專利名稱：一種軌梁矯直圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是冶金行業(yè)中軋鋼用的一種工模具，尤其是用于鋼軌矯直的一種軌梁矯直圈。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，高鐵建設(shè)發(fā)展也隨之突飛猛進，鋼軌的需求量也日益增加。在鋼軌的生產(chǎn)過程中，精整矯直是必不可少的工序，而軌梁矯直圈是矯直過程中最重要的也是消耗量最大的工模具之一。由于軌梁矯直圈工作時與鋼軌直接接觸并承受沖擊力、壓應(yīng)力、和滑動摩擦力，使用環(huán)境十分惡劣。目前我國軌梁矯直機上使用的矯直圈材質(zhì)為低合金球墨鑄鐵和9Cr2、9Cr2MoV合金鍛鋼兩種，眾所周知低合金球墨鑄鐵的耐磨性能較差，而9Cr2、9Cr2MoV合金鍛鋼的耐磨性雖優(yōu)于低合金球墨鑄鐵，但由于矯直圈的幾何尺寸形狀較為特殊，均是大直徑、厚度薄、工作面積小而窄的形狀，所以工作面的單位面積要承受巨大的塑變應(yīng)力。由于合金鍛鋼材質(zhì)的矯直圈需要鍛造加工，故其工藝出品率低，再加需要熱處理加工，而熱處理工藝較難掌握，容易出現(xiàn)工作層成份偏析和硬 度不均勻造成開裂，因此產(chǎn)品的合格率低，使得制造風險大，造成終端產(chǎn)品價格昂貴。另外，這種矯直圈在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)不耐磨、工作層表面粗糙、剝落和開裂等現(xiàn)象，這是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種軌梁矯直圈的技術(shù)方案，該方案采用了高碳和高鉻的高鉻合金來加工矯直圈，使矯直圈克服了現(xiàn)有合金鍛鋼加工的矯直圈所存在的弊病，使矯直圈具有高耐磨性和抗沖擊性特點。本方案是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的:軌梁矯直圈的特點是該矯直圈的材質(zhì)為高鉻合金，所用高鉻合金主要成分的重量百分比為:c:2.4-3.0%，Cr: 15-25%，N1:1.5-2.0%，Mo:2.0-3.0%, V:0.2-0.9%, Si:0.8-1.3%, Mn:1.0-1.55%, S:彡 0.035%, P:彡 0.04%, Re:
0.05-0.07%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本方案具體的特點還有，在所述的矯直圈基體組織中，除了具有大量顯微硬度在1500-2000HV的M7C3型碳化物并呈條塊狀均勻分布外，矯直圈還具備以馬氏體為主的基體組織。所述矯直圈的硬度為HRC=58-62。本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于在該方案中采用了高碳和高鉻的高鉻合金來加工矯直圈，碳是形成碳化物的最基本的元素，含碳量過低時會使組織中碳化物數(shù)量減少，過高時在凝固過程中產(chǎn)生成份偏析，基體組織容易出現(xiàn)M3C滲碳體型碳化物，會使矯直圈的耐磨性和抗熱裂性能下降，為適量控制組織中碳化物數(shù)量，合理選擇碳化物的形態(tài)尺寸及其分布特征，本方案將含碳量控制在比一般高鉻鑄鐵高的2.4-3.0%范圍內(nèi)；鉻是保證矯直圈產(chǎn)生優(yōu)異耐磨性能和韌性的基本合金元素，當含鉻量小于10%時，將析出M3C滲碳體，含量超過25%時將析出M23C6型碳化物，故鉻含量小于10%或超過25%時都會降低碳化物的硬度，因此本方案將含鉻量選為18-23%，略高于一般高鉻鑄的含鉻量，保證了矯直圈具有高耐磨性和抗沖擊性特點。由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。
具體實施例方式為能清楚說明本方案的技術(shù)特點，下面通過一個具體實施方式
，對本方案進行闡述。本方案的軌梁矯直圈的特點是該矯直圈的材質(zhì)為高鉻合金，所用高鉻合金主要成分的重量百分比為:C:2.4-3.0%, Cr:15-25%, N1:1.5-2.0%, Mo:2.0-3.0%, V:0.2-0.9%,Si:0.8-1.3%, Mn:1.0-1.55%, S:彡 0.035%, P:彡 0.04%, Re:0.05-0.07%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。其中，碳是形成碳化物的最基本的元素，選擇合適的碳含量至關(guān)重要，含碳量過低很難獲得足夠的碳化物數(shù)量，而過高又會在凝固過程中產(chǎn)生成份偏析，使基體組織產(chǎn)生脆性的顯微硬度較低的M3C滲碳體型碳化物，這種碳化物對矯直圈的抗熱裂性和抗磨損性極為不利，為控制基體組織中碳化物數(shù)量，合理選擇碳化物的形態(tài)，尺寸及其分布特征，本具體實施方式
含碳量優(yōu)選在2.9-3.0% ;鉻是保證高鉻合金矯直圈產(chǎn)生優(yōu)異耐磨性能和韌性的基礎(chǔ)元素之一，含鉻量小于10%將析出M3C型滲碳體，含量超過25%將析出M23C6型碳化物，當含鉻量過低小于10%或過高超過25%時都會使碳化物的硬度降低，因此，本具體實施方式
將含鉻量優(yōu)選為22.5-23% ;鎳是為了使矯直圈兼有良好的淬透性，便于調(diào)整基體硬度，因為當含鎳量小于1.0%時，其硬化效果不明顯，當超過2.0%時則使基體組織中的殘余奧氏體量增加，會導致基體硬度下降，故本具體實施方式
將鎳含量優(yōu)選為1.5-1.6% ；鑰可提高矯直圈的回火穩(wěn)定性，同時進入碳化物中可提高碳化物的硬度，并且可以同時存在于Cr7C3型共晶碳化物和Mo2C碳化物基體組織中，由鑰和鉻共同形成的M7C3型碳化物具有很高的顯微硬度，因此鑰是高碳、高鉻、多元合金很關(guān)鍵的合金元素之一。然而實踐證明當鑰含量小于1.5%時，強化效果不明顯。只有在超過1.5%時硬化速度加快。為合理控制硬度，本具體實施方式
將含鑰量優(yōu)選在2.5-3.0%以內(nèi)，要求硬度低時選下限，硬度高時選上限。釩可強化基體、細化鑄造組織和改善碳化物的分布，由于釩比鉻形成碳化物的傾向要大，為防止出現(xiàn)單一的釩的碳化物，本具體實施方式
將釩含量優(yōu)選在0.5-0.7% ;硅是對高鉻合金進行脫氧而加入的，同時它還具有減少鑄造缺陷和提高鐵水流動性的作用，當硅含量小于0.5%時脫氧效果不明顯，而超過1.`5%時基體組織容易出現(xiàn)鐵素體，使硬度降低，所以本具體實施方式
將含硅量優(yōu)選為1.2-1.3% ;錳是硅的脫氧輔助劑，合理的添加比例可降低高鉻合金中的非金屬夾雜物，本具體實施方式
將錳含量優(yōu)選在1.3-1.5% ;硫和磷是表面活性很強的有害元素，因此，本具體實施方式
將硫和磷含量控制在硫低于0.035%和磷低于0.04% ;本方案還加入有對鐵水進行變質(zhì)處理的稀土，本具體實施方式
Re加入量為
0.05-0.07%。本方案按上述成份熔煉鐵水，采用鑄造工藝鑄造出所需矯直圈毛坯，經(jīng)脫穩(wěn)處理將矯直圈基體組織中45-65%的殘余奧氏體分解轉(zhuǎn)化為馬氏體組織后，進行機加工制造出成品矯直圈。因此，在所述的矯直圈基體組織中，除了具有大量顯微硬度在1500-2000HV的M7C3型碳化物并呈條塊狀均勻分布外，矯直圈還具備以馬氏體為主的基體組織，故能使所述矯直圈的硬度為HRC=58-62。為能說明本方案的效果，可通過如下實際實驗說明:
1.用本方案制造的高鉻合金矯直圈共10件，在德國西馬克公司設(shè)計的Φ 1300軌梁矯直機上使用，矯直37 kg/ m鋼軌48萬噸，使用過程中磨損正常，矯直圈的正常報廢周期為半徑100毫米，從使用到報廢平均毫米過鋼量為0.48萬噸/毫米，而鍛鋼矯直圈的毫米過鋼量為0.3萬噸/毫米。2.用本方案制造的高鉻合金矯直圈一套共10件，在Φ 1300軌梁矯直機上使用近8個月，共矯直76 kg/ m鋼軌62萬噸，而鍛鋼矯直圈僅為40萬噸。本方案矯直圈的毫米過鋼量為0.62萬噸/毫米，而現(xiàn)有鍛鋼矯直圈的毫米過鋼量僅為0.4萬噸/毫米。從上述實際實驗生產(chǎn)過程中所統(tǒng)計的毫米過鋼量可以看出，本方案在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出了十分優(yōu)異的耐磨性和可靠性。通過長期實際運行觀察，本方案的矯直圈未出現(xiàn)工作面剝落和開裂等現(xiàn)象。因此，本方案的矯直圈除了使用壽命高于鍛鋼矯直圈外，還具有良好的使用穩(wěn)定性。本發(fā)明 并不僅限于上述具體實施方式
，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種軌梁矯直圈，其特征是:該矯直圈的材質(zhì)為高鉻合金，所用高鉻合金主要成分的重量百分比為:C:2.4-3.0%, Cr: 15-25%，N1:1.5-2.0%, Mo:2.0-3.0%, V:0.2-0.9%, Si:0.8-1.3%, Mn:1.0-1.55%, S:彡 0.035%, P:彡 0.04%, Re:0.05-0.07%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌梁矯直圈，其特征是:在所述的矯直圈基體組織中，除了具有大量顯微硬度在1500-2000HV的M7C3型碳化物并呈條塊狀均勻分布外，矯直圈還具備以馬氏體為主的基體組織。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌梁矯直圈，其特征是:所述矯直圈的硬度為HRC=58-62。 ·
全文摘要
本發(fā)明提供了一種軌梁矯直圈技術(shù)方案，該方案的特點是矯直圈的材質(zhì)為高鉻合金，所用高鉻合金主要成分的重量百分比為C2.4-3.0%，Cr18-23%，Ni1.5-2.0%，Mo2.0-3.0%，V0.2-0.9%，Si0.8-1.3%，Mn1.0-1.55%，S≤0.035%，P≤0.04%，Re0.05-0.07%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本方案具體的特點還有，在所述的矯直圈基體組織中，除了具有大量顯微硬度在1500-2000HV的M7C3型碳化物并呈條塊狀均勻分布外，矯直圈還具備以馬氏體為主的基體組織。所述矯直圈的硬度為HRC=58-62。
文檔編號C22C38/58GK103160757SQ20131012915
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者平勇 申請人:平勇