專(zhuān)利名稱(chēng)：：稀土高磷鑄鐵閘瓦及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鐵路車(chē)輛制動(dòng)閘瓦及其制造方法，特別是一種稀土高磷鑄鐵閘瓦及其制造方法。當(dāng)前鑄鐵閘瓦主要分兩大系列，一種為高磷鑄鐵閘瓦，另一種是合金鑄鐵閘瓦，前者以改善鑄鐵磨擦性能、強(qiáng)化鋼背為主攻研究方向，后者以加入合金元素，提高鑄鐵耐磨性能為主要研究目標(biāo)。磷在鑄鐵閘瓦的基體組織中以磷共晶的形式存在。當(dāng)閘瓦處于制動(dòng)工況時(shí)，在其工作面上形成一層熔融狀態(tài)的簿膜，對(duì)提高磨擦制動(dòng)性能，增加耐磨性，抑制火花有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。但是磷共晶的大量存在，形成網(wǎng)狀組織，使鑄鐵的脆性大大增加，使閘瓦整體性能下降，不安全因素加大。當(dāng)前，廣泛應(yīng)用的鋼背補(bǔ)強(qiáng)高磷鑄鐵閘瓦，具有良好的磨擦、磨耗、制動(dòng)性能，被普遍采用。但是目前的高磷閘瓦制造需有15道工序，制造工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本偏高，因此，如何在此基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步提高閘瓦整體性能、簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本，引起人們的廣泛關(guān)注。本發(fā)明的目的是要提供一種稀土高磷鑄鐵閘瓦及其制造方法，通過(guò)在高磷鑄鐵中采用稀土合金孕育變質(zhì)處理及微合金化處理，從而使高磷鑄鐵強(qiáng)度及沖擊韌性大幅度提高，脆性得以降低，在保持其原有硬度范圍及良好的磨擦制動(dòng)性能的前提下，使閘瓦的鑄鐵瓦體強(qiáng)度綜合指標(biāo)有大幅度提高，因此，在閘瓦結(jié)構(gòu)上取消了補(bǔ)強(qiáng)鋼背。此外，在閘瓦外觀四角處設(shè)有到限換瓦槽線，可方便列檢職工檢車(chē)換瓦時(shí)掌握限度。在保證運(yùn)行安全可靠的前提下，取消補(bǔ)強(qiáng)鋼背簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低了制造成本和修車(chē)成本。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的稀土高磷鑄鐵閘瓦為弧形，在其兩端部的橫截面為“凸”字型，在“凸”字型下面的兩側(cè)邊處分別設(shè)有到限換瓦槽線，所述閘瓦的化學(xué)成份(重量百分比)為碳(C)3.0-3.5％，硅(Si)1.1-1.7％，錳(Mn)0.8-1.0％，磷(P)1.0-1.5％，硫(S)≤0.15％，其余為鐵(Fe)。制造上述稀土高磷鑄鐵閘瓦的方法包括以下步驟a、造型以100份新砂(粘土砂)加5-6份膨潤(rùn)土、加8-10份煤粉做為面砂，以100份新砂(硅砂)加1-2份膨潤(rùn)土、加8-10份糖漿做為芯砂，于混2-3分鐘，濕混5-8分鐘，制備型板芯盒，采用人工濕型、有箱造型的方法，砂芯采用預(yù)下芯法進(jìn)行造型，其中面砂層厚度5-10mm，均勻包住鑄件。b、熔煉以生鐵、硅鐵、錳鐵、磷鐵、熔劑和廢鐵、廢鋼進(jìn)行備料，放入沖天爐內(nèi)熔煉，出鐵溫度＞1400℃。c、孕育在出鐵過(guò)程中加入粒度為5-8mm的稀土合金孕育劑，加入稀土元素總量是出鐵總量的0.05-0.15％(重量百分比)。稀土合金使用前經(jīng)過(guò)600-800℃預(yù)熱0.5-1.0小時(shí)。d、澆注在箱型內(nèi)將步驟b所獲得的鐵水進(jìn)行澆注，澆注后保溫2小時(shí)。e、表面清理澆注后開(kāi)箱，清除閘瓦澆、冒口及表面浮砂，對(duì)表面的飛邊毛刺和不易剔除的多肉、凸瘤用砂輪打磨平整。本發(fā)明提出的稀土高磷閘瓦經(jīng)對(duì)高磷鑄鐵進(jìn)行稀土合金孕育處理后起到了脫硫、除氣、凈化鐵水的作用，增加了鑄鐵共晶團(tuán)的數(shù)量，改善了石墨形態(tài)，強(qiáng)化了基體組織，經(jīng)稀土合金孕育后的基體組織為細(xì)珠光體加少量鐵素體，片狀珠光體明顯細(xì)化，“打”散了網(wǎng)狀磷共晶，使磷共晶為均勻斷網(wǎng)，提高了鑄鐵沖擊韌性和承載性能，降低了脆性，在保持了高磷鑄鐵閘瓦良好磨擦、磨耗制動(dòng)性能的前提下，提高了閘瓦的整體強(qiáng)度，它既有普通高磷鑄鐵閘瓦耐磨、火花量小、壽命高的優(yōu)點(diǎn)，又有普通中磷鑄鐵閘瓦不易斷裂(特別是不易發(fā)生橫向貫穿性裂紋)的優(yōu)點(diǎn)。在相同鑄造條件下，由于稀土高磷鑄鐵閘瓦取消了補(bǔ)強(qiáng)鋼背，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，從而使閘瓦生產(chǎn)成本大幅度降低。此外，在閘瓦側(cè)面兩端部設(shè)有到限換瓦標(biāo)志線，更便于列檢職工檢車(chē)換瓦時(shí)掌握限度，在保證列車(chē)安全運(yùn)行的前提下，相對(duì)延長(zhǎng)了閘瓦使用壽命，減少了浪費(fèi)。本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方法由以下的附圖及最佳實(shí)施例給出。圖1是本發(fā)明提出的稀土高磷鑄鐵閘瓦的主視圖；圖2是圖1中沿B-B線的剖視示意圖。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例做進(jìn)一步的描述。如圖1、圖2所示本發(fā)明提出的稀土高磷鑄鐵閘瓦1為弧形，在其兩端的橫截面為“凸”字型，在“凸”字型下面的兩測(cè)邊處分別設(shè)有到限換瓦槽線2、3，所述的到限換瓦槽線2、3在上述的兩側(cè)邊分別形成兩個(gè)臺(tái)階。近代研究證明磷含量在7％的范圍內(nèi)，磷含量愈高，耐磨性愈好，但脆性也迅速增加。從80年代起，英、美、蘇、日、中等國(guó)在鐵道線路上使用的高磷鑄鐵閘瓦磷含量的范圍是0.5-3.0％。本發(fā)明提出的稀土高磷鑄鐵閘瓦，具有表1所示的化學(xué)成份(重量百分比)和表2所示的機(jī)械性能。實(shí)物閘瓦的金相組織，石墨形態(tài)以B型為主，可有少量E型和A型，石墨片分枝端部鈍化，珠光體基體，其中鐵素體數(shù)量不大于10％，磷共晶呈斷續(xù)網(wǎng)狀分布。表1</tables>表2</tables>制造上述稀土高磷鑄鐵閘瓦的方法包括以下步驟a、造型首先根據(jù)型砂配比配制面砂及芯砂，各種原料的重量百分比見(jiàn)表3，原料按順序定量加入，干混2-3分鐘，濕混5-8分鐘；制備型板芯盒，采用人工濕型、有箱造型的方法，砂芯采用預(yù)下芯法造型，其中面砂層厚度5-10mm，均勻包住鑄件。表3、熔煉以生鐵、硅鐵、錳鐵、磷鐵、熔劑和廢鐵、廢鋼進(jìn)行備料，放入沖天爐內(nèi)熔煉，出鐵溫度＞1380℃。上述生鐵為F08、Z-14使用前破斷，硅鐵為FeSi75、塊度40-80mm，錳鐵為FeMn65、塊度40-80mm，磷鐵為FeP18、FeP15、塊度40-80mm，熔劑為石灰石、塊度25-50mm，廢鐵、廢鋼塊度不大于爐堂直徑的1/3，不允許混入密封體。c、孕育在出鐵過(guò)程中加入粒度為5-8mm的稀土合金孕育劑，加入稀土元素總量是出鐵總量的0.05-0.15％(重量百分比)。稀土合金使用前經(jīng)過(guò)600-800℃預(yù)熱0.5-1.0小時(shí)。d、澆注從步驟C所獲得的鐵水進(jìn)行澆注，澆注后保溫2小時(shí)。e、表面清理澆注后開(kāi)箱，清除閘瓦澆、冒口及表面浮砂，對(duì)表面的飛邊毛刺和不易剔除的多肉、凸瘤用砂輪打磨平整。實(shí)施例1稀土高磷鑄鐵閘瓦的制造方法，及在出鐵溫度為1400℃時(shí)所獲得的稀土高磷鑄鐵閘瓦。a、造型首先根據(jù)型砂配比配制面砂及芯砂，各種原料的重量百分比見(jiàn)表3，原料按順序定量加入，干混2-3分鐘，濕混5-8分鐘；制備型板芯盒，采用人工濕型、有箱造型的方法，砂芯采用預(yù)下芯法造型，其中面砂層厚度5-10mm，均勻包住鑄件。b、熔煉以生鐵、硅鐵、錳鐵、磷鐵、熔劑和廢鐵、廢鋼進(jìn)行備料，放入沖天爐內(nèi)熔煉，出鐵溫度為1400℃。上述生鐵為Fe8、Z-14，使用前破斷，硅鐵為FeSi75、塊度40-80mm，錳鐵為FeMn65、塊度40-80mm，磷鐵為FeP18、FeP15、塊度40-80mm，熔劑為石灰石、塊度25-50mm，廢鐵、廢鋼塊度不大于爐堂直徑的1/3，不允許混入密封件。c、孕育在出鐵過(guò)程中加入粒度為5-8mm的稀土硅鐵合金屬孕育劑，加入稀土元素RE的總量是出鐵總量的0.085％。(重量百分比)，稀土硅鐵合金使用前經(jīng)過(guò)800℃烘烤0.5小時(shí)后均勻撒入出鐵槽中。d、澆注從步驟C所獲得的鐵水進(jìn)行澆注，澆注后保溫2小時(shí)。e、表面清理澆注后開(kāi)箱，清除閘瓦澆、冒口及表面浮砂，對(duì)表面的飛邊毛刺和不易剔除的多肉、凸瘤用砂輪打磨平整。通過(guò)上述步驟獲得的稀土高磷鑄鐵閘瓦的化學(xué)成份和機(jī)構(gòu)性能見(jiàn)表4。表4實(shí)施例2根據(jù)上述稀土高磷鑄鐵閘瓦的制造方法，當(dāng)熔煉后，出鐵溫度為1420℃時(shí)，加入粒度為5-8mm的稀土硅鐵合金孕育劑，加入稀土元素RE的總量是出鐵總量的0.065％(重量百分比)，稀土硅鐵合金使用前經(jīng)過(guò)800℃烘烤0.5小時(shí)后均勻撒入出鐵槽中，由此獲得的稀土高磷鑄鐵閘瓦的化學(xué)成份和機(jī)械性能見(jiàn)表5。表5實(shí)施例3根據(jù)上述稀土高磷鑄鐵閘瓦的制造方法，當(dāng)熔煉后，出鐵溫度為1380℃時(shí)，加入粒度為5-8mm的稀土硅鐵合金孕育劑，加入稀土元素RE的總量是出鐵總量的0.085％(重量百分比)，稀土硅鐵合金使用前經(jīng)過(guò)800℃烘烤0.5小時(shí)后均勻撒入出鐵槽中，由此獲得的稀土高磷鑄鐵閘瓦的化學(xué)成份和機(jī)械性能見(jiàn)表6。表權(quán)利要求1.一種稀土高磷鑄鐵閘瓦，其特征是所述稀土高磷鑄鐵閘瓦的化學(xué)成份(重量百分比)為碳(C)3.0-3.5％，硅(Si)1.1-1.7％，錳(Mn)0.8-1.0％，磷(P)1.0-1.5％，硫(S)≤0.15％，其余為鐵(Fe)；該閘瓦的金相組織，石墨形態(tài)以B型主為，可有少量E型和A型，石墨片分枝端部鈍化，珠光體基體，其中鐵素體數(shù)量不大于10％，磷共晶呈斷續(xù)網(wǎng)狀分布。2.一種稀土高磷鑄鐵閘瓦的制造方法，其中孕育步驟為在出鐵過(guò)程中加入粒度為5-8mm的稀土合金孕育劑，加入稀土元素總量是出鐵總量的0.05-0.15％(重量百分比)。全文摘要本發(fā)明涉及一種鐵路車(chē)輛制動(dòng)閘瓦及其制造方法，所述閘瓦在其外觀四角處設(shè)有到限換瓦槽線，在保證運(yùn)用安全可靠的前提下，取消了補(bǔ)強(qiáng)鋼背、簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低了制造成本和修車(chē)成本。通過(guò)在高磷鑄鐵中采用稀土合金孕育變質(zhì)處理及微合金化處理，使高磷鑄鐵強(qiáng)度及沖擊韌性大幅度提高，脆性降低，在保持其原有硬度范圍及良好磨耗制動(dòng)性能前提下，鑄鐵瓦體強(qiáng)度綜合指標(biāo)有大幅度提高。文檔編號(hào)B61H1/00GK1158802SQ96120789公開(kāi)日1997年9月10日申請(qǐng)日期1996年11月28日優(yōu)先權(quán)日1996年11月28日發(fā)明者賈寶利,劉文令,宋子濂,康啟良,謝紹信,馬文啟,黃惠松,項(xiàng)彬,曾大本,王世驤,徐學(xué)成,劉淑華,尹萬(wàn)錘,左保華,趨定強(qiáng)申請(qǐng)人:北京鐵路局保定工務(wù)器材廠,鐵道部科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所,清化大學(xué)