明的耐磨材料主要用于金屬模離心澆注型鋼矯直輥，由于采用了反球化元素B、Ti、Sb，擴(kuò)大了鑄鐵白口區(qū)，使其范圍深達(dá)20mm以上、輥身工作表面硬度高達(dá)HRC55-65。使用壽命不低于通常采用的鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵矯直輥的壽命。但這種鑄鐵材料韌性低，脆性大，用于矯直鋼軌時(shí)，由于鋼軌強(qiáng)度高，變形抗力大，輥面易出現(xiàn)裂紋，甚至發(fā)生剝落。因此，開發(fā)綜合性能好的矯直鋼軌輥環(huán)材料及其制造工藝，對于提高矯直機(jī)作業(yè)率，降低鋼軌矯直成本，提高矯直鋼軌的平直度，具有極其重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提供一種外層硬度高、耐磨性好，內(nèi)層強(qiáng)度高、韌性好，采用離心復(fù)合鑄造方法生產(chǎn)的矯直鋼軌用耐磨鑄鐵輥環(huán)及制備方法。