[发明专利]铁路铸钢车轮消失模石墨激冷反重力铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及铁路铸钢车轮生产技术领域，具体涉及铁路铸钢车轮消失模石墨激冷反重力铸造工艺。

背景技术

目前国内生产铁路铸钢车轮均采用石墨型挂砂衬的造型及底注包浇注的工艺，中央冒口集中补缩，可实现从轮辋到辐板再到轮毂的顺序凝固，且轮辋组织致密，其工艺成熟，产品质量稳定。但石墨型所挂砂衬为水玻璃砂，平均单片车轮消耗石英砂在90kg左右，按照年产25万片车轮计算，年消耗石英砂近2.25万吨，体量相当巨大。从长远看，石英砂为不可再生资源，高品质石英砂源日益减少，价格将会逐年攀升，会造成车轮制造成本的增加。特别是，受当前水玻璃砂再生技术的限制，大量废砂露天存放，将严重影响周边的生态环境，也是制约企业可持续发展的瓶颈。

此外，这种浇注技术由于钢水从茶壶包倒入底注包且在开放状态下浇注，存在钢水二次氧化的问题，虽然车轮的冶金质量和使用性能满足了目前铁路货车的运营需要,但是随着铁路货车向高速重载发展，对货车车轮的钢水纯净度要求越来越高，我们生产的铸钢车轮就难以满足这种需求。在地铁、城轨以及机车、客车领域，对车轮钢的钢水纯净度要求更高，按现有技术生产的铸钢车轮要想进入这些车轮市场，有必要提高车轮钢的钢水纯净度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁路铸钢车轮消失模石墨激冷反重力铸造工艺，解决传统铁路铸钢车轮生产工艺中水玻璃砂回收利用率低，大量废砂排放影响周边生态坏境以及底注包浇注带来的钢水二次氧化问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

铁路铸钢车轮消失模石墨激冷反重力铸造工艺，是融合了消失模铸造技术、石墨激冷工艺和反重力浇注技术，准备好成型的石墨环，通过螺栓固定在消失模铸造砂箱内，将制作成型的冒口泡沫模样、车轮泡沫模样与内浇道、浇注管、塞头和塞杆的总成粘接在一起，然后放置在石墨环内，并向消失模铸造砂箱内填充干砂，经振实后，连接负压装置，将砂箱放置在准备好的压力罐罐盖顶部，装配在压力罐罐盖上的升液管与浇注管连通，压力罐罐体内放置有钢水包，升液管插入钢水包中，向压力罐内压入空气或惰性气体，进行车轮浇注。

作为本发明的进一步优选，石墨环位于对应车轮轮辋的外侧面，成型的冒口泡沫模样分布在车轮轮毂上方，成型的车轮泡沫模样轮毂孔内设计为通孔形状，以减小车轮毛坯的轴孔加工余量，塞头和塞杆的总成通过内浇道固定在轮毂孔中心位置，浇注管也位于轮毂孔中心位置。

作为本发明的进一步优选，向压力罐内压入空气或惰性气体，钢水包内的钢水在气体压力的作用下，沿升液管、浇注管、内浇道注入，车轮泡沫模样和冒口泡沫模样遇钢水后气化，气体被联接在消失模铸造砂箱的负压系统抽走，钢水置换泡沫模样的空间，待钢水充型至设定冒口高度时，拍下塞杆，塞头堵住浇注管，压力罐泄压，移走浇注完的铸型，冒口内的钢水持续对车轮本体进行补缩，车轮轮辋在石墨环激冷的作用下快速凝固，形成致密的组织，同时在冒口的作用下，实现从轮辋到辐板再到轮毂的顺序凝固，待补缩结束后，砂箱泄压、翻箱落砂、取轮，废砂经磁选、除尘、降温后，在线循环使用，石墨环强制冷却后，也在线循环使用。

与现有技术相比，本发明至少能达到以下有益效果中的一项：

1、消失模铸造工艺在国内应用成熟稳定，其优点是填充的石英砂不需要添加粘结剂，循环利用率可达95%以上，可有效解决传统铁路铸钢车轮铸造工艺中水玻璃砂再生及回收利用率低的问题，极大的降低了石英砂的消耗及废砂的排放，利于车轮制造成本的控制和减少对生态环境的影响。

2、石墨冷铁工艺在国内应用成熟，其优点是石墨导热系数大激冷效果好，通过在对应车轮轮辋外侧面设置石墨环，车轮轮辋在石墨环激冷的作用下快速凝固，形成致密的组织，同时在轮毂上方冒口的作用下，实现从轮辋到辐板再到轮毂的顺序凝固。

3、由于浇注时钢水沿升液管、浇注管、内浇道注入，这种保护性反重力浇注，不仅使钢水充型更加平稳，利于钢水中的杂质上浮，而且将有效控制钢水的二次氧化问题，提升车轮钢的钢水纯净度，同时也为炉外精炼提供了条件。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中标记为：1、塞杆；2、冒口泡沫模样；3、干砂；4、塞头；5、车轮泡沫模样；6、内浇道；7、消失模铸造砂箱；8、石墨环；9、浇注管；10、螺栓；11、罐盖；12、升液管、13、钢水包；14、罐体。

具体实施方式