[发明专利]一种高铁制动盘及其生产方法

说明书

本发明公开了一种高铁制动盘的成分及其生产方法。成分采用多元合金化，C：0.22‑0.28%、Si：0.17‑0.37%、Mn：0.4‑0.8%、P≤0.025%、S≤0.015%、Cr：1.0‑1.5%、Mo：0.35‑0.55%、Ni：0.8‑1.2%、V：0.15‑0.25%、Nb：0.07‑0.15%、Ti：0.10‑0.30%、W：0.3‑0.7%，还可以包括0.004%以下的B和0.05%以下的RE元素。该高铁制动盘的生产方法包括中频炉还原渣冶炼、真空消失模浇注和热处理等工序。采取浇注前燃烧掉模块、惰性气体保护浇注、以及挡渣、滤渣、集渣等工艺措施；模块燃烧时型腔密封保持密封负压状态。所述热处理包括预先热处理和调质处理。按照本发明给定的成分和生产方法制造的样品进行检测，性能超过国外产品的性能，气体含量和夹杂物含量几乎达到精炼水平，完全可以胜任高铁制动盘的使用要求。

技术领域

本发明应用于铸造行业，具体涉及高铁制动盘及其生产方法，该方法包括中频炉冶炼、浇注和热处理等工艺方面的改进。

背景技术

制动盘是高速列车制动系统的重要部件，它的质量、性能直接影响到高铁的安全运行。高铁制动盘结构形式为带散热筋的盘体，必须将380km/h以上的高速列车在8-9公里完全制动下来，整个制动时间约为160秒，制动盘表面温度高达600℃左右，因而制动盘要求具有高强韧性、高耐磨和抗热疲劳性能。我国高铁制动盘多外购，在国家创新号召的鼓舞下，很多企业和研究所开始进行高铁制动盘的研发。研发指标基本上以国外高铁制动盘的性能为参考，国外高铁制动盘材料为GS24CrNiMo445V，屈服强度超过900MPa，抗拉强度超过1050MPa，延伸率超过8%，硬度超过290HB，冲击韧性大于27J/cm2，凝固组织为等轴晶。

我国高铁制动盘的研究多在材料方面下功夫，走多元合金化的道路，在材料中使用了多种少量的合金元素进行强化，提高其综合性能。也有高校进行高铁制动盘复合材料研究，而在生产工艺上进行创新研究的厂家并不多。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：在低碳钢的基础上进行多元微合金化，同时在生产工艺上进行创新，如中频炉冶炼、浇注和热处理工艺方面改进，以获得比国外高铁制动盘性能更好的性能。

本发明所采用的技术方案是：

高铁制动盘采用多元合金化思路，元素组分和重量百分比分别为：C：0.22-0.28%、Si：0.17-0.37%、Mn：0.4-0.8%、P≤0.025%、S≤0.015%、Cr：1.0-1.5%、Mo：0.35-0.55%、Ni：0.8-1.2%、V：0.15-0.25%、Nb：0.07-0.15%、Ti：0.10-0.30%、W：0.3-0.7%，其余为Fe。

进一步，为提高淬透性和纯净钢水，成分构成还可以包括B和RE元素，重量百分比分别为0.004%以下和0.05%以下。

所述高铁制动盘的生产方法，包括中频炉冶炼、真空消失模浇注和热处理工序。所述中频炉冶炼采取碱性或中性炉衬造还原渣冶炼钢水；所述真空消失模浇注采取浇注前燃烧高铁制动盘模块、浇注过程中惰性气体保护、以及挡渣、滤渣、集渣等工艺措施；所述热处理包括预先热处理和调质处理；燃烧高铁制动盘模块是指在整个模块燃烧过程中及燃烧完成后，制动盘模块型腔密封保持密封负压状态，真空度保持在-0.01MPa以下；浇注过程中惰性气体保护是指钢水自浇注杯到充型的整个过程处于惰性气体保护之下；集渣措施包括集渣冒口和集渣窝。

为进一步提高钢水冶炼质量，降低钢水中的气体含量，中频炉冶炼在还原渣造好后的合金化和升温阶段，从中频炉炉底的透气砖吹入惰性气体。

上述预先热处理可以采用正火或调质处理，正火温度为920-960℃，冷却方式为出炉后空冷、或风冷、或雾冷。调质处理与高铁制动盘最终调质处理工艺相同，淬火温度为910-960℃，水冷，高温回火温度为580-650℃，保温2.5-5小时，出炉后空冷或风冷。