JP6285201B2 - Spheroidal graphite cast iron for locomotive control wheel and locomotive control wheel - Google Patents
Spheroidal graphite cast iron for locomotive control wheel and locomotive control wheel Download PDFInfo
- Publication number
- JP6285201B2 JP6285201B2 JP2014027710A JP2014027710A JP6285201B2 JP 6285201 B2 JP6285201 B2 JP 6285201B2 JP 2014027710 A JP2014027710 A JP 2014027710A JP 2014027710 A JP2014027710 A JP 2014027710A JP 6285201 B2 JP6285201 B2 JP 6285201B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cast iron
- locomotive
- wheel
- spheroidal graphite
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Braking Arrangements (AREA)
Description
本発明は、製鉄所等の構内で用いられる機関車用制輪子および機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄に関する。本明細書において、「構内機関車」とは、製鉄所等の構内で原材料や製品等の運搬に用いられる、概ね27km/h以下の低速で走行する機関車を意味し、「制輪子」とは、鉄道車両に装備されるブレーキ装置の一部を構成して最終的に車輪に対する制動力を発生する部材であって、対象とする車輪の踏面に押し当てられて摩擦により制動力を発生する踏面制輪子を意味する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a locomotive control device used in a premises such as a steel mill and a spheroidal graphite cast iron for a locomotive control device. In this specification, the “local locomotive” means a locomotive that travels at a low speed of approximately 27 km / h or less, and is used for transporting raw materials, products, and the like in a steelworks or the like. Is a member that constitutes a part of a brake device equipped in a railway vehicle and finally generates a braking force against the wheel, and is pressed against the tread of the target wheel to generate the braking force by friction. It means a tread controller.
従来、鉄道車両用の制輪子の材料として、パーライトと呼ばれる純鉄と炭化物からなる層状の基地組織(フェライトとセメンタイトの層状組織)に片状黒鉛が分散した普通鋳鉄が用いられてきた。この普通鋳鉄による制輪子(普通鋳鉄制輪子)は、湿潤条件下でも摩擦係数が安定しており、また、組織中の黒鉛が摩擦面で潤滑効果を示すことにより、車輪の踏面への悪影響が少ないという特徴を有する。 Conventionally, ordinary cast iron in which flake graphite is dispersed in a layered base structure (layer structure of ferrite and cementite) made of pure iron and carbide called pearlite has been used as a material for a control wheel for a railway vehicle. This normal cast iron control device (ordinary cast iron control device) has a stable coefficient of friction even under wet conditions, and because the graphite in the structure exhibits a lubricating effect on the friction surface, there is an adverse effect on the tread surface of the wheel. It has the feature of few.
しかし、普通鋳鉄制輪子は、速度に対する摩擦係数の低下が大きく、高速域での制動距離が長くなり、また、摩耗し易く寿命が短いという問題があった。このため、高速車両用として、黒鉛や特殊金属粉、繊維状物質等をフェノール樹脂と混合し、加圧・加熱して成形した合成制輪子が使用されるようになり、さらにその後、降積雪地帯の特急車両用として、鉄粉,銅粉,黒鉛,金属酸化物等の配合材を均一に混合し、加圧成形後に焼結した焼結合金制輪子も実用化されてきた。 However, the ordinary cast iron brake has a problem that the friction coefficient with respect to the speed is greatly reduced, the braking distance in the high speed range becomes long, the wear tends to wear, and the life is short. For this reason, synthetic brakes made by mixing graphite, special metal powders, fibrous materials, etc. with phenolic resin, and pressurizing and heating are used for high-speed vehicles. For limited express vehicles, sintered alloy control elements in which compounding materials such as iron powder, copper powder, graphite, and metal oxide are uniformly mixed and sintered after pressure forming have been put into practical use.
そして、鋳鉄製の制輪子においては、普通鋳鉄よりも耐摩耗性を改善した高マンガン鋳鉄やクロム合金鋳鉄等の特殊鋳鉄が使用されるようになってきた。 And in cast iron brakes, special cast irons such as high manganese cast iron and chromium alloy cast iron, which have improved wear resistance compared to ordinary cast iron, have come to be used.
特許文献1には、特殊鋳鉄による制輪子(特殊鋳鉄制輪子)が開示されている。特許文献1により開示された特殊鋳鉄制輪子は、C:2.7〜3.3%(本明細書では特に断りがない限り化学成分に関する「%」は「質量%」を意味する)、Si:1.2〜2.2%、Mn:0.5〜1.0%、P:0.1〜0.4%、S:0.05〜0.15%、Cu:0.5〜1.5%、Cr:1.0〜2.0%、Mo:0.2〜0.6%、残部Feからなる化学成分を有する。特許文献1により開示された特殊鋳鉄制輪子は、鉄道車両の中でも特に機関車のような高押付圧力条件(高負荷条件)で使用される制輪子に関するものであり、Crを1.0〜2.0%含有することにより基地組織中に硬質相であるセメンタイト(Fe3C)を析出させることによって耐摩耗性を向上させている。 Patent Document 1 discloses a restrictor made of special cast iron (special cast iron restrictor). The special cast iron brake disclosed in Patent Document 1 is C: 2.7 to 3.3% (in this specification, “%” for chemical components means “mass%” unless otherwise specified), Si : 1.2-2.2%, Mn: 0.5-1.0%, P: 0.1-0.4%, S: 0.05-0.15%, Cu: 0.5-1 0.5%, Cr: 1.0 to 2.0%, Mo: 0.2 to 0.6%, and a chemical component consisting of the balance Fe. The special cast iron brake disclosed in Patent Document 1 relates to a brake used in a high pressing pressure condition (high load condition) such as a locomotive among rail cars, and Cr is 1.0 to 2 The wear resistance is improved by precipitating cementite (Fe 3 C), which is a hard phase, in the matrix structure by containing 0.0%.
通常の機関車とは異なり、製鉄所構内で用いられる構内機関車は、1000t前後の重量物(原材料や製品等)を運搬するのに使用され、一般に24時間稼動しており、使用頻度が高いという特徴がある。構内機関車の重量は、例えば、運転整備重量60t、空車時重量58.5tであり、最大運転速度は30km/hである。この構内機関車には、特許文献1により開示された機関車用の制輪子ほどの高負荷条件ではないため、特許文献1に開示された特殊鋳鉄よりも、Cr含有量を0.25%に低下するとともにMn含有量を1.07%程度に高めた特殊鋳鉄制輪子が使用されている。 Unlike ordinary locomotives, on-site locomotives used in steelworks are used to transport heavy items (raw materials, products, etc.) of around 1000 tons, and are generally used for 24 hours and are frequently used. There is a feature. The weight of the local locomotive is, for example, a driving maintenance weight of 60 t, an empty vehicle weight of 58.5 t, and a maximum driving speed of 30 km / h. Since this local locomotive is not as heavily loaded as the locomotive brake disclosed in Patent Document 1, the Cr content is 0.25% than the special cast iron disclosed in Patent Document 1. A special cast iron brake with a reduced Mn content of about 1.07% is used.
しかし、Crは高価である上、環境面の問題からリサイクルが難しい。このため、機関車用制輪子として、Crを添加したり増量したりしない一般的な鋳鉄からなり、特殊鋳鉄制輪子と同等かそれ以上の耐摩耗性を有する制輪子が求められている。 However, Cr is expensive and difficult to recycle due to environmental problems. For this reason, there is a demand for a control wheel for a locomotive made of general cast iron to which Cr is not added or increased, and has wear resistance equal to or higher than that of a special cast iron control wheel.
本発明の目的は、Crを添加したり増量したりすることなく、現在用いられている特殊鋳鉄制輪子と同等かそれ以上の耐摩耗性を有する機関車用制輪子と機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄を提供することである。 It is an object of the present invention to provide a locomotive control device having a wear resistance equal to or higher than that of a special cast iron control device currently used without adding or increasing Cr, and a spherical shape for a locomotive control device. It is to provide graphite cast iron.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下に列記の新規な知見A〜Cを得て、本発明を完成した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have obtained the following new findings A to C and completed the present invention.
(A)鋳鉄材料における耐摩耗性は、硬さの増加とともに向上するといわれていることから、制輪子の硬さを硬くし、球状黒鉛鋳鉄の球状黒鉛の粒径を小さくすることにより制輪子の耐摩耗性を向上させることができると考えたが、球状黒鉛の粒径を小さくするとともにブリネル硬さを高くすると、意外にも耐摩耗性は低下する。また、球状黒鉛の粒径を同等程度に小さくし、かつブリネル硬さの差を設けると、ブリネル硬さが高いほうが、耐摩耗性が向上する。 (A) Since it is said that the wear resistance in cast iron material is improved with the increase in hardness, the hardness of the restrictor is reduced by increasing the hardness of the restrictor and reducing the particle size of the spheroidal graphite cast iron. Although it was thought that the wear resistance could be improved, if the particle size of the spherical graphite is reduced and the Brinell hardness is increased, the wear resistance is unexpectedly lowered. Further, if the particle size of the spherical graphite is reduced to the same level and a difference in Brinell hardness is provided, the higher the Brinell hardness, the better the wear resistance.
(B)球状黒鉛の粒数を減少させ、これにより球状黒鉛の平均粒径を大きくすると、摩擦面における潤滑効果が向上し、球状黒鉛を起点とした基地組織の亀裂ないし剥離の低減が図られる。すなわち、制輪子の摩耗面の断面観察から、摩耗表面の直下の球状黒鉛が塑性変形を起こし、その変形した球状黒鉛の先端より亀裂が発生および進展することにより、表層組織の剥離摩耗が発生する。球状黒鉛の平均粒径の小さい球状黒鉛鋳鉄では、摩耗表面での細かい組織の剥離が発生し、亀裂の起点となる球状黒鉛の粒数も多いため、亀裂が多数発生するために摩耗量が増加すると考えられる。これに対し、球状黒鉛の平均粒径が大きい球状黒鉛鋳鉄では、摩耗表面での細かい組織の剥離は見られず、亀裂発生が少ない。また、球状黒鉛の平均粒径が大きいと亀裂の起点となる黒鉛粒数も減少するため、亀裂の発生も少なくなり、摩耗量が少なくなると考えられる。また、基地組織を、面積率が5%以下のフェライトと残部をソルバイト組織とし、適切な範囲のブリネル硬さとすると、耐摩耗性の向上と、車輪の踏面への攻撃性の低減とが図られる。これらにより、Crを添加したり増量したりすることなく、現在用いられている特殊鋳鉄制輪子と同等かそれ以上の耐摩耗性を有する機関車用制輪子を得られる。 (B) When the number of spherical graphite particles is reduced and the average particle size of the spherical graphite is thereby increased, the lubricating effect on the friction surface is improved, and cracking or peeling of the base structure starting from the spherical graphite can be reduced. . That is, from observation of the cross section of the wearer's wear surface, the spherical graphite immediately below the wear surface undergoes plastic deformation, and cracks are generated and propagated from the tip of the deformed spherical graphite, resulting in delamination wear of the surface layer structure. . In spheroidal graphite cast iron with a small average particle size of spheroidal graphite, fine structure peeling occurs on the wear surface, and the number of spheroidal graphite particles that become the starting point of cracks is large, so the amount of wear increases because many cracks occur. I think that. On the other hand, in spheroidal graphite cast iron having a large average particle diameter of spheroidal graphite, fine structure peeling on the worn surface is not observed, and cracks are hardly generated. In addition, if the average particle diameter of the spherical graphite is large, the number of graphite grains that are the starting point of cracks is also reduced, so that the occurrence of cracks is reduced and the amount of wear is considered to be reduced. Further, if the base structure is made of ferrite having an area ratio of 5% or less and the remainder is a sorbite structure and the Brinell hardness is in an appropriate range, it is possible to improve wear resistance and reduce the attacking property to the tread of the wheel. . As a result, it is possible to obtain a locomotive brake device having wear resistance equal to or higher than that of a special cast iron brake wheel currently used without adding or increasing Cr.
(C)Crを添加したり増量したりする必要はないが、コストやリサイクル性を阻害しない量を含有することは許容される。 (C) It is not necessary to add or increase the amount of Cr, but it is acceptable to contain an amount that does not hinder cost and recyclability.
(D)球状黒鉛の粒数を減少させ、これにより球状黒鉛の平均粒径を大きくするためには、球状黒鉛鋳鉄の製造に際して用いる球状化剤として、例えば、La、Ceなどのレアアースを含有しない球状化剤を用いればよい。レアアースは球状黒鉛が形成される際の核となるため、レアアースが含まれていない球状化剤を使用することにより、球状黒鉛の粒数の減少と、それによる平均粒径の径大化を図ることができる。 (D) In order to reduce the number of particles of spheroidal graphite and thereby increase the average particle size of spheroidal graphite, as a spheronizing agent used in the production of spheroidal graphite cast iron, for example, no rare earth such as La or Ce is contained. A spheroidizing agent may be used. Since rare earth becomes a nucleus when spherical graphite is formed, the use of a spheroidizing agent that does not contain rare earth reduces the number of spherical graphite particles and thereby increases the average particle diameter. be able to.
本発明は、以下に列記の通りである。
(1)質量%で、C:3.6〜4.0%、Si:2.35〜2.95%、Mn:0.55〜0.60%、P:0.05%以下、S:0.02%以下、Cu:0.30〜0.37%、Mg:0.025〜0.050%、残部Feおよび不純物からなる化学成分を有し、球状黒鉛の平均粒径が55.3μm以上99.7μm以下であるとともに球状黒鉛の粒数が24.6個/mm 2 以上59.9個/mm2以下であり、面積率5%以下のフェライトと残部がソルバイト組織である基地組織を有するとともに、ブリネル硬さが280〜320HBW10/3000/30である機械特性を有することを特徴とする機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄。
The present invention is listed below.
(1) By mass%, C: 3.6 to 4.0%, Si: 2.35 to 2.95%, Mn: 0.55 to 0.60%, P: 0.05% or less, S: 0.02% or less, Cu: 0.30 to 0.37%, Mg: 0.025 to 0.050%, the chemical composition comprising the balance Fe and impurities, and the average particle size of the spherical graphite is 55.3 number of grains of spherical graphite with it μm or 99.7μm or less 24.6 pieces / mm 2 or more and 59.9 pieces / mm 2 or less, the base structure area ratio of 5% or less of ferrite and the balance being sorbite structure And spheroidal graphite cast iron for locomotive control wheels, characterized by having mechanical properties of Brinell hardness of 280 to 320
(2)前記化学成分は、質量%で、Cr:0.07%以下を有する(1)項に記載された機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄。 (2) Spheroidal graphite cast iron for locomotive control wheel described in (1), wherein the chemical component is mass% and has Cr: 0.07% or less.
(3)(1)項または(2)項に記載された機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄からなることを特徴とする機関車用制輪子。 (3) A locomotive wheel restrictor comprising the spheroidal graphite cast iron for a locomotive wheel restrictor described in the item (1) or (2).
本発明に係る機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄および機関車用制輪子は、球状黒鉛の平均粒径が55.3μm以上99.7μm以下であるとともに球状黒鉛の粒数が24.6個/mm 2 以上59.9個/mm2以下であり、面積率5%以下のフェライトと残部がソルバイト組織である基地組織を有するとともに、ブリネル硬さが280〜320HBW10/3000/30である機械特性を有するため、Crを添加したり増量したりすることなく、現状の機関車用制輪子および機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄と同等かそれ以上の耐摩耗性を有する。このため、本発明によれば、現状の機関車用制輪子および機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄と同等以上の耐摩耗性を維持しながら、低コストでリサイクル性にも優れた機関車用制輪子および機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄を提供することができる。
In the spheroidal graphite cast iron for locomotive control wheels and the locomotive control wheel according to the present invention, the average particle diameter of spheroidal graphite is 55.3 μm or more and 99.7 μm or less , and the number of spheroidal graphite particles is 24.6 / It has a base structure having a ferrite structure of mm 2 or more and 59.9 pieces / mm 2 or less, an area ratio of 5% or less, and a remainder having a sorbite structure, and a Brinell hardness of 280 to 320
本発明に係る機関車用制輪子および機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄の化学成分、金属組織、機械特性、製造法を順次説明する。なお、以降の説明では、機関車が上述の構内機関車である場合を例にとる。 The chemical composition, metal structure, mechanical properties, and manufacturing method of the locomotive brake and the spheroidal graphite cast iron for the locomotive brake according to the present invention will be described sequentially. In the following description, the case where the locomotive is the above-described local locomotive is taken as an example.
1.化学成分
化学成分は、球状黒鉛鋳鉄において一般的に使用されており以下の作用を有するものであるが、本発明では、この作用を得るとともに構内機関車用制輪子として各種性能(耐摩耗性,熱亀裂,強度,靱性,車輪の摩耗量,温度上昇,制動距離等)のバランスがとれた材質とするために、各成分の含有量を以下に列記のように限定する。
1. Chemical component The chemical component is generally used in spheroidal graphite cast iron and has the following actions. In the present invention, this action is obtained and various performances (wear resistance, In order to make the material balanced in terms of thermal cracking, strength, toughness, wheel wear, temperature rise, braking distance, etc., the content of each component is limited as listed below.
(C:3.6〜4.0%)
C含有量が多いほど溶湯の流動性が高まるが、C含有量が4.0%を超えると耐摩耗性が低下するとともに、C含有量が3.6%未満であると鋳鉄の収縮が大きくなり、割れや引け巣の発生につながる。このため、C含有量は3.6%以上4.0%以下とする。C含有量は、3.7%以上であることがより望ましく、3.9%以下であることがより望ましい。
(C: 3.6-4.0%)
As the C content increases, the fluidity of the molten metal increases. However, if the C content exceeds 4.0%, the wear resistance decreases, and if the C content is less than 3.6%, the shrinkage of the cast iron is large. And lead to cracks and shrinkage. For this reason, C content shall be 3.6% or more and 4.0% or less. The C content is more preferably 3.7% or more, and more preferably 3.9% or less.
(Si:2.35〜2.95%)
Siは、炭素を黒鉛化する重要な元素である。Si含有量が2.35%以上であることにより、耐酸性および耐熱性を改善し、熱膨張係数を増大させる。しかし、Si含有量が2.95%を超えると、フェライトを生じて耐摩耗性が低下する。このため、Si含有量は2.35%以上2.95%以下とする。Si含有量は、2.4%以上であることがより望ましい。
(Si: 2.35 to 2.95%)
Si is an important element for graphitizing carbon. When the Si content is 2.35% or more, the acid resistance and heat resistance are improved, and the thermal expansion coefficient is increased. However, if the Si content exceeds 2.95%, ferrite is generated and the wear resistance is lowered. For this reason, Si content shall be 2.35% or more and 2.95% or less. The Si content is more preferably 2.4% or more.
(Mn:0.55〜0.60%)
Mnは、0.55%以上含有することにより、固溶強化により強度を向上させるとともに熱膨張係数を増大させる。しかし、Mn含有量が0.60%を超えると、車輪の踏面(摩擦面)にヒートスポットの発生を助長することがある。このため、Mn含有量は、0.55%以上0.60%以下とする。
(Mn: 0.55 to 0.60%)
When Mn is contained in an amount of 0.55% or more, the strength is improved by solid solution strengthening and the thermal expansion coefficient is increased. However, if the Mn content exceeds 0.60%, the generation of heat spots may be promoted on the tread surface (friction surface) of the wheel. For this reason, Mn content shall be 0.55% or more and 0.60% or less.
(P:0.05%以下)
P含有量が0.05%を超えると、Fe、C、Pの三元共晶組織(ステダイト)が形成され、溶湯の流動性が若干改善し、強度および耐摩耗性も向上するものの、切削性を減少させ、脆性が増加する。このため、P含有量は0.05%以下とする。
(P: 0.05% or less)
When the P content exceeds 0.05%, a ternary eutectic structure (steadite) of Fe, C, and P is formed, the fluidity of the molten metal is slightly improved, and the strength and wear resistance are also improved. Decrease brittleness and increase brittleness. Therefore, the P content is 0.05% or less.
(S:0.02%以下)
S含有量が0.02%を超えると、切削性および耐摩耗性が僅かに向上するものの、鋳鉄の凝固点を高めるために溶湯の流動性が悪化する。このため、S含有量は0.02%以下とする。
(S: 0.02% or less)
If the S content exceeds 0.02%, the machinability and wear resistance are slightly improved, but the fluidity of the molten metal is deteriorated in order to increase the freezing point of cast iron. For this reason, S content shall be 0.02% or less.
(Cu:0.30〜0.37%)
Cu含有量が0.30%以上であると強度および硬さが増すが、Cu含有量が0.37%を超えると伸びは小さくなる。このため、Cu含有量は0.30%以上0.37%以下とする。
(Cu: 0.30 to 0.37%)
When the Cu content is 0.30% or more, the strength and hardness increase, but when the Cu content exceeds 0.37%, the elongation decreases. For this reason, Cu content shall be 0.30% or more and 0.37% or less.
(Mg:0.025〜0.050%)
Mgは、球状黒鉛鋳鉄の製造に際して用いる球状化剤に含有される化学成分として溶湯に添加される。Mg含有量が0.025%未満であると球状化不良を生じ、Mg含有量が0.050%超であると異常黒鉛や過剰なスラグの発生を誘発し、いずれの場合にも目標とする球状黒鉛を得られない。Mgを0.025%以上0.050%以下含有することにより、黒鉛の球状化が促進される。同様の観点から、Mg含有量は、0.03%以上であることがより望ましい。
(Mg: 0.025 to 0.050%)
Mg is added to the molten metal as a chemical component contained in the spheroidizing agent used in the production of spheroidal graphite cast iron. When the Mg content is less than 0.025%, poor spheroidization occurs, and when the Mg content exceeds 0.050%, abnormal graphite and excessive slag are induced, which is the target in any case. Spherical graphite cannot be obtained. By containing Mg in an amount of 0.025% to 0.050%, the spheroidization of graphite is promoted. From the same viewpoint, the Mg content is more preferably 0.03% or more.
(Cr:0.07%以下)
Crは、本発明における任意元素であり、コストに問題を生じない上記範囲で、特に環境面の問題に起因したリサイクル性を阻害しない上記範囲で、必要に応じて有してもよい。Crを含有することにより耐摩耗性が改善される。
(Cr: 0.07% or less)
Cr is an optional element in the present invention, and may be included in the above range that does not cause a problem in cost, and particularly in the above range that does not impair recyclability due to environmental problems. Wear resistance is improved by containing Cr.
なお、焼入れ性を向上するために、NiやMoを0.8%以下含有してもよい。
上記以外の残部はFeおよび不純物である。
In addition, in order to improve hardenability, you may contain Ni or Mo 0.8% or less.
The balance other than the above is Fe and impurities.
2.金属組織:球状黒鉛の平均粒径:55μm以上、球状黒鉛の粒数が60個/mm2以下、基地組織:面積率5%以下のフェライトと残部がソルバイト組織
球状黒鉛の平均粒径は、上述したように、大きいほど、摩擦面における潤滑効果が向上し、耐摩耗性が向上する。現状の構内機関車制輪子および構内機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄と同等以上の耐摩耗性を確保するために55μm以上とする。球状黒鉛の平均粒径の上限は特に限定されないが、摩擦面全面において均一な潤滑効果を得るためには、できるだけ同一粒径の黒鉛が均一に分布している状態が望まれることから、100μm以下であることが望ましい。
2. Metal structure: average particle diameter of spherical graphite: 55 μm or more, number of particles of spherical graphite is 60 pieces / mm 2 or less, base structure: ferrite with an area ratio of 5% or less, and the remainder is a sorbite structure. As described above, the larger the value, the better the lubrication effect on the friction surface and the higher the wear resistance. In order to ensure the wear resistance equivalent to or better than the current on-site locomotive control wheel and the spheroidal graphite cast iron for the on-site locomotive control wheel, it should be 55 μm or more. The upper limit of the average particle diameter of the spherical graphite is not particularly limited, but in order to obtain a uniform lubricating effect over the entire friction surface, it is desirable that graphite having the same particle diameter be uniformly distributed as much as possible. It is desirable that
球状黒鉛の粒数は、少な過ぎると黒鉛潤滑による凝着防止効果が小さくなるために40個/mm2以上であることが望ましく、所望の耐摩耗性を得るために60個/mm2以下である。なお、球状黒鉛の粒数は、後述する手法で求められる値を用いる。 If the number of spheroidal graphite particles is too small, the effect of preventing adhesion due to graphite lubrication is reduced, so that it is preferably 40 particles / mm 2 or more, and in order to obtain the desired wear resistance, it is 60 particles / mm 2 or less. is there. In addition, the value calculated | required by the method mentioned later is used for the number of particles of spherical graphite.
球状黒鉛の粒数をこのように抑制して球状黒鉛の平均粒径を上述のように高めるためには、球状黒鉛鋳鉄の製造に際して用いる球状化剤として、例えば、La、Ceなどのレアアースを含有しない球状化剤(例えば、商品名OGL−6H(大阪特殊合金株式会社製))を用いればよい。 In order to suppress the number of particles of spheroidal graphite and increase the average particle size of spheroidal graphite as described above, as a spheronizing agent used in the production of spheroidal graphite cast iron, for example, a rare earth such as La or Ce is contained. A spheroidizing agent (for example, trade name OGL-6H (manufactured by Osaka Special Alloy Co., Ltd.)) may be used.
レアアースは球状黒鉛が形成される際の核となるため、レアアースを含有しない球状化剤を用いることにより、球状黒鉛の粒数の減少と、それによる球状黒鉛の平均粒径の拡大を図ることができる。なお、商品名OGL−6H(大阪特殊合金株式会社製)の規格値は、質量%で、Si:44.0〜48.0%、Mg:6.0〜6.50%、Ca:2.70〜3.30%、Fe:Balであって、粒度が3〜25mmである。 Since rare earth becomes a nucleus when spherical graphite is formed, by using a spheroidizing agent that does not contain rare earth, it is possible to reduce the number of spherical graphite particles and thereby increase the average particle diameter of spherical graphite. it can. In addition, the standard value of brand name OGL-6H (made by Osaka Special Alloy Co., Ltd.) is mass%, Si: 44.0 to 48.0%, Mg: 6.0 to 6.50%, Ca: 2. 70 to 3.30%, Fe: Bal with a particle size of 3 to 25 mm.
基地組織は、後述するブリネル硬さを達成するために、焼入焼戻しによって面積率が5%以下のフェライトと残部がソルバイト組織(フェライト素地および微粒セメンタイトからなる共析組織)とする。フェライトの面積率が5%を超えると硬さが低下し、後述する所望のブリネル硬さを達成できない。 In order to achieve the Brinell hardness described later, the base structure is made to have a ferrite with an area ratio of 5% or less by quenching and tempering, and the remainder to a sorbite structure (eutectoid structure made of ferrite base and fine cementite). When the area ratio of ferrite exceeds 5%, the hardness decreases, and the desired Brinell hardness described later cannot be achieved.
本発明では、球状黒鉛の平均粒径、粒数の測定、基地組織の特定およびフェライトの面積率の測定は、いずれも、下記の手法により行う。 In the present invention, the measurement of the average particle diameter and the number of particles of spherical graphite, the specification of the base structure and the measurement of the area ratio of ferrite are all performed by the following methods.
(2−1)試料調整
組織観察用の試料は、耐水ペーパーを使用し、#400、#800、#1200の順に観察面の粗研磨を実施する。最後にアルミナ砥粒を使用してバフ研磨により鏡面仕上を行う。
(2-1) Sample preparation Water-resistant paper is used as a tissue observation sample, and rough observation of the observation surface is performed in the order of # 400, # 800, and # 1200. Finally, mirror finishing is performed by buffing using alumina abrasive grains.
(2−2)組織写真撮影
組織写真は、腐食前と腐食後の表面組織を倍率100倍にて5枚ずつ撮影する。腐食は5秒間行い、腐食液にはナイタール液(エタノールに硝酸5%を加えたもの)を用いる。
(2-2) Tissue photography The organization photographs were taken five times at a magnification of 100 times the surface texture before and after corrosion. Corrosion is performed for 5 seconds, and a nital solution (ethanol plus 5% nitric acid) is used as the corrosion solution.
(2−3)画像解析
(2−3−1)黒鉛粒数(個/mm2)
腐食前の組織写真を画像処理ソフトに取り込み、球状黒鉛と基地組織を判別して、球状黒鉛の数をカウントする。このとき、15μm以下の粒子については除外し、画像の縁にかかっている球状黒鉛はその半数をカウントする。カウントした球状黒鉛の数を画像全体の面積で除し、黒鉛粒数を算出する。この手順で組織写真5枚の測定を行い、5回分の平均値を算出する。
(2-3) Image analysis (2-3-1) Number of graphite particles (pieces / mm 2 )
A photograph of the structure before corrosion is taken into the image processing software, and the number of spherical graphite is counted by discriminating the spherical graphite and the matrix structure. At this time, particles of 15 μm or less are excluded, and half of the spherical graphite on the edge of the image is counted. The number of spherical graphite counted is divided by the area of the entire image, and the number of graphite particles is calculated. In this procedure, five tissue photographs are measured, and an average value for five times is calculated.
(2−3−2)黒鉛の平均粒径(μm)
上記の黒鉛粒数を算出する際にカウントした球状黒鉛の外接円の径を測定し、それぞれの組織写真で平均粒径を算出する。上記の手順で組織写真5枚の測定を行い、5回分の平均値を算出する。
(2-3-2) Average particle size of graphite (μm)
The diameter of the circumscribed circle of the spherical graphite counted when calculating the number of graphite particles is measured, and the average particle diameter is calculated from each structure photograph. Measurement of five tissue photographs is performed according to the above procedure, and an average value for five times is calculated.
(2−3−3)フェライト面積率(%)
腐食後の組織写真を画像解析ソフトに取り込み、球状黒鉛+ソルバイトもしくはパーライトを判別する。画像全体の面積から球状黒鉛+ソルバイトもしくはパーライトの面積を減算し、フェライトの面積を算出する。腐食前の組織写真から球状黒鉛を判別し、画像全体の面積より球状黒鉛の面積を減算し、基地組織の面積を算出する。フェライトの面積を基地組織の面積で除することによりフェライト面積率を算出する。上記の手順で組織写真5枚の測定を行い、5回分の平均値を算出する。
(2-3-3) Ferrite area ratio (%)
Takes a texture photograph after corrosion into image analysis software and discriminates spherical graphite + sorbite or pearlite. The area of ferrite is calculated by subtracting the area of spherical graphite + sorbite or pearlite from the area of the entire image. Spherical graphite is discriminated from the structure photograph before corrosion, and the area of the spherical graphite is subtracted from the area of the entire image to calculate the area of the base tissue. The ferrite area ratio is calculated by dividing the ferrite area by the area of the base structure. Measurement of five tissue photographs is performed according to the above procedure, and an average value for five times is calculated.
3.機械特性
車輪のブリネル硬さが350〜360HBW10/3000/30程度であることから、制輪子のブリネル硬さが320HBW10/3000/30を超えると車輪を傷める可能性があるとともに280HBW10/3000/30を下回ると制輪子の摩耗量が増加する。このため、制輪子のブリネル硬さは280〜320HBW10/3000/30とする。本発明では、ブリネル硬さはJIS Z2243に基づき測定する。
3. Mechanical properties Since the Brinell hardness of the wheel is about 350 to 360
なお、制輪子における、ブリネル硬さが280〜320HBW10/3000/30である範囲は、出荷時における制輪子の表層から少なくとも15mmの深さ位置までの範囲である。
The range in which the Brinell hardness is 280 to 320
引張強さは、850〜900N/m2以上であることが望ましく、また、伸びは、1〜8%以上であることが望ましい。引張強さおよび伸びはJIS Z2241に基づき測定する。 The tensile strength is desirably 850 to 900 N / m 2 or more, and the elongation is desirably 1 to 8% or more. Tensile strength and elongation are measured based on JIS Z2241.
4.製造法
本発明に係る構内機関車用制輪子は、以下に例示する製造法により製造されることが望ましい。
4). Manufacturing Method The on-site locomotive control device according to the present invention is preferably manufactured by the following manufacturing method.
原材料である鉄スクラップに、必要に応じて、上述の化学成分となるように球状黒鉛鋳鉄用の銑鉄を配合する。なお、銑鉄を配合する目的は、近年、鉄スクラップとしてMnが添加された高張力鋼が増加してきていることから、これを希釈し、上記組成の球状黒鉛鋳鉄とするためである。 If necessary, pig iron for spheroidal graphite cast iron is blended with the iron scrap, which is a raw material, so as to have the above-described chemical components. The purpose of blending pig iron is to increase the number of high-strength steel to which Mn is added as iron scrap in recent years, so that this is diluted to obtain spheroidal graphite cast iron having the above composition.
次に、溶湯に、例えば、La、Ceなどのレアアースを含有しない球状化剤を添加して、Mg含有量を0.025%以上0.050%以下に調整することによって、上述の化学成分を有する溶湯とする。 Next, by adding a spheroidizing agent that does not contain a rare earth such as La or Ce to the molten metal, and adjusting the Mg content to 0.025% or more and 0.050% or less, the above-described chemical components are adjusted. Let the molten metal have.
そして、この溶湯を構内機関車用制輪子の鋳型に鋳込んだ後、850〜900℃の温度に加熱し、肉厚に応じて温度保持してから水または油に入れて急冷して組織をオーステナイト(γ)相からパーライト変態をさせずにマルテンサイト変態を起こさせた後に500〜600℃に再加熱してから空冷または炉冷する焼入焼戻しを施すことにより、基地組織を、フェライト面積率が5%以下で残部をソルバイト組織とするとともに、ブリネル硬さを280〜320HBW10/3000/30とする。
And after casting this molten metal into the mold of a control locomotive for a local locomotive, it is heated to a temperature of 850 to 900 ° C., held at a temperature according to the thickness, and then rapidly cooled in water or oil to form a structure. By subjecting the austenite (γ) phase to martensite transformation without causing pearlite transformation, followed by quenching and tempering by reheating to 500 to 600 ° C. and then air cooling or furnace cooling, Is 5% or less and the balance is a sorbite structure, and the Brinell hardness is 280 to 320
この後、必要な機械加工(切削加工等)を経て、本発明に係る構内機関車用制輪子が製造される。 After that, the necessary locomotive processing (cutting processing, etc.) is performed to manufacture the on-site locomotive control device according to the present invention.
本発明の効果を確認するために行った台上試験を説明する。
図1(a)は、台上試験機10を模式的に示す説明図であり、図1(b)は、台上試験の試験片13の二面図である。
A bench test conducted to confirm the effect of the present invention will be described.
FIG. 1A is an explanatory diagram schematically showing the
図1(a)に示すように、台上試験機10は、テコの原理により、おもり11を用いて直径280mmの鋼製の車輪12(293HBW10/3000/30)に試験片13を直接押し付ける機構を有しており、車輪12を所定速度(27km/h)で60秒間回転させ、モータスイッチ停止と同時に、フライホイールの慣性力で惰性走行状態にある車輪12に、試験片13を約1.1Mpaの面圧で押し付ける。なお、面圧は、{錘重量(100kg)×重力加速度(9.8m/s2)×l1/l2}/接触面表面積(約30mm×30mm)≒1.1MPaとして算出した。
As shown in FIG. 1 (a), the
図1(b)に示すように、試験片13は、本発明に係る機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄の化学成分、金属組織および機械特性を全て満足する供試体(本発明例)と、現行の機関車用制輪子本体(従来例)と、化学成分、金属組織および機械特性のいずれかが本発明に係る機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄から外れる供試体(比較例)から、それぞれ30mm×30mm×28mmの直方体状に切り出し、車輪12との接触面が車輪12と同じ曲率となるように機械加工を行う。ただし、試験前に、車輪12と試験片13の接触面を馴染ませるため、試験片13と車輪12の接触面が80%以上になるまで試験条件での面慣らしを行う。
As shown in FIG. 1 (b), the
この際、摩擦熱により、車輪12、試験片13がいずれも高温となるため、充分冷却した上で、繰返し試験を行う。
At this time, since both the
本番の台上試験の際は、1回毎に試験片13の「重量の減少量(g)」と「車輪停止までの時間(s)」を測定する。上記の測定を20回繰返し、20回の平均値を『摩耗重量(g)』、『制動時間(s)』として算出し、下記式より、『摩耗体積(mm3)』、『制動距離(m)』、『比摩耗量(mm2/N)』を算出する。そして、算出した比摩耗量の相対比較により耐摩耗性を評価する。なお、ここで台上試験機の腕の長さはl1=l2であり、制動荷重は、試験片13を車輪12に押し付ける際の面圧(1.1Mpa)から980Nとなる。また、ブレーキの初速度は、車輪12を所定速度(27km/h)で回転させることから、7.5m/sである。試験片の比重は、従来例が7.16g/mm3、本発明例および比較例が7.15g/mm3であった。
In the actual bench test, the “weight reduction amount (g)” and “time to wheel stop (s)” of the
台上試験の結果を表1にまとめて示す。なお、表1の「評価」は、従来例から切り出した試験片13の中で最も少ない比摩耗量が1.41×10−7mm2/Nであったことから閾値を1.4×10−7mm2/Nとし、比摩耗量が1.4×10−7mm2/N以下のものを「○」とし、1.4×10−7mm2/N超のものを「×」とした。
The results of the bench test are summarized in Table 1. In Table 1, “Evaluation” has a threshold value of 1.4 × 10 4 because the smallest specific wear amount among the
表1のNo.1〜23に示すように、本発明で規定する条件を全て満足すると、良好な耐摩耗性が得られるものの、No.24〜41に示すように、本発明で規定する条件を満足しないと、耐摩耗性は不芳になることが分かる。 No. in Table 1 As shown in Nos. 1 to 23, when all the conditions specified in the present invention are satisfied, good abrasion resistance can be obtained. As shown in 24-41, it is understood that the wear resistance is unsatisfactory unless the conditions defined in the present invention are satisfied.
製鉄所の構内で用いられている構内機関車に、本発明に係る構内機関車用制輪子(本発明例)と現行の構内機関車用制輪子(従来例)を装着して、通常の運搬作業通りに走行する実機試験(本試験)を行い、制輪子の摩耗量(制輪子厚さ)を、1ヶ月に1度の割合で4ヶ月にわたって測定した。 On-site locomotives used on the premises of steelworks are equipped with the on-site locomotive control device according to the present invention (example of the present invention) and the current on-site locomotive control device (conventional example), and are used for normal transportation. An actual machine test (main test) running as the work was performed, and the amount of wear of the control wheel (the thickness of the control wheel) was measured once a month for four months.
また、この本試験に先立って、球状黒鉛の平均粒径,粒数およびブリネル硬さの違いが耐摩耗性に及ぼす影響を確認するため、球状黒鉛の平均粒径,粒数およびブリネル硬さが本発明の範囲を外れる制輪子(比較例A,B)を製作し、比較例A,Bと従来例を構内機関車に装着して、通常の運搬作業通りに走行する実機試験(予備試験)を行い、比較例A,Bおよび従来例の摩耗量(制輪子厚さ)を、1ヶ月に1度の割合で3ヶ月にわたって測定した。 Prior to this test, in order to confirm the effect of the difference in the average particle diameter, the number of grains and the Brinell hardness of the spherical graphite on the wear resistance, the average particle diameter, the number of grains and the Brinell hardness of the spherical graphite were determined. An actual machine test (preliminary test) in which a control device outside the scope of the present invention (Comparative Examples A and B) is manufactured, and Comparative Examples A and B and the conventional example are mounted on a local locomotive and travels according to a normal transportation operation. The amount of wear (thickness of the control wheel) of Comparative Examples A and B and the conventional example was measured at a rate of once per month for 3 months.
以下、本試験および予備試験の詳細を説明する。
(1)化学成分
表2に本試験における本発明例,従来例それぞれの化学成分をまとめて示す。なお、本発明例に含有されるCrは、積極的に添加したものではなく、原材料(鉄スクラップ)中に不可避的に含有されていた不純物に由来するものである。また、予備試験における比較例A,Bの化学成分は表2に示す本発明例の化学成分と同じであり、予備試験における従来例の化学成分も表2に示す本試験における従来例の化学成分と同じである。
Details of the main test and the preliminary test will be described below.
(1) Chemical constituents Table 2 summarizes the chemical constituents of the inventive examples and conventional examples in this test. In addition, Cr contained in the examples of the present invention is not positively added, but is derived from impurities inevitably contained in the raw material (iron scrap). The chemical components of Comparative Examples A and B in the preliminary test are the same as the chemical components of the present invention example shown in Table 2, and the chemical components of the conventional example in the preliminary test are the chemical components of the conventional example in the main test shown in Table 2. Is the same.
本試験における本発明例、従来例も予備試験における比較例A,Bおよび従来例も球状黒鉛の平均粒径,粒数の測定、基地組織の特定およびフェライト面積率の測定は、2項と同様の組織観察およびその画像解析により行った。ブリネル硬さはJIS Z2243に基づき測定し、引張強さおよび伸びはJIS Z2241に基づき測定した。
The present invention example in this test, the conventional example and comparative examples A and B in the preliminary test and the conventional example also measure the average particle diameter and number of particles of spherical graphite, specify the base structure and measure the ferrite area ratio as in
(2)機関車用制輪子の製造
表2の組成となるように原材料である鉄スクラップに球状黒鉛鋳鉄用の銑鉄を配合し、通常の球状黒鉛鋳鉄の製造方法により製造した。また、球状化剤として、例えば、La、Ceなどのレアアースが含有されていない球状化剤(商品名OGL−6H、大阪特殊合金株式会社製)を使用した。この球状化剤を用いることにより、球状黒鉛の粒数の減少と、それによる平均粒径の径大化を図った。
(2) Manufacture of locomotive control wheel locomotive iron scrap was mixed with raw iron scrap so as to have the composition shown in Table 2, and was manufactured by a normal manufacturing method of spheroidal graphite cast iron. Further, as a spheronizing agent, for example, a spheronizing agent containing no rare earth such as La or Ce (trade name OGL-6H, manufactured by Osaka Special Alloy Co., Ltd.) was used. By using this spheroidizing agent, the number of spherical graphite particles was reduced and the average particle size was increased accordingly.
また、鋳込み後、850〜900℃の温度に加熱し、肉厚に応じて温度保持してから水または油に入れて急冷して組織をオーステナイト(γ)相からパーライト変態をさせずにマルテンサイト変態を起こさせた後、500〜600℃に再加熱してから空冷または炉冷する焼入焼戻しを施すことにより、基地組織をフェライト面積率が5%以下で残部をソルバイト組織とした。 In addition, after casting, it is heated to a temperature of 850 to 900 ° C., held at a temperature according to the thickness, and then rapidly cooled in water or oil to make the structure martensite without undergoing pearlite transformation from the austenite (γ) phase. After the transformation was performed, quenching and tempering by reheating to 500 to 600 ° C. and then air cooling or furnace cooling were performed, so that the base structure had a ferrite area ratio of 5% or less and the balance was a sorbite structure.
なお、比較例A,Bは、上記の球状化剤とともに接種剤をその量を異ならせて添加し、球状黒鉛の粒数を増加させ、それによる粒径の小径化を図った。また、基地組織がソルバイト組織となるように焼入焼戻しを施した。 In Comparative Examples A and B, the inoculant was added in a different amount together with the above spheroidizing agent to increase the number of spherical graphite particles, thereby reducing the particle size. In addition, quenching and tempering were performed so that the base organization became a sorbite organization.
(3)予備試験条件
図2は、実機試験に使用した構内機関車1を簡略化して示す説明図であり、図2(a)は側面図、図2(b)は予備試験における制輪子R1,R2、R3,R4,R5,R6,R7,R8およびL1,L2、L3,L4,L5,L6,L7,L8の配置を併せて示す平面透視図であり、図2(c)は、後述する本試験における制輪子R1,R2、R3,R4およびL1,L2、L3,L4の配置を併せて示す平面透視図である。
(3) Preliminary test conditions FIGS. 2A and 2B are explanatory views showing the on-site locomotive 1 used in the actual machine test in a simplified manner, FIG. 2A is a side view, and FIG. 2B is a control R1 in the preliminary test. , R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 and L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8 are shown in a plan perspective view, and FIG. It is a plane perspective view which shows collectively arrangement | positioning of the control elements R1, R2, R3, R4 and L1, L2, L3, L4 in this test.
図3は、図2(b)における車輪4に対する制輪子L5,L6の配置を概念的に示す側面図である。
FIG. 3 is a side view conceptually showing the arrangement of the restrictors L5 and L6 with respect to the
構内機関車1の車輪2〜9の直径は860mmであり、図3に代表して示すように、制輪子R1,R2、R3,R4,R5,R6,R7,R8およびL1,L2、L3,L4,L5,L6,L7,L8は、右(R)左(L)各4個の車輪をそれぞれ約180°間隔で挟むように、一つの車輪について2個配置される。
The diameters of the
図4は実機試験に使用した制輪子R1を示す説明図であり、図4(a)は斜視図、図4(b)は側面図である。 FIGS. 4A and 4B are explanatory views showing the control R1 used in the actual machine test, in which FIG. 4A is a perspective view and FIG. 4B is a side view.
制輪子の形状は図4(a)および図4(b)に代表して制輪子R1の例を示す通りであり、その全長Aは制輪子R1,R2、R3,R4,R5,R6,R7,R8およびL1,L2、L3,L4,L5,L6,L7,L8ともに350mmである。 The shape of the restrictor is as shown in FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b) as an example of the restrictor R1, and its total length A is the restrictor R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7. , R8 and L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, and L8 are 350 mm.
まず、鋳鉄材料における耐摩耗性は、硬さの増加とともに向上するといわれていることから、制輪子の硬さを硬くし、かつ球状黒鉛の粒径を小さくすることにより、制輪子の耐摩耗性を向上させることができるとの仮定に基づき、表3に示す金属組織(球状黒鉛の平均粒径,粒数および基地組織)および機械特性(ブリネル硬さ)を有する比較例A,Bを4個ずつ製造し、従来例との比較による予備試験を行った。球状黒鉛の平均粒径,粒数の測定、基地組織の特定は、2項と同様の組織観察およびその画像処理により行い、ブリネル硬さはJIS Z2243に基づき測定した。
First, the wear resistance of cast iron materials is said to improve as the hardness increases. By increasing the hardness of the brake and reducing the particle size of the spherical graphite, the wear resistance of the brake is reduced. 4 comparative examples A and B having the metal structure (average particle diameter, number of grains and matrix structure of spherical graphite) and mechanical properties (Brinell hardness) shown in Table 3 based on the assumption that Each was manufactured, and a preliminary test was performed by comparison with a conventional example. Measurement of the average particle diameter and the number of particles of the spherical graphite, and specification of the base structure were performed by structural observation and image processing similar to those in
予備試験では、図2(b)に示すように、前2輪については比較例Aまたは比較例Bと従来例とを一対として組み合わせて配置し、後2輪については同材質品を一対として組み合わせて配置した。すなわち、図2(b)中、制輪子L1、L3、R7およびR8が比較例Aであり、制輪子R2、R4、L5およびL6が比較例Bであり、制輪子R1、L2、R3、L4、R5、R6、L7およびL8が従来例である。なお、図2(b)においては比較例A、比較例B、従来例を区別するために、比較例Aを黒塗りし、比較例Bにハッチングを付している。 In the preliminary test, as shown in FIG. 2B, the front two wheels are arranged by combining Comparative Example A or Comparative Example B and the conventional example as a pair, and the rear two wheels are combined with the same material as a pair. Arranged. That is, in FIG. 2B, the control members L1, L3, R7 and R8 are the comparative example A, the control members R2, R4, L5 and L6 are the comparative example B, and the control members R1, L2, R3 and L4 , R5, R6, L7 and L8 are conventional examples. In FIG. 2B, Comparative Example A is painted black and Comparative Example B is hatched to distinguish Comparative Example A, Comparative Example B, and Conventional Example.
予備試験期間である3ヶ月間における各月の月間走行距離(km)は、1ヶ月目:測定せず、2ヶ月目:2290.7km、3ヶ月目:2281.9kmであった。 The monthly mileage (km) of each month during the three months, which is the preliminary test period, was 1st month: not measured, 2nd month: 2290.7 km, 3rd month: 2281.9 km.
この他の試験条件は以下のとおりである。
(a)運動エネルギー:約9200kJ(1000t積載時)
(b)制輪子押付力 :約1MPa
(c)ブレーキ初速度:15km/h
(d)試験回数 :実機のため回数測定は不可能。おおよそ走行距離に比例する。
Other test conditions are as follows.
(A) Kinetic energy: about 9200kJ (when loaded with 1000t)
(B) Pusher pressing force: about 1 MPa
(C) Brake initial speed: 15 km / h
(D) Number of tests: The number of tests is not possible due to actual equipment. It is roughly proportional to the distance traveled.
(4)評価方法
制輪子R1〜R8、およびL1〜L8の摩耗量を次の要領で測定し、耐摩耗性を評価した。
(4) Evaluation method The wear amounts of the control members R1 to R8 and L1 to L8 were measured in the following manner to evaluate the wear resistance.
図5は、制輪子R1〜R8、L1〜L8の摩耗量の測定方法を示す説明図である。
予備試験開始前に制輪子R1〜R8、L1〜L8の摩擦面(稼働面)から45mmの箇所に目印を付けておき、測定時には上中下の3箇所についてその目印から摩擦面までの厚さを測定し、上中下3箇所の平均値をとり、初期値からの減少量を摩耗量とした。
FIG. 5 is an explanatory view showing a method for measuring the wear amount of the brake rings R1 to R8 and L1 to L8.
Before starting the preliminary test, mark 45mm from the friction surface (working surface) of the control wheels R1 to R8 and L1 to L8, and the thickness from the mark to the friction surface at the upper, middle, and lower points at the time of measurement. Was measured, and the average value of the upper, middle, and lower three locations was taken, and the amount of decrease from the initial value was taken as the wear amount.
(5)予備試験結果
比較例A,Bおよび従来例の摩耗量の測定結果を表4にまとめて示す。なお、表4において、制輪子R2の比較例B、および制輪子R3の従来例については、1ヶ月目の測定時点で摩擦面に明確な偏摩耗が見られ、正確な厚さの測定ができなかったため測定対象から除外し、従来例に取り替えて予備試験を続行した。また、制輪子R7の比較例Aについても同様に、3ヶ月目の測定時点で摩擦面に明確な偏摩耗が見られたため、測定対象から除外した。
(5) Preliminary test results Table 4 summarizes the measurement results of the wear amounts of Comparative Examples A and B and the conventional example. In Table 4, the comparative example B of the restrictor R2 and the conventional example of the restrictor R3 show clear uneven wear on the friction surface at the measurement point in the first month, and an accurate thickness measurement is possible. Because it was not, it was excluded from the measurement target, replaced with the conventional example, and the preliminary test was continued. Similarly, Comparative Example A of the restrictor R7 was excluded from the measurement target because clear frictional wear was observed on the friction surface at the measurement point in the third month.
表4に示すように、比較例A,Bおよび従来例の摩耗量に顕著な差は認められなかったが、球状黒鉛の粒径が最も大きく、ブリネル硬さが最も低い従来例が最も摩耗量が小さく、ブリネル硬さが従来例よりも高い比較例A,Bを対比すると、球状黒鉛の粒径が大きく、ブリネル硬さが高い比較例Aが比較例Bよりも摩耗量が小さいという結果となった。 As shown in Table 4, there was no significant difference in the amount of wear between Comparative Examples A and B and the conventional example, but the conventional example with the largest particle size of spherical graphite and the lowest Brinell hardness was the most worn amount. When Comparative Examples A and B having a smaller Brinell hardness than that of the conventional example are compared, Comparative Example A having a larger spherical graphite particle size and a higher Brinell hardness has a smaller wear amount than Comparative Example B. became.
(6)本試験条件
本発明例は、予備試験の結果に基づき、構内機関車制輪子用球状黒鉛鋳鉄における球状黒鉛の粒数の減少による粒径の径大化を図り、かつ車輪のブリネル硬さを超えない範囲でブリネル硬さを高くするために、レアアースを含有しない球状化剤を使用して鋳込み後に焼入れ焼戻しを施すことにより、製作した。
(6) Main test conditions The present invention example is based on the result of the preliminary test, and the diameter of the spheroidal graphite cast iron for a local locomotive control wheel is increased by reducing the number of spheroidal graphite particles. In order to increase the Brinell hardness within a range not exceeding the thickness, a spheroidizing agent not containing a rare earth was used to perform quenching and tempering after casting.
本試験においては、図2(c)に示すように、1個の車輪に対して本発明例および従来例を一対として組み合わせて配置した。すなわち、図2(c)において、制輪子R1、R3、L2およびL4が本発明例であり、制輪子R2、R4、L1およびL3が従来例である。なお、図2(c)において、本発明例の制輪子R1、R3、L2およびL4には、従来例の制輪子R2、R4、L1およびL3と区別するためにハッチングを付している。 In this test, as shown in FIG. 2 (c), the present invention example and the conventional example were paired and arranged for one wheel. That is, in FIG. 2C, the control members R1, R3, L2, and L4 are examples of the present invention, and the control members R2, R4, L1, and L3 are conventional examples. In FIG. 2 (c), the control members R1, R3, L2, and L4 of the present invention are hatched to distinguish them from the conventional control members R2, R4, L1, and L3.
本試験期間である4ヶ月間における各月の月間走行距離(km)は、1ヶ月目:1454.2km、2ヶ月目:1286.2km、3ヶ月目:1288.6km、4ヶ月目:1522.5kmであった。 The monthly mileage (km) of each month during the 4 months of this test period is as follows: 1st month: 1454.2 km, 2nd month: 1286.2 km, 3rd month: 1288.6 km, 4th month: 1522. It was 5 km.
この他の試験条件は以下のとおり予備試験と同様である。
(e)運動エネルギー:約9200kJ(1000t積載時)
(f)制輪子押付力 :約1MPa
(g)ブレーキ初速度:15km/h
(h)試験回数:実機のため回数測定は不可能。おおよそ走行距離に比例する。
Other test conditions are the same as in the preliminary test as follows.
(E) Kinetic energy: about 9200kJ (when loaded with 1000t)
(F) Control wheel pressing force: about 1 MPa
(G) Brake initial speed: 15 km / h
(H) Number of tests: Measurement is not possible due to actual equipment. It is roughly proportional to the distance traveled.
(7)評価方法
上述した予備試験の評価方法と同様の評価方法により、耐摩耗性を評価した。
(7) Evaluation method Abrasion resistance was evaluated by the same evaluation method as the preliminary test evaluation method described above.
この他、車輪の摩耗量を測定するとともに制輪子R1〜R4、L1〜L4および車輪の外観4,5を観察し、亀裂や割れ等の有無を確認した。また、制輪子R1〜R4、L1〜L4にサーモラベルを張り付け、温度上昇の程度を測定した。
In addition, the amount of wear of the wheel was measured, and the control members R1 to R4, L1 to L4 and the
(8)本試験結果
表5に本発明例の制輪子R1、R3、L2およびL4、および従来例の制輪子R2、R4、L1およびL3の摩耗量の測定結果をまとめて示し、その経時変化を図6にグラフで示す。
(8) Results of this test Table 5 summarizes the measurement results of the wear amounts of the control members R1, R3, L2 and L4 of the present invention and the conventional control devices R2, R4, L1 and L3 of the present invention. Is shown graphically in FIG.
図6のグラフにおいて、一対として組み合わせて配置した本発明例の制輪子R1,R3,L2およびL4と、従来例の制輪子R2,R4,L1およびL3は、同種類のマークでプロットし、本発明例の制輪子R1,R3,L2およびL4のプロットを実線で結び、従来例の制輪子R2,R4,L1およびL3のプロットを破線で結んだ。 In the graph of FIG. 6, the control wheels R1, R3, L2 and L4 of the present invention and the conventional control wheels R2, R4, L1 and L3 arranged in combination as a pair are plotted with the same kind of marks. The plots of the control wheels R1, R3, L2 and L4 of the invention example are connected by a solid line, and the plots of the control wheels R2, R4, L1 and L3 of the conventional example are connected by a broken line.
これら一対として組み合わせて配置した本発明例の制輪子R1,R3,L2およびL4、および従来例の制輪子R2,R4,L1およびL3それぞれの厚さを比較すると、表5および図6のグラフに示す通り、いずれの車輪においても、本発明例の制輪子R1,R3,L2およびL4の残存厚さが従来例の制輪子R2,R4,L1およびL3の残存厚さよりも厚く、本発明例の制輪子R1,R3,L2およびL4は、従来例の制輪子R2,R4,L1およびL3と同等以上の耐摩耗性を有することが確認された。 When comparing the thicknesses of the control wheels R1, R3, L2 and L4 of the present invention and the conventional control wheels R2, R4, L1 and L3 arranged in combination as a pair, the graphs of Table 5 and FIG. As shown, in any of the wheels, the remaining thicknesses of the restrictors R1, R3, L2 and L4 of the present invention are thicker than the remaining thicknesses of the conventional restrictors R2, R4, L1 and L3. The control members R1, R3, L2 and L4 were confirmed to have wear resistance equal to or higher than that of the conventional control members R2, R4, L1 and L3.
また、本試験後の本発明例の制輪子R1,R3,L2およびL4には、亀裂や割れは発生しておらず、熱亀裂、強度、靱性も実用的に問題はなく、車輪の踏面への影響(車輪の摩耗量)も、従来例の制輪子R2,R4,L1およびL3と同等程度であり問題ないことが確認された。さらに、温度上昇も全て120℃程度であって問題なかった。なお、制動距離は測定していないが、通常運転を行っている感覚と同じで何ら問題なかった。 In addition, the control members R1, R3, L2 and L4 of the present invention after this test have no cracks or cracks, and there are no practical problems with thermal cracks, strength, and toughness. It was confirmed that the influence (the amount of wear of the wheel) of the above is comparable to that of the conventional control wheels R2, R4, L1 and L3, and there is no problem. Furthermore, the temperature rise was all about 120 ° C., and there was no problem. Although the braking distance was not measured, there was no problem because it was the same as the normal driving feeling.
1 構内機関車(機関車)
2〜9 車輪
4 車輪
1 Local locomotive (locomotive)
2-9
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014027710A JP6285201B2 (en) | 2014-02-17 | 2014-02-17 | Spheroidal graphite cast iron for locomotive control wheel and locomotive control wheel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014027710A JP6285201B2 (en) | 2014-02-17 | 2014-02-17 | Spheroidal graphite cast iron for locomotive control wheel and locomotive control wheel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015151588A JP2015151588A (en) | 2015-08-24 |
| JP6285201B2 true JP6285201B2 (en) | 2018-02-28 |
Family
ID=53894180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014027710A Active JP6285201B2 (en) | 2014-02-17 | 2014-02-17 | Spheroidal graphite cast iron for locomotive control wheel and locomotive control wheel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6285201B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6923073B2 (en) * | 2018-03-30 | 2021-08-18 | 日本製鉄株式会社 | brake disc |
| US20220126892A1 (en) * | 2019-02-26 | 2022-04-28 | Rfpc Holding Corp. | Flanged brake shoe |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5124970B2 (en) * | 1972-02-08 | 1976-07-28 | ||
| JPS52111412A (en) * | 1976-03-15 | 1977-09-19 | Toyo Kogyo Co | High toughness wear resistance cast iron |
| JPS569354A (en) * | 1979-07-06 | 1981-01-30 | Riken Corp | Tough spherical graphitic cast iron for abrasion resistant part |
| JP3085437B2 (en) * | 1994-03-07 | 2000-09-11 | 日産ディーゼル工業株式会社 | Automotive brake drum materials |
| JPH09235647A (en) * | 1996-02-27 | 1997-09-09 | Hitachi Metals Ltd | Assembling fitting for temporary structure |
-
2014
- 2014-02-17 JP JP2014027710A patent/JP6285201B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015151588A (en) | 2015-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI622441B (en) | Composite roll for hot rolling made by centrifugal casting | |
| JP5391711B2 (en) | Heat treatment method for high carbon pearlitic rail | |
| CN104254631B (en) | Wheel-use steel material | |
| KR20160060062A (en) | Centrifugally cast composite roll for hot rolling | |
| US10662492B2 (en) | Abrasion-resistant steel material excellent in fatigue characteristics and method for manufacturing same | |
| US9573176B2 (en) | Outer-layer material for hot-rolling roll, and hot-rolling composite roll | |
| JP6304466B1 (en) | Roll outer layer material for rolling and composite roll for rolling | |
| JP6615256B2 (en) | Stainless steel plate and brake system parts | |
| US20150376747A1 (en) | Cast iron and brake component | |
| CN107604239A (en) | A kind of gray cast iron material and casting method and purposes | |
| CN100489141C (en) | High-temperature long-life self-lubricating wearproof alloy material | |
| JP6285201B2 (en) | Spheroidal graphite cast iron for locomotive control wheel and locomotive control wheel | |
| JP2001279367A (en) | Centrifugal casting hot rolls | |
| JP5516545B2 (en) | Centrifugal cast roll outer layer material for hot rolling with excellent fatigue resistance and composite roll made of centrifugal cast for hot rolling | |
| Yuan et al. | Fabrication of a Composite Material of High‐Chromium Cast Iron Dispersed in Low‐Carbon Steel by Hot‐Rolling Process | |
| JPH0820837A (en) | Outer layer material for high speed steel rolling | |
| JP2581819B2 (en) | Hot roll material and method for producing roll | |
| JP6610844B1 (en) | rail | |
| CN110651060A (en) | Steel and Components | |
| Mercado et al. | Effect of load and sliding rate on the wear behavior of Ti-containing TWIP steel | |
| JP2013213245A (en) | Gear excellent in peeling resistance and impact fatigue resistance | |
| WO2015025746A1 (en) | Steel for mechanical structures which has excellent machinability | |
| JP5327342B2 (en) | Centrifugal cast roll outer layer material for hot rolling with excellent fatigue resistance and composite roll made of centrifugal cast for hot rolling | |
| JP3114641B2 (en) | Brake disc material for high-speed railway vehicles | |
| JP6043079B2 (en) | Steel for gears for induction heat treatment excellent in hot forgeability and gear cutting workability, and gears and methods for producing the gears |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20151102 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20151102 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160810 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170724 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170822 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170922 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180123 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180201 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6285201 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |