一種高速電梯用釩鈦合金減磨鑄鐵繩輪及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電梯鑄件制造領(lǐng)域，具體涉及一種高速電梯用釩鈦合金減磨鑄鐵繩輪 及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市的發(fā)展，城市人口分布也越來越密集，高層建筑如雨后春筍般爭相涌 現(xiàn)，而做為垂直交通工具的電梯不僅是人們代步的工具，同時也是人類物質(zhì)文明的一種標 志。從世界各大城市的電梯平均每年運行次數(shù)看，香港已達50萬次，紐約43萬次，新加 坡35萬次，悉尼25萬次，倫敦22萬次?？梢娫诔鞘谢皆礁?，高層、超高層建筑分布 越稠密的地區(qū)，電梯的使用頻率越高。目前，許多國家計劃在最近建造超高層建筑，即指 100層（高450m)左右，甚至是500m以上的高樓。隨著超高層建筑的增多，對電梯各種性 能，特別是對其速度、容量等提出了更高的要求。而作為高速電梯的主要承載部位反繩輪 的材質(zhì)和性能要求更為凸顯。
[0003] 電梯繩輪要承受轎廂、載重量、對重等裝置的全部動靜載荷，因此要求繩輪強度 大、韌性好、耐磨損、耐沖擊，而在電梯鑄鐵零部件中選用最多的基本就是灰鑄鐵，灰鑄鐵生 產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛，約占鑄鐵總量的80%。灰鑄鐵組織相當 于在鋼的基體上分布著片狀石墨，其基體的強度和硬度不低于相應(yīng)的鋼，但由于石墨的存 在使灰鑄鐵的抗拉強度、塑性及韌性都明顯低于碳鋼。石墨片的數(shù)量越多、分布越不均勻， 對基體的割裂作用越嚴重，但是石墨片很細，尤其相互連接時，也會使承載面積顯著下降。 同時，由于石墨的存在，使灰鑄鐵的鑄造性能、減摩性、減振性和切削加工性都高于碳鋼，缺 口敏感性也較低。另外，灰鑄鐵還有一個特性，就是其強度與鑄件的壁厚有關(guān)，鑄件壁厚增 加則強度降低，這主要是由于壁厚增加使冷卻速度降低，造成鑄件性能質(zhì)量的降低。因此， 灰鑄鐵材料的力學性能不光取決于鑄造工藝，還與鑄件的尺寸有很大的關(guān)系。例如，灰鑄鐵 HT300鑄件壁厚為10~20mm時，其最低抗拉強度為290MPa，而當其壁厚達30~50mm時，最低 抗拉強度降到230MPa。電梯反繩輪的直徑一般在320-640mm之間，而一般來說，直徑越大的 反繩輪，輪緣壁厚越大，所承載的轎廂重量也越大，這與灰鐵材料所特有的力學性能是不匹 配的。因此在電梯部件中垂直受拉或側(cè)向受拉則不適合采用灰鐵材料的繩輪。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中灰鐵作為電梯繩輪材料在使用時存在的技術(shù) 問題，提供一種高速電梯用釩鈦合金減磨鑄鐵繩輪及其生產(chǎn)工藝，該繩輪耐磨時間是灰鑄 鐵HT300的2. 5倍左右，顯著提高了鑄鐵的硬度、強度、耐磨度、延展性、抗腐蝕性及穩(wěn)定性， 改善鑄鐵的切削性能，打破現(xiàn)在高速減磨電梯繩輪全部依靠進口的局面，使進口高端、鑄件 國產(chǎn)化。
[0005] 技術(shù)方案：一種高速電梯用釩鈦合金減磨鑄鐵繩輪，該繩輪由以下重量百分比的 組分制成：C :3. 1% ~3. 4%，Si :1. 4% ~1. 8%，Mn :0? 5% ~0? 8%，Ti :0? 05% ~0? 15%，V : 0? 20%~0? 30%，Cu :0? 2%~0? 4%，P :0? 01%~0? 025%，Sb :0? 01%~0? 05%，S :0? 01 ~0? 05%， 余量為Fe。
[0006] 基于上述技術(shù)方案，所述繩輪由以下重量百分比的組分制成：C:3. 2%，Si :1. 6%， Mn :0? 7%，Ti :0? 10%，V :0? 25%，Cu :0? 3%，P :0? 02%，Sb :0? 03%，S :0? 04%，余量為 Fe。
[0007] -種如權(quán)利要求1所述的f凡鈦合金減磨鑄鐵繩輪生產(chǎn)工藝，該工藝包括以下步 驟： 步驟1 :采用鐵型覆膜砂制作型砂：選用覆膜砂型號為：粒度為70~140目占比50~ 60%，粒度為50~100目占比35%~55%，中強度3. 0以上，覆膜厚度為8~12mm，在鐵型覆 膜砂制作模板上設(shè)置排氣處理結(jié)構(gòu)，發(fā)氣量< 15 ; 步驟2 :饒注液的制作：首先，準備原材料：fji欽生鐵，低碳廢鋼，f凡鐵，娃鐵，欽鐵，猛 鐵，銅，銻以及復合孕育劑， 然后，熔煉：將釩鈦生鐵、低碳廢鋼加入中頻電爐中，所述中頻電爐額定功率為1800~ 2200KW，熔化率3. 2~3. 4t/h，冶煉狀態(tài)為550k~565Kw. h/t，熔煉1~2小時，待爐料 完全熔化，溫度達到1450°C~1480°C時，對其取樣，用光譜分析儀快速檢測其化學成分；根 據(jù)檢測結(jié)果，保證C按重量百分比占總組分的3. 1%~3. 4%，調(diào)整并加入釩鐵調(diào)整合金元素 V，使V保持在總組分的0. 20%~0. 30%，調(diào)整并加入鈦鐵調(diào)整合金元素Ti，使Ti保持在總 組分的0. 05%~0. 15%，調(diào)整并加入錳鐵調(diào)整合金元素M n，使M n保持在總組分的0. 5%~ 0. 8%，調(diào)整并加入銅調(diào)整合金元素Cu，使Cu保持在總組分的0. 2%~0. 4%，調(diào)整并加入鋪調(diào) 整合金元素Sb，使Sb保持在總組分的0. 01%~0. 05% ;繼續(xù)升溫至1550°C~1580°C，出爐， 將鐵液放入吊包內(nèi)，在吊包內(nèi)調(diào)整元素S i、P，使其占總組分的量為：S i:1.4%~1.6%， P :0? 01% ~0? 025%，余量為 Fe， 最后，在吊包內(nèi)放入占鐵液總量0. 2%~0. 3%的硅鐵對鐵水進行第一次孕育處理，并加 入占鐵液總量0. 1%~0. 2%的球化劑，使鐵水球化、孕育處理后形成澆注液； 步驟3 :澆注：吊包內(nèi)鐵液液面低于包口 28~32mm時開始倒包，即將步驟二制作的 澆注液澆注到步驟一中的鐵型覆膜型砂中，在澆注過程中整包鐵水的澆注時間控制在6~ 12min完成，并在澆注時隨流加入占澆注液總量的0. 05~0. 15%的鈣、鋇復合孕育劑，澆注 結(jié)束后，合箱，根據(jù)繩輪壁厚大小控制在15~20min后開箱，然后扒件、冷卻、清理、打磨后 即得電梯繩輪鑄件。
[0008] 基于上述技術(shù)方案，所述排氣處理結(jié)構(gòu)為：在鐵型覆膜砂制作模板上四周做出若 干個排氣槽，使模板和鐵型形成間隙排出余氣。
[0009] 基于上述技術(shù)方案，所述排氣處理結(jié)構(gòu)為：在鐵型覆膜砂制作模板上上下平面加 排氣銷，使?jié)沧⑦^程中產(chǎn)生的氣體排出型腔。
[0010] 基于上述技術(shù)方案，所述步驟2中調(diào)整后的原料組分為：C :3. 2%，Si :1. 6%，Mn : 0? 7%，Ti :0? 10%，V :0? 25%，Cu :0? 3%，P :0? 02%，Sb :0? 03%，S :0? 04%，余量為 Fe。
[0011] 基于上述技術(shù)方案，所述球化劑為低牌號球化劑：FeSiMg8Rt3。
[0012] 基于上述技術(shù)方案，所述步驟一中向鐵型覆膜砂制作模板型腔內(nèi)射砂方法為：采 用0. 4MPa低壓壓縮空氣將流態(tài)覆膜砂吹入型腔，射砂時間為1~2s。
[0013] 上述技術(shù)方案分析如下：釩和鈦是強碳化物形成元素，與碳形成釩、鈦碳化物，在 凝固時，這些碳化物作為共晶碳化物的結(jié)晶核心，細化碳化物，改善碳化物的分布和形態(tài)， 凝固時形成的釩、鈦碳化物在隨后的熱處理過程中易于從基體中脫溶析出，形成彌散分布 的顆粒狀碳化物，對提高鑄鐵硬度有利，其中鈦鐵用作合金劑，加入鑄鐵后可增大鑄鐵的強 度、抗腐蝕性和穩(wěn)定性。而銻主要增加其硬度。釩鈦合金鑄鐵的耐磨時間是灰鑄鐵HT300的 2. 5倍。釩鈦合金鑄鐵繩輪采用覆膜砂鐵型鑄造工藝，由于覆砂鐵型剛度較高，冷卻速度快， 有利于利用球鐵凝固時的石墨化膨脹進行自補縮，防止縮松缺陷，能夠獲得致密的組織，還 具有金屬型鑄造的特點，鐵的鑄型在金屬液結(jié)晶過程中有明顯的冷激作用，可使鑄件晶粒 度細化，從而提高了鑄件的綜合強度，同時又由于有砂胎的存在避免了金屬型鑄造的短處， 鑄件不會產(chǎn)生白口，對鑄鐵件而言，可鑄態(tài)生產(chǎn)各種材質(zhì)，無需熱處理。采用覆膜砂鐵型鑄 造工藝、結(jié)合添加釩、鈦金屬元素的原料，出品率比常規(guī)的砂型鑄造高出30%以上。
[0014] 本發(fā)