[00645140]巨型轮胎模具的铸钢件高品质制造关键技术与应用

在露天矿山，巨型轮胎是用于百吨以上超重型运输工具的重要用品。一般地，巨型轮胎外直径超过4米、质量超过5吨、单胎负荷可达100多吨，且要不间断工作。随着近年来全球经济复苏，对采矿业巨型车辆的需求与日俱增，巨型轮胎近几年供求矛盾十分突出，单条巨型子午线轮胎价格可达30多万美元，全球市场容量达1100亿元。 巨型轮胎铸钢模具是核心技术。巨型轮胎的制造分为胎坯成型和硫化成型两步。其中硫化成型中的模具是铸钢件。它的铸造成型是核心技术。通常会出现性能不均一导致热裂纹和局部破损，导致维修停产。归纳起来，该铸钢技术存在着精炼不纯、性能不均、模具热裂三个突出难题。世界上只有普利司通、米其林、固特异等少数跨国企业可以生产，且对中国严密技术封锁。 该项目经过多年产学研联合攻关，突破巨型轮胎模具铸钢件生产中的夹杂、偏析的冶金缺陷以及热裂、外生气孔等难题瓶颈。主要创新如下。 (一)发明了钢液精炼新技术。利用现有的LF双工位精炼炉，引入稀土变质的思想方法，设计真空和吹氩气复合净化系统新方法，增进精炼时炉内非真空的环境下的还原气氛，结合自主开发稀土复合精炼变质孕育剂，改善夹杂物形态与分布，获得理想的脱氢、脱氧、脱氮和脱硫脱磷效果，硫含量低至50ppm，钢水的纯度水平达到轮胎模具材质要求，保障轮胎模具铸钢件的力学性能。 (二)发明了用于巨型轮胎模具铸钢件的铸造模具新结构。该结构引入等热容设计思想，设计了适用于二氧化碳硬化水玻璃砂造型模具。该模具结构抵消内金属液充型的静水压力，克服铸件凝固过程中铸件和铸型间热作用温度高、持续时间长造成铸件尺寸稳定性差和表面粘砂缺陷，保障对铸型的高温力学性能、型砂材料的抗粘砂能力的高要求。 (三)发明了用于巨型轮胎模具的大型铸钢件热处理装置和工艺方法。引入正火加回火辅以正火风冷的方法，替代传统的调质处理工艺。该方法突破铸态组织为马氏体及少量碳化物的不足，避免铸钢件脆化，使得轮胎模具铸钢件机械性能较为均一稳定，解决常规淬火过程带来的热裂纹缺陷，保障轮胎模具产品的材料高品质。 (四)所研究开发的巨型轮胎模具的铸钢件高质量绿色制造开展产业化应用，开发轮轮胎硫化模具装备以及相应的工装配套技术，并建设生产线，实现批量生产。生产的轮胎产品性能精度高，质量稳定。 该成果获授权发明专利3项，实用新型专利12项，分别在巨型轮胎钢铸模具的精炼、模具、热处理、集成制造等关键核心技术上实现全面突破。整体技术自2015年起在福建兴航机械铸造有限公司、福建建阳龙翔科技有限公司、福建省海安橡胶有限公司、广东巨轮智能装备股份有限公司等公司应用，建设了4条生产线，开发40多种模具铸钢新产品和轮胎新产品。为广东巨轮、福建海安等一线轮胎品牌配套优质轮胎模具和产品，应用于澳大利亚必和必拓、中国的鞍钢等矿山，形成持续提升的创新能力。近三年累计新增销售收入4.24亿元，利税9402万元，创造显著的经济社会效益。