[发明专利]一种矫直钢轨用耐磨铸铁辊环及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢轨加工技术领域，具体涉及一种离心铸造耐磨铸铁辊环及其制备方法，特别涉及一种矫直钢轨用耐磨铸铁辊环及其制备方法。

背景技术

钢轨平直度是决定钢轨使用寿命和影响列车运行速度的重要参数，是衡量钢轨实物质量的重要指标之一，它还直接影响列车运行的安全性及舒适性。各国先进的钢轨生产厂对钢轨矫直技术都十分重视。针对钢轨的几种主要平直度缺陷，已开发出多种矫直方法。我国为满足时速超过200公里的客运专线和高速铁路对高平直度钢轨的需要，已从国外引进了多套钢轨矫直设备。辊式矫直机是矫直钢轨的常用矫直设备，除了用于钢轨的矫直外，还可用于其他轧钢型材的矫直。

钢轨矫直机在工作过程中，矫直辊旋转，并与钢轨接触，矫直辊与钢轨之间强大的矫直力使钢轨被矫直，同时产生很大的摩擦力使矫直辊逐渐产生磨损。因此，矫直辊的磨损是不可避免的，矫直辊的主要失效形式是外圆周面的磨损。目前对磨损后的矫直辊普遍采取的方式是整体更换矫直辊。矫直辊的材质一般采用价格昂贵的锻造合金钢，每年更换矫直辊花费大量材料费。由于矫直辊的磨损只发生在矫直辊与钢轨接触的外圆周面，且钢轨矫直机矫直辊的直径较大，为了达到节约材料、降低成本的目的，可将锻钢辊轴和辊环通过过盈配合装配在一起，获得组合矫直辊，两者装配后的组合矫直辊外形尺寸和原来的矫直辊外形尺寸相同，用组合矫直辊代替原有矫直辊。组合矫直辊在实际矫直过程中，辊环会逐渐磨损，磨损后只需要更换辊环，而中心的辊轴不需要更换，可以重复使用，这样就改变了原来需要将整个已磨损的矫直辊更换的情况，从而会达到节约材料的目的。目前，国内外钢轨矫直机辊环普遍采用9Cr、9Cr2、Cr12MoV等合金锻钢加工而成，强度高、韧性好，但热处理淬火过程中易出现裂纹，且制造工艺复杂，材料利用率低，辊环生产成本高。中国发明专利CN1060501公开了一种高合金耐热耐磨钢，其化学成份重量百分比是：1.3-2.4C，≤1.50Mn，≤1.50Si，23-32Cr，3-8Ni，≤0.70Mo，≤0.20Ti，≤0.05P，≤0.05S，余量为Fe，这种钢经浇铸、精加工、滚压、低温回火油浸后制成的矫直辊、挤压辊及冷轧辊等比传统材质制成的同类产品寿命提高3倍以上。但含有较多的合金元素，生产成本较高，且铸造性能较差。

中国发明专利CN101153377公开了一种矫直辊及其制造工艺。其材质包括：C：0.60-1.10wt％，Si：0.20-1.0wt％，Mn：0.20-0.60wt％，Ni：0.20-1.00wt％，Cr：4.00-6.00wt％，Mo：0.20-1.00wt％，V：0.10-0.50wt％，P≤0.02wt％，S≤0.02wt％，其余为铁和不可避免的杂质。其制造工艺流程包括：电炉冶炼→炉外精炼→铸锭→轧制电极→电极粗加工→电渣重熔→铸锭→扩散退火处理→锻造→预备热处理→超声波探伤+高低倍检验→粗加工→调质热处理→半精加工→最终热处理→精加工→成品。该发明的新型矫直辊，可提高矫直辊使用寿命和带钢表面质量，但需要电渣重熔和锻造加工，工序复杂，能耗高，材料利用率低，矫直辊生产成本高。中国发明专利CN101161846还公开了一种型钢矫直辊用低镍铬钼合金铸铁耐磨材料，其化学成分按重量百分比是：C：2.9-3.7％，Si：0.6-1.2％，Mn：0.4-1.2％，Cr：0.6-1.2％，Ni≤0.05％，Mo≤0.03％；还有反球化元素B、Ti、Sb：0.3％，其配比范围在8.5-11.7∶3.8-5.3∶0.9-1.1；余量为Fe和不可避免的P、S微量元素。该发明的耐磨材料主要用于金属模离心浇注型钢矫直辊，由于采用了反球化元素B、Ti、Sb，扩大了铸铁白口区，使其范围深达20mm以上、辊身工作表面硬度高达HRC55-65。使用寿命不低于通常采用的镍铬钼无限冷硬铸铁矫直辊的寿命。但这种铸铁材料韧性低，脆性大，用于矫直钢轨时，由于钢轨强度高，变形抗力大，辊面易出现裂纹，甚至发生剥落。因此，开发综合性能好的矫直钢轨辊环材料及其制造工艺，对于提高矫直机作业率，降低钢轨矫直成本，提高矫直钢轨的平直度，具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种外层硬度高、耐磨性好，内层强度高、韧性好，采用离心复合铸造方法生产的矫直钢轨用耐磨铸铁辊环及制备方法。