专利名称：一种高速列车合金铸钢制动盘材料及熔炼工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属材料技术领域，具体地说是一种高速列车合金铸钢制动盘材料及熔炼工艺。
背景技术：
目前，国内的高速列车使用的制动盘，是高速列车的主要消耗件，其质量直接影响高速列车安全性能、经济效益。但目前生产的绝大部分的制动盘，还主要存在制动摩擦面不耐磨、韧性差、使用周期短、成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速列车合金铸钢制动盘材料及熔炼工艺，本发明的硬度是HRC38— 42，抗拉强度是1050— 1150Mpa，屈服强度为980— 1050Mpa，伸长率为δ s=6.5—7%。本发明的目的可以通过以下措施来实施:一种高速列车合金铸钢制动盘，其特征在于:制动盘的化学组分的重量百分比为:0.25—0.28C.0.48—0.52S1、l一 L 03Μη、0.8—0.85Cr,0.95—lN1、0.54—0.6Μο、0.07—
0.08V,0.05—0.06Nb、0.005—0.01W、<0.0lT1、<0.02A1、0.01—0.015Co、0.07—0.09Cu、
0.01—0.02Zr、0.007P、0.007S，其余为Fe和不可避免的微量杂质。本发明采用酸性的高频或中频感应电炉熔炼，所述的熔炼工艺包括:
步骤1:在炉底装入一层石灰，石灰的重量约为装炉金属料重的1%左右，这样随着熔化的进行，熔融金的出现，上升炉渣自始至终覆盖着钢液表面，炉渣起到保护钢液，防止钢液吸气，过分氧化，并能收集夹杂物，保温节能的作用。随着熔化的进行，可补加适量石灰，渣量以炉渣能全面覆盖钢液为宜，并适时添加一些氟石，俗称萤石。石灰与氟石的重量比约为4 5:1，可以降低炉渣熔点，调节炉渣粘度，便于扒渣；
步骤2:装炉选择优质低碳、低磷、低硫钢锭，尺寸不大于50— 80 mm为宜；
步骤3:通电熔化，允许最大功率供电来熔化炉料。当熔炼钢液升温至1550— 1660°C时，分别加入元素:碳、钥铁、铬铁、镍、锆、钒，然后继续升温；
步骤4:当熔炼钢液升温至1570— 1580°C时，加入硅铁；
步骤5:当熔炼钢液升温至1590— 1600°C时，加入锰铁；
步骤6:测量钢液温度，出炉温度为1650— 1660°C ；
步骤7:钢液温度及成分符合要求后，停止供电，每吨钢插铝0.5Kg，将其压到炉内深处，进行终脱氧，在钢水出炉期间，将浇包底部放入V — Fe4.5Kg、Ti—Fe2.6Kg，粒度不大于6 — 8mm，烘烤250°C以上，防止钢液大幅度降温，使其变质处理，作用是组织结晶细化，它对产品性能影响是至关重要的。
本发明采取上述制造工艺后，有以下效果:
1、本发明的生产工艺简便，通过热处理后的工件，其硬度是HRC39— 45，抗拉强度1100—1200Mpa,屈服强度1000— llOOMpa，伸长率是7%，具有良好的冲击韧性和良好的耐磨性。
2、本发明主要的原材料是优质钢锭和少合金，不含价格昂贵的合金元素，具有较低的生产成本。
3、本发明经锰、铝的复合脱氧剂处理及钛、钒的复合变质处理后，杂物夹杂少，钢水流动性好，具有良好的铸造成形性能。
具体实施方案下面结合实施案例对本发明作进一步描述。实施例1:用500Kg中频感应电炉熔炼钢水，其制造工艺步骤为:
(1)装入优质钢锭，尺寸70cm2，分两次加入；
(2)通电熔化，允许使用最大功率熔化钢锭，当熔化钢水升温至1500—1520°C时，分别加入元素:碳、钥铁、铬铁、镍、锆、钒，继续升温，随着钢锭熔化，随时捣打炉料，避免搭桥，并第二次加入钢锭；
(3)当熔炼钢水升温至1550—1560°C时，加入硅铁；
(4)当熔炼钢水升温至1580—1590°C时，加入锰铁；
(5)取试样分析，并根据分析结果进行调整化学成分；
(6)当熔炼钢水升温至为1650—1670°C时，停止供电，将铝块0.25Kg插入炉内深处进行最终脱氧，再将在浇包底部放入V — Fe2.25Kg、Ti一Fel.3Kg，粒度不大于6 — 8mm，烘烤加热至250°C以上，防止钢水大幅度降温，使其变质处理。
本发明高铁制动盘的化学成分见表1，力学性能见表2。
表I高铁制动盘化学成分
权利要求
1.一种高速列车合金铸钢制动盘，其特征在于:制动盘的化学组分的重量百分比为:0.25—0.28C.0.48—0.52S1、l一L 03Μη、0.8—0.85Cr,0.95—lN1、0.54—0.6Μο、0.07—0.08V,0.05—0.06Nb、0.005—0.01W、<0.0lT1、<0.02A1、0.01—0.015Co、0.07—0.09Cu、0.01—0.02Zr、0.007P、0.007S，其余为Fe和不可避免的微量杂质。
2.所述的高速列车合金铸钢制动盘的熔炼工艺，其特征在于:采用酸性的高频或中频感应电炉进行熔炼，工艺步骤包括: 步骤1:在炉底装入一层石灰，石灰的重量约为装炉金属料重的1%左右，这样随着熔化的进行，熔融金的出现，上升炉渣自始至终覆盖着钢液表面，炉渣起到保护钢液，防止钢液吸气，过分氧化，并能收集夹杂物，保温节能的作用，随着熔化的进行，可补加适量石灰，渣量以炉渣能全面覆盖钢液为宜，并适时添加一些氟石，俗称萤石，石灰与氟石的重量比约为4 5:1，可以降低炉渣熔点，调节炉渣粘度，便于扒渣； 步骤2:装炉选择优质低碳、低磷、低硫钢锭，尺寸不大于50— 80 mm为宜； 步骤3:通电熔化，允许最大功率供电来熔化炉料，当熔炼钢液升温至1550— 1660°C时，分别加入元素:碳、钥铁、铬铁、镍、锆、钒，然后继续升温； 步骤4:当熔炼钢液升温至1570— 1580°C时，加入硅铁； 步骤5:当熔炼钢液升温至1590— 1600°C时，加入锰铁； 步骤6:测量钢液温度，出炉温度为1650— 1660°C ； 步骤7:钢液温度及成分符合要求后，停止供电，每吨钢插铝0.5Kg，将其压到炉内深处，进行终脱氧，在钢水出炉期间，将浇包底部放入V — Fe4.5Kg、Ti—Fe2.6Kg，粒度不大于6—8mm，烘烤250°C以上，防止钢 液大幅度降温，使其变质处理，使组织结晶细化。
全文摘要
本发明涉及一种高速列车合金铸钢制动盘材料及熔炼工艺，由铁、碳、硅、锰、铬、镍、钼、钒、铌、钨、钛、铝、铜、锆、磷、硫等组成，将各组分按配比混合，通过酸性的高频或中频感应电炉进行熔炼。本发明的生产工艺简便，通过热处理后的工件，其硬度是HRC39—45，抗拉强度1100—1200MPa，屈服强度1000—1100MPa，伸长率是7%，具有良好的冲击韧性和良好的耐磨性，且生产成本低，可铸造性能好。
文档编号C22C33/06GK103215523SQ20131005520
公开日2013年7月24日 申请日期2013年2月21日 优先权日2013年2月21日
发明者刘宗安, 王兢, 丁玉臣 申请人:山东昊安金科新材料有限公司