[发明专利]一种火车车轮近固态压力成形的方法

说明书

技术领域

本发明属于火车轮成形加工领域，具体涉及一种火车车轮近固态压力成形的方法。

背景技术

现有火车车轮主要是分为铸钢车轮和辗钢车轮。铸钢车轮用材料的碳含量较高，且铸钢车轮生产工艺为熔炼—石墨铸型—热处理—机加工；该工艺简单，尺寸精度高，降低能耗，但是生产出的车轮塑性低，韧性差，不能满足铁路对高速车轮和重载车轮的要求，辗钢车轮所用材料降低了碳含量，并进行含钒合金化处理，其生产工艺为冶炼—连铸圆坯—加热—镦粗—预成形—冲孔—轧制—压弯，该方法生产出的火车车轮组织致密，综合机械性能好，上述火车车轮生产工艺生产的火车车轮虽然能够满足铁路对高速车轮和重载车轮的技术要求，但该方法存在工序多，设备投入大，生产成本高，材料浪费和能源消耗严重的缺点。

发明内容

本发明的目的是解决现有辗钢车轮生产方法存在的工序多、设备投入大、生产成本高、材料浪费和能源消耗严重的技术问题，提供一种火车车轮近固态压力成形的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种火车车轮近固态压力成形的方法，其中，它包括如下步骤：

1)合金冶炼：采用50tUHP电弧炉对金属原料进行冶炼，冶炼温度为1655～1685℃，形成钢水后停止加热；

2)铸造火车车轮铸坯：待钢水温度降至1540～1560℃时，浇入金属模中，金属模缓慢冷却，并实时监测其固相体积分数变化；

3)近固态温度加压成形：待金属模内的火车车轮铸坯的固相体积分数达到60％～70％时，再通过80MN液压机加压形成火车车轮，比压强为65～70MPa，加压速度为35～40mm/s。

所述金属原料为中高碳微合金钢，其各元素的重量百分比是：C为0.42％～0.64％、Mn为0.75％～0.80％、Cr为0.16％～0.3％、Si为0.4％～0.46％、Cu为0.09％、Mo为0.02％～0.08％、V为0.02％～0.06％、Ni为0.05％、P为≤0.02％、S为≤0.02％，其余为Fe。

由于本发明采用了上述技术方案，解决了现有辗钢车轮生产方法存在的工序多，设备投入大，生产成本高，材料浪费和能源消耗严重的技术问题，与背景技术相比，本发明具有工艺流程短，工序简单，设备投资小，原材料利用率高，节约能源的优点，且本发明生产的火车车轮的韧性和抗裂损性能大大提高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细的说明：

实施例1：

一种火车车轮近固态压力成形的方法，其中，它包括如下步骤：

1)合金冶炼：采用50tUHP电弧炉对金属原料进行冶炼，冶炼温度为1685℃，形成钢水后停止加热；

2)铸造火车车轮铸坯：待钢水温度降至1560℃时，浇入金属模中，金属模缓慢冷却，并实时监测其固相体积分数变化；

3)近固态温度加压成形：待金属模内的火车车轮铸坯的固相体积分数达到70％时，再通过80MN液压机加压形成火车车轮，比压强为70MPa，加压速度为40mm/s。

本实施例中的金属原料为中高碳微合金钢，其各元素的重量百分比是：C为0.42％～0.64％、Mn为0.75％～0.80％、Cr为0.16％～0.3％、Si为0.4％～0.46％、Cu为0.09％、Mo为0.02％～0.08％、V为0.02％～0.06％、Ni为0.05％、P为≤0.02％、S为≤0.02％，其余为Fe。

实施例2：

一种火车车轮近固态压力成形的方法，其中，它包括如下步骤：

1)合金冶炼：采用50tUHP电弧炉对金属原料进行冶炼，冶炼温度为1655℃，形成钢水后停止加热；

2)铸造火车车轮铸坯：待钢水温度降至1540℃时，浇入金属模中，金属模缓慢冷却，并实时监测其固相体积分数变化；

3)近固态温度加压成形：待金属模内的火车车轮铸坯的固相体积分数达到60％时，再通过80MN液压机加压形成火车车轮，比压强为65MPa，加压速度为35mm/s。

本实施例中的金属原料与实施例1中的相同。

实施例3：

一种火车车轮近固态压力成形的方法，其中，它包括如下步骤：

1)合金冶炼：采用50tUHP电弧炉对金属原料进行冶炼，冶炼温度为1675℃，形成钢水后停止加热；

2)铸造火车车轮铸坯：待钢水温度降至1550℃时，浇入金属模中，金属模缓慢冷却，并实时监测其固相体积分数变化；