儲(chǔ)能飛輪鑄件用合金鋼及儲(chǔ)能飛輪鑄件鑄造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種儲(chǔ)能飛輪鑄件用合金鋼及儲(chǔ)能飛輪鑄件鑄造方法，合金鋼成分的重量百分比如下：碳為0.55％-0.60％，硅為0.23％-0.33％，錳為0.42％-0.52％，鉻為1.55％-1.65％，鎳為3.95％-4.05％，鉬為0.31％-0.41％，磷＜0.015％，硫＜0.015％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。儲(chǔ)能飛輪鑄件鑄造方法，包括以下步驟：制作木模、采用堿酚醛樹脂砂制芯、飛輪輪緣與輪幅相接觸部位采用暗冒口進(jìn)行補(bǔ)縮、合箱澆注、鑄件在砂箱中保溫后進(jìn)行打箱清砂、氣割冒口，完成儲(chǔ)能飛輪鑄件的鑄造。本合金鋼強(qiáng)度高，能夠滿足滿足輪轂性能要求，鑄造方法工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)便捷、效率高。
【專利說(shuō)明】?jī)?chǔ)能飛輪鑄件用合金鋼及儲(chǔ)能飛輪鑄件鑄造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種儲(chǔ)能飛輪鑄件用超高強(qiáng)度合金鋼及儲(chǔ)能飛輪鑄件鑄造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代能源生產(chǎn)的大規(guī)模和連續(xù)的剛性特征，與能源應(yīng)用的復(fù)雜和間斷的柔性特征之間的矛盾，對(duì)能源儲(chǔ)存技術(shù)提出了極大的需求。先進(jìn)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)等是正在開發(fā)的新技術(shù)，具有儲(chǔ)能密度高、功率大、可以快速充放電、使用壽命長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn)，在電力調(diào)峰、風(fēng)力發(fā)電、不間斷供電、車輛混合動(dòng)力、車輛剎車動(dòng)能再生、航天電源和姿態(tài)控制/儲(chǔ)能一體化等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]由于飛輪儲(chǔ)能設(shè)計(jì)總體要求，對(duì)輪轂合金材料力學(xué)性能提出了很高的要求，特別是材料強(qiáng)度的要求，最高達(dá)到2000MPa以上。目前能夠滿足輪轂性能要求的已有的高強(qiáng)合金鋼均為軍用背景的專用 材料，存在材料成本高、采購(gòu)難、機(jī)械加工成本高、大儲(chǔ)能飛輪輪轂成型技術(shù)瓶頸等問(wèn)題。本專利針對(duì)輪轂制備的問(wèn)題，自主研發(fā)超高強(qiáng)度合金鋼，實(shí)現(xiàn)材料制備與輪轂鑄造加工成型，解決材料成本高、大儲(chǔ)能輪轂加工問(wèn)題，為不同儲(chǔ)能效率的飛輪的批量生產(chǎn)提供輪轂材料及成型技術(shù)。
[0004]一般儲(chǔ)能飛輪有兩種成型方法:一是分別鑄造飛輪輪子和軸，然后將二者裝配組成一個(gè)整體；二是將飛輪輪子與軸整體鑄造成型。其中，采用分別鑄造飛輪輪子和軸再進(jìn)行裝配的方法，一方面是裝配起來(lái)比較困難，另一方面，對(duì)裝配的精度要求高，飛輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果裝配時(shí)配合得不夠好，就容易出現(xiàn)松脫現(xiàn)象。而采用輪子與軸整體鑄造成型的方法，可以避免飛輪輪子與軸分體鑄造成型再裝配時(shí)易出現(xiàn)的輪子松脫和裝配困難等問(wèn)題，還具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)便捷、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)國(guó)內(nèi)已有的鋼種難以滿足大儲(chǔ)能飛輪的使用要求，公開一種儲(chǔ)能飛輪用超高強(qiáng)度合金鋼的成分及其冶煉方法，同時(shí)針對(duì)儲(chǔ)能飛輪的飛輪輪子與軸分體鑄造成型再裝配時(shí)，易出現(xiàn)的輪子松脫和裝配困難的問(wèn)題提出一種儲(chǔ)能飛輪鑄件的鑄造的整體成型方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)如下:
[0007]—種儲(chǔ)能飛輪鑄件用超高強(qiáng)度合金鋼，成分的重量百分比如下:碳(C)為
0.55 % -0.60 %，硅(Si)為 0.23 % -0.33 %，錳(Mn)為 0.42 % -0.52 %，鉻(Cr)為
1.55% -1.65%,Il (Ni)為 3.95% -4.05%，鑰(Mo)為 0.31% -0.41%，磷(P) < 0.015%,硫(S) < 0.015%，余量為鐵(Fe)及不可避免的雜質(zhì)。
[0008]本發(fā)明還具有如下特征:
[0009]1、依照以上所述的一種儲(chǔ)能飛輪鑄件用超高強(qiáng)度合金鋼的制造方法，步驟如下:
[0010]通過(guò)中頻感應(yīng)爐熔煉合金鋼:裝料前先在坩堝底部裝入占爐料重量2% -5%的底渣，所述的底渣為占底渣重量70% -80%的石灰和螢石20% -30%,
[0011]然后裝入爐料，所述的爐料由以下物質(zhì)組成，電解鎳、純鑰條、金屬鉻、電解錳、工業(yè)純鐵和生鐵；
[0012]爐料底部為電解鎳，中部為純鑰條、金屬鉻和工業(yè)純鐵，上部為生鐵，要求坩堝中部與下部爐料的堆積密度越大越好；
[0013]裝料完畢后，送電熔化；為減少氧化，爐料開始熔化后，在上面撒上占爐料重量1% -3%的覆蓋渣，覆蓋渣由占覆蓋渣總量70% -80%的石灰和20% -30%的螢石組成；爐料全部熔化完畢后，加入電解錳和硅鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，并攪動(dòng)鋼液檢查爐底是否熔清；
[0014]然后，取樣用直讀光譜儀進(jìn)行爐前分析，分析C、S1、Mn、Cr、N1、Mo、P和S的含量；如不足應(yīng)以補(bǔ)加料的形式進(jìn)行成分調(diào)整；
[0015]計(jì)算方法如下:
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種儲(chǔ)能飛輪鑄件用合金鋼，其特征在于:成分的重量百分比如下:碳(C)為0.55 % -0.60 %，硅(Si)為 0.23 % -0.33 %，錳(Mn)為 0.42 % -0.52 %，鉻(Cr)為 1.55 % -1.65 %，鎳(Ni)為 3.95 % -4.05 %，鑰(Mo)為 0.31 % -0.41 %，磷(P)<0.015%，硫(S) <0.015%，余量為鐵(Fe)及不可避免的雜質(zhì)。
2.一種使用如權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)能飛輪鑄件用合金鋼的儲(chǔ)能飛輪鑄件鑄造方法，其特征在于:具體包括以下步驟: (1)按照儲(chǔ)能飛輪輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙要求制作木模:將飛輪輪子和下半軸制作成整體木模，上半軸做成另一木模，將木模分別固定于型板上，采用有機(jī)脂水玻璃自硬砂造型； (2)采用堿酚醛樹脂砂制芯，飛輪輪子內(nèi)部各輪幅之間的空隙采用堿酚醛樹脂砂制 芯; (3)飛輪輪緣與輪幅相接觸部位采用暗冒口進(jìn)行補(bǔ)縮； (4)合箱澆注，使用所述的合金鋼，采用底返式澆注，澆注溫度為1600°C-1650°C，全流澆注，澆注時(shí)間約為60秒到90秒； (5)鑄件在砂箱中保溫36h-40h后進(jìn)行打箱清砂、氣割冒口，完成儲(chǔ)能飛輪鑄件的鑄造。
【文檔編號(hào)】B22C9/28GK103451550SQ201210177300
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】蔣濤, 李珍, 王香, 李莉, 趙忠祥 申請(qǐng)人:北京奇峰聚能科技有限公司