[发明专利]一种长寿命、细晶化的高锰钢整铸辙叉的铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高锰钢整铸辙叉的制造技术，具体地说是一种长寿命、细晶化的高锰钢整铸辙叉的铸造工艺方法。它适用于2吨以下，各种型号和规格的高锰钢整铸辙叉的制造过程。

背景技术

铁路是国家经济发展的大动脉，承担着大量的旅客运输和货物运输任务。铁路高效安全运营，轨道是保障，而铁路道岔是铁路轨道的关键件，也是易损件。我国是世界铁路运量、密度较大的国家之一，道岔数量平均为1.1～1.8组/Km，全路道岔15万组以上，其中正线60kg/m钢轨道岔3.35万组。辙叉是道岔的主要组成部分，辙叉与轧制的钢轨连接形成道岔的核心部分。因此，辙叉是道岔的主要组成部分。目前，铁路线路上的辙叉95％采用整铸的高锰钢铸件，目前传统铁路道岔的使用寿命平均只有1亿吨左右过货量，干线铁路的道岔大约每年更换一次，而大秦线等电煤线路道岔每3～4个月更换一次，严重影响了我国铁路系统的高效、安全运营。

高锰钢的研究具有150多年的历史，具有耐磨性好、韧性高的特点，与其它钢种相比，抗裂性强，安全稳定，是最适合制造铁路道岔的钢种。但是高锰钢在冶炼、铸造、热处理过程中的传统工艺技术落后，导致道岔制造过程中晶粒粗大、夹杂物含量高、疏松和显微裂纹缺陷严重，热处理工艺不当碳化物析出严重，在使用过程中，初期磨耗快，这些问题影响了高锰钢道岔的使用寿命。通过本发明生产的高锰钢整铸辙叉具有强度高、寿命长等优点，满足我国铁路建设高速化和重载化的战略需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长寿命、细晶化的高锰钢整铸辙叉铸件的铸造工艺方法，解决了高锰钢整铸辙叉铸件晶粒粗大、缩孔、微裂纹等问题，生产出了晶粒细化、强度高、使用寿命长的高锰钢整铸辙叉；采用先进的精炼技术与合金化技术改善了材料性能，铁路高锰钢整铸辙叉力学性能有了很大提高，σb≥910MPa，ak≥190J/cm²，δ≥46％。

本发明的技术方案是：

本发明开发了一种长寿命、细晶化高锰钢整铸辙叉的铸造工艺方法，包括如下步骤：

1)冒口采用保温冒口，冒口高径比为(2.5～3.5)∶1.0；

2)钢水高温出炉，出炉温度为1600±25℃，在精炼包中进行炉外吹氩气精炼，严格控制磷、硫含量，P≤0.025％，S≤0.010％；

3)在精炼包内进行微合金化，添加钼、铌、钒、钛，加入量分别是钢水重量的0.10～0.05％；

4)精炼包内微合金化温度1560±20℃，浇注温度为1500±25℃，浇注之前在型腔中充氩气，在氩气保护下进行浇注；

5)采用热打箱工艺，铸件浇注结束后，铸件完全凝固后20～60min内打箱；并热割冒口，切割后热送进入热处理窑，进行均匀化处理，均匀化温度为1050±10℃，保温时间为4～6h。

所述步骤1)，保温冒口为圆柱型，保温冒口壁厚≥25mm。

所述步骤2)，精炼过程中，氩气压力为0.1～0.5MPa，压力管道内径Φ10～20mm，吹氩时间0.5～1分钟/吨钢水，喂丝量为浇注钢水总重量的0.3～1％。

所述步骤3)，在精炼包内加入的合金为普通钼铁、铌铁、钒铁和钛铁。

所述步骤3)，精炼包内添加的合金尺寸应控制在15～25mm之内的块状结构。

所述步骤4)，合金添加到精炼包之前应烘烤到120～150℃，烘烤20～40min。

所述步骤4)，合金化时，应将合金均匀放置在精炼包的中下部，严禁将投仍合金。

所述步骤5)，采用热打箱工艺，打箱时铸件本体温度不低于700℃，热割冒口温度不低于500℃。

本发明适用于2吨以下，各种型号和规格的高锰钢整铸辙叉的制造过程。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明通过高温出炉，通过吹氩、喂丝等技术减少了金属液中的气体与夹杂物，使金属液纯净化，显著提高高锰钢整铸辙叉的质量。

2.本发明通过对高锰钢进行合金化，显著细化了高锰钢铸件的晶粒，同时减少夹杂物尺寸，使夹杂物呈弥散分布，同时有利于抑制晶界碳化物的析出，显著提高了铸件质量。

3.本发明通过型腔中充氩气，在氩气保护下进行浇注，显著减轻了高锰钢整铸辙叉的二次氧化，大大减轻铸件中的二次夹杂物。

4.高锰钢整铸辙叉由于晶粒粗大，缩孔、疏松等铸造缺陷，在使用过程中，很容易磨损，一般情况下，高锰钢整铸辙叉的货物通过总重量不超过1.2亿吨。采用本发明细晶化的高锰钢整铸辙叉货物通过总重量可以达到2亿吨。因此，该技术得到了铁路用户的充分肯定。

附图说明