[发明专利]高速铁路扣件用耐低温铁垫板的铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域，尤其涉及一种高速铁路扣件用耐低温铁垫板的铸造方法。

背景技术

高速铁路建设需要大量的扣件系统，其中无砟轨道扣件必须的铸造铁垫板每公里达到将近3300件，我国地域广阔，在北方地区很多地方冬季气温较低，很多地方甚至最低达到零下40度的极低温度，而中国的一些连接俄罗斯、蒙古、朝鲜等的跨境铁路，同样常年处于低温环境中。采用一般的铸造方法制得的铁垫板，在低温条件下会出现开裂甚至脆断，这将会严重影响到铁路线路的行车安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速铁路扣件用耐低温铁垫板的铸造方法，提升铁垫板的抗冲击性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

高速铁路扣件用耐低温铁垫板的铸造方法，包括熔炼、球化孕育及浇铸，熔炼原料选用P：≤0.04%、 S：≤0.03%的生铁及低碳钢，熔炼后的铁水经球化、孕育后进行浇铸成型后进行热处理即得所需铁垫板。

所述铁水中Mn≤0.3%、Si≤2.7%、其余合金总量≤0.3%。

所述孕育包括包内孕育、型内孕育及随流孕育三次孕育；包内孕育的孕育剂采用粒度为10mm~20mm的硅铁孕育剂，型内孕育的孕育剂采用粒度为1mm~5mm的硅钡孕育剂，随流孕育的孕育剂采用粒度为0.3mm~1mm的硅锶孕育剂。

铁水出炉温度为1510℃～1530℃，浇注温度为1420℃~1460℃。

所述热处理采用低温退火处理，加热温度为740±20℃，保温时间2~3小时，随炉冷却至600℃出炉。

本发明中，选用低磷、低硫生铁可以减少由于磷的存在而在晶界处形成磷共晶，避免严重降低低温性能，减少硫含量是为减少对球化剂的消耗，避免球化不良；铁水的化学成分控制是生产耐低温铸造铁垫板的关键，化学成分不合格，将直接导致低温性能的不合格，锰虽然在一定程度上能够增加强度，但是锰却能极大地提高脆性转变温度，并易形成组织偏析，增加低温脆性，合金在一定程度上能促进组织细化，但是合金却能使珠光体倾向严重，较普通球铁，低的合金总量能够很好地避免珠光体的形成，提高铁素体的含量，从而提高低温韧性；采用三次孕育不仅能大大增加石墨球的数量，而且能细化晶粒，塑造良好的石墨形态，增加铁素体数量，提高低温韧性；进行热处理，可以进一步提升铁垫板的抗冲击性能。

具体实施方式

实施例1

高速铁路扣件用耐低温铁垫板的铸造方法，包括熔炼、球化孕育及浇铸，熔炼原料选用P：≤0.04%、 S：≤0.03%的生铁及低碳钢，熔炼后的铁水经球化、孕育后进行浇铸成型，浇铸成型后进行热处理即得所需铁垫板。铁水中Mn≤0.3%、Si≤2.7%、其余合金总量≤0.3%。孕育包括包内孕育、型内孕育及随流孕育三次孕育；在选用球化剂和孕育剂方面，着重从以下方面控制：一是严格控制成分含量：主要元素如Mg、Re、Ca、Ba等偏差范围应小于±0.3%； 二是以Mg为主，辅以Re元素，同时搭配Ca、Ba、Bi等石墨化能力较强的元素（Ca≤3.0%；Ba≤2.0%，Bi ≤3.0%。如果同时含有，总量不得超过4%。）；三是控制添加剂杂质含量，首先选用本身的渣含量要尽量低的球化剂、孕育剂，严格控制MgO、稀土的氧化物及其他的外来渣；同时， 球化剂、孕育剂的Ca、Ba含量要适中（Ca：2%~4%；Ba：2%~4%），因为它们具有较强的形渣能力。包内孕育的孕育剂采用粒度为10mm的硅铁孕育剂，型内孕育的孕育剂采用粒度为1mm的硅钡孕育剂，随流孕育的孕育剂采用粒度为0.3mm的硅锶孕育剂。铁水出炉温度为1510℃，浇注温度为1420℃，温度过高易产生球化剂烧损，且冷却过程易产生缩松；热处理采用低温退火处理，加热温度为720℃，保温时间2小时，随炉冷却至600℃出炉。

本发明制得的耐低温铁垫板的力学性能：抗拉强度≥450MPa，延伸率≥10%；低温冲击性能本体试样在低温－20±2℃时冲击功≥18J/mm², 在－40±2℃时冲击功≥15J/mm²。

一般地段用铁垫板采用铸态交货，本发明耐低温铁垫板采用低温退火处理，

性能对比如表1、表2：热处理后和铸态条件下铁垫板的机械性能对比可以看出，热处理细化了组织结构，机械性能特别是耐冲击性能有较大提高。

表1：铸态条件下机械性能数据

表2：热处理后机械性能数据

实施例2