CN105002324A - 一种控制重轨钢点状夹杂物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制重轨钢点状夹杂物的方法。该方法流程为：转炉冶炼→LF炉精炼→RH真空处理→连铸。本发明通过控制转炉冶炼过程中的C含量和温度，保证真空出站后的钢液温度高于液相线60～75℃，且在真空处理结束后，适当软吹氩处理后上钢进行浇注。本发明生产的重轨钢点状夹杂得到有效去除，夹杂评级质量水平得到有力保证。

Description

一种控制重轨钢点状夹杂物的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，特别涉及一种控制重轨钢点状夹杂物的方法。

背景技术

钢轨是铁路轨道的主要组成部件，在铁路运输过程中，对机车提供有效支撑及引导，需承受来自车轮的巨大垂向压力。基于我国基础建设发展需求，铁路运输正以迅猛的速度发展，并不断趋于高速化、重载化。这无疑对钢轨质量提出了更加严苛的要求。钢轨在与车轮接触的时候，承受着机车回环往复且多变的载荷，其纯净度对于钢轨疲劳寿命有着重要影响。

由于钢中夹杂物对钢材基体组织连续性的阻碍作用，使得钢材在轧制加工、热处理以及使用过程中与夹杂物发生分离，导致缝隙产生，对钢材力学性能、抗腐蚀性等指标产生消极影响。特别地，对于钢轨的生产，其大变形量轧制、复杂的热处理工艺、特殊的受力条件及气候环境等一系列影响因素对钢轨夹杂的评级不利，更为直接地对服务寿命产生了不良影响。而针对重轨钢中点状夹杂的控制，一直是冶金工作者研究的对象。

专利号为CN102242241A公开了一种时速350公里及以上重轨钢中超标夹杂物的控制方法，该发明通过改善VD精炼炉钢包透气砖的透气性包括增加钢包透气砖的更换次数，从原来的平均17炉钢/每块砖减少到11炉钢/每块砖，使VD真空脱气精炼炉后的软吹平均流量从原来的79.4l/min降低到62.3l/min，并采用小粒径的脱氧剂以保证良好的LF钢包炉精炼效果及软吹效果。但是，对于更普遍的钢轨，通过RH真空处理工艺流程来实现对重轨钢点状夹杂的进一步控制的其他一些关键技术并未涉及到。专利号CN101962702A公开了一种控制钢中非金属夹杂物的方法，该方法通过在精炼过程中采用两段法钙处理和软吹，在LF精炼结束和RH真空处理结束分别进行钙处理和软吹，控制铸坯中的非金属夹杂物组成为两类：70％～90％是以CaS为主要成分的非金属夹杂物，10％～30％为氧化物类非金属夹杂物，以解决钙处理后产生的钙铝酸盐类非金属夹杂物没有更多的时间排出钢液，造成铸坯中的钙铝酸盐类非金属夹杂物较多的问题。而其对于重轨钢点状夹杂控制中的其他一些关键技术并未涉及。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是解决上述现有技术的问题，提供一种重轨钢点状夹杂物控制的方法，本发明方法有效去除点状夹杂物，并且夹杂评级质量水平得到有力保证。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

本发明提供了一种控制重轨钢点状夹杂物的方法，该方法流程为：转炉冶炼→LF炉精炼→RH真空处理→连铸。本发明通过控制转炉冶炼过程中的C含量和温度，保证真空出站后的钢液温度高于液相线60～75℃，且在真空处理结束后，适当软吹氩处理后上钢进行浇注。本发明生产的重轨钢点状夹杂得到有效去除，夹杂评级质量水平得到有力保证。

一种控制重轨钢点状夹杂物的方法，它包括以下步骤：

A，转炉冶炼

在转炉内兑加半钢后，加入提温剂，进行吹炼；当钢液中C的质量百分比为0.070％～0.080％、钢液的温度为1660～1685℃时，转炉出钢，在出钢过程中对钢液进行脱氧合金化处理；出钢结束后，小平台吹氩5～7min；

B，LF炉精炼

步骤A处理的钢液到达LF炉后，按顺序依次添加各批次渣料，每添加一批次渣料，需对钢液进行电极加热化渣；处理结束后，继续加热，控制钢液的出站温度高于其液相线温度的80～100℃；

C，RH真空处理

步骤B处理的钢液进站后，对钢液进行真空处理，控制提升气体流量为1200～1400NL/min，并对钢液进行成分微调；真空处理结束后，对钢液进行软吹氩处理，氩气流量以控制钢液液面微微波动为准，保证软吹氩时间大于或等于15min；软吹氩结束后，钢液静置5～8min，出站；

D，连铸

对步骤C处理的钢液进行连铸，在连铸的过程中，全程保护浇注，并以目标拉速为0.75m/min进行恒速浇注。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述提温剂是类石墨；所述脱氧合金化是用锰铁或硅铁合金进行。

本发明更进一步的技术方案，在步骤C中，所述成分微调是指在真空处理过程中添加金属元素锰和/或硅锰合金，对钢液合金元素锰、硅进行微调处理。

本发明更进一步的技术方案，在步骤D中，所述的连铸过程是用铸坯断面尺寸大于或等于280mm×380mm的连铸机进行的。

下面将详细地说明本发明。

一种控制重轨钢点状夹杂物的方法，它包括以下步骤：

A，转炉冶炼

在转炉内兑加半钢后，加入提温剂，进行吹炼；根据生产节奏温度及过程稳定控制需求，当钢液中C的质量百分比为0.070％～0.080％、钢液的温度为1660～1685℃时，转炉出钢，在出钢过程中对钢液进行脱氧合金化处理；出钢结束后，小平台吹氩5～7min；

本发明步骤A中，兑加的半钢为是提钒后的半钢。由于半钢的C含量和温度低，S、P偏高，炼钢时常因热量不足造成多次补吹，且较多炉次是以重点氧化铁来达到足够的出钢温度，造成终点钢水氧活度高，渣中TFe高，对冶炼钢种和转炉炉龄造成不利影响。因此，在转炉冶炼过程中加入提温剂，有效的保证了钢液中C含量的同时，还保证了钢液温度的要求。该温度是后续试验的关键。

由于钢液的氧含量对钢的质量、合金吸收率以及对沸腾钢的脱氧，都有重要的影响，因此，在步骤A中还需要进行脱氧合金化处理。小平台吹氩的主要目的是为了脱硫。但是由于本步骤需要保持较高的温度以利于后续试验，因此脱氧合金化和小平台吹氩的操作时间不能过长。

B，LF炉精炼

步骤A处理的钢液到达LF炉后，按顺序依次添加各批次渣料，每添加一批次渣料，需对钢液进行电极加热化渣；处理结束后，继续加热，控制钢液的出站温度高于其液相线温度的80～100℃；

也就是说，在进行LF炉精炼的过程中，首先加入第一批次的渣料后，对钢液进行电极加热化渣；化渣结束后，按要求加入下一批次的渣料，继续进行点击加热化渣，依次类推。本步骤控制钢液的出站温度高于其液相线温度的80～100℃，是为在RH真空处理及后续静止处理提供温度保障。

C，RH真空处理

步骤B处理的钢液进站后，对钢液进行真空处理，控制提升气体流量为1200～1400NL/min，并对钢液进行成分微调；真空处理结束后，对钢液进行软吹氩处理，氩气流量以控制钢液液面微微波动为准，保证软吹氩时间大于或等于15min；软吹氩结束后，钢液静置5～8min，出站；

步骤C中利用真空处理的良好动力学环境条件均匀钢液成分，促进夹杂物的碰撞、聚集、长大。真空处理后软吹氩气，禁止刚液面裸露，然后钢液静置，通过夹杂与钢液之间的密度差，让已聚集长大的点状夹杂物上浮，最终被吸附与精炼渣系中，得到有效去除。

D，连铸

对步骤C处理的钢液进行连铸，在连铸的过程中，全程保护浇注，根据炉机匹配要求，以目标拉速0.75m/min进行恒速浇注。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述提温剂是类石墨；所述脱氧合金化是用锰铁或硅铁合金进行。

本发明更进一步的技术方案，在步骤C中，所述成分微调是指在真空处理过程中添加金属元素锰和/或硅锰合金，对钢液合金元素锰、硅进行微调处理，以实现钢液成分精确控制。

本发明更进一步的技术方案，在步骤D中，所述的连铸过程是用铸坯断面尺寸等于280mm×380mm、320mm×410mm的连铸机进行的。

上述尺寸会重轨钢的生产断面尺寸。

[有益效果]

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明有效去除重轨钢点状夹杂物，夹杂评级质量水平得到有了保证。制备得到的重轨钢，满足普轨D类夹杂粗系、细系均要求≤1.5级，A级高速轨D类夹杂粗系、细系均要求≤1级，B级高速轨D类夹杂粗系、细系均要求≤1.5级。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例1

某钢铁厂在公称容量120吨转炉流程上采用本发明技术生产U71Mn钢，生产工艺为120吨转炉初炼钢水→120吨LF炉精炼钢水→6机6流方坯连铸机浇铸成280mm×380mm铸坯。

A，转炉冶炼

首先在转炉内加入136吨半钢、适量类石墨，利用转炉吹氧脱C的功能，将半钢初炼成钢水，钢水成分初炼到0.071％的C，钢水温度为1678℃时出钢到钢包中，在出钢过程中加入锰铁对钢液进行脱氧合金化处理；出钢结束后，小平台吹氩5～7min，此时实际出钢量为130吨，转炉冶炼过程中约5％的原料被烧损。

B，LF炉精炼

钢水到达LF炉后加入第一批渣料后加热化渣，第一次化渣结束后按要求分批次定量加入其余精炼渣料后继续加热，钢液温度达到1570℃时出站。

C，RH真空处理

钢液RH进站后对钢液进行真空处理，提升气体流量实际控制为1310NL/min，真空处理过程中添加金属锰，对钢液合金元素Mn进行微调处理。真空处理结束后，对钢液进行软吹氩处理，钢液液面轻微波动，实际软吹氩处理时间为16min25s，软吹氩结束后，钢包静置6min35s后RH出站，此时钢液实际测温为1531℃。

D，连铸

最后在6机6流方坯连铸机上浇铸成280mm×380mm铸坯，连铸时中间包温度为1497℃。铸坯轧制成钢轨后取样进行夹杂评级检测，共取试样12组，钢轨D类夹杂评级0级9组，0.5级2组，未见1组。

实施例2

某钢铁厂在公称容量120吨，实际出钢量在120～140吨范围内。转炉流程上采用本发明技术生产U78CrV钢，生产工艺为120吨转炉初炼钢水→120吨LF炉精炼钢水→6机6流方坯连铸机浇铸成280mm×380mm铸坯。

A，转炉冶炼

首先在转炉内加入133吨半钢、适量类石墨，利用转炉吹氧脱C的功能，将半钢初炼成钢水，钢水成分初炼到0.075％的C，钢水温度为1669℃时出钢到钢包中，在出钢过程中加入锰铁对钢液进行脱氧合金化处理；出钢结束后，小平台吹氩5～7min，此时实际出钢量为129吨，转炉冶炼过程中约5％的原料被烧损。

B，LF炉精炼

钢水到达LF炉后加入第一批渣料后加热化渣，第一次化渣结束后按要求分批次定量加入其余精炼渣料后继续加热，钢液温度达到1565℃时出站。

C，RH真空处理

钢液RH进站后对钢液进行真空处理，提升气体流量实际控制为1350NL/min，真空处理过程中添加金属锰及硅锰合金，对钢液合金元素Mn、Si进行微调处理。真空处理结束后，对钢液进行软吹氩处理，钢液液面轻微波动，实际软吹氩处理时间为16min18s，软吹氩结束后，钢包静置6min12s后RH出站，此时钢液实际测温为1521℃。

D，连铸

最后在6机6流方坯连铸机上浇铸成280mm×380mm铸坯，连铸时中间包温度为1485℃。铸坯轧制成钢轨后取样进行夹杂评级检测，共取试样18组，钢轨D类夹杂评级0级12组，0.5级3组，未见3组。

实施例3

某钢铁厂在公称容量120吨(实际出钢量在120～140吨范围内)转炉流程上采用本发明技术生产U75V钢，生产工艺为120吨转炉初炼钢水→120吨LF炉精炼钢水→6机6流方坯连铸机浇铸成280mm×380mm铸坯。

A，转炉冶炼

首先在转炉内加入134吨半钢、适量类石墨，利用转炉吹氧脱C的功能，将半钢初炼成钢水，钢水成分初炼到0.069％的C，钢水温度为1680℃时出钢到钢包中，在出钢过程中加入锰铁对钢液进行脱氧合金化处理；出钢结束后，小平台吹氩5～7min，此时实际出钢量为128吨，转炉冶炼过程中约5％的原料被烧损。

B，LF炉精炼

钢水到达LF炉后加入第一批渣料后加热化渣，第一次化渣结束后按要求分批次定量加入其余精炼渣料后继续加热，钢液温度达到1564℃时出站。

C，RH真空处理

钢液RH进站后对钢液进行真空处理，提升气体流量实际控制为1370NL/min，真空处理过程中添加金属锰，对钢液合金元素Mn进行微调处理。真空处理结束后，对钢液进行软吹氩处理，钢液液面轻微波动，实际软吹氩处理时间为16min48s，软吹氩结束后，钢包静置7min5s后RH出站，此时钢液实际测温为1528℃。

D，连铸

最后在6机6流方坯连铸机上浇铸成280mm×380mm铸坯，连铸时中间包温度为1489℃。铸坯轧制成钢轨后取样进行夹杂评级检测，共取试样12组，钢轨D类夹杂评级0级7组，0.5级2组，未见3组。

上述实施例说明采用本发明技术生产的U71Mn、U75V、U78CrV重轨钢，钢液中的点状夹杂得到有效去除，保证了钢轨D类夹杂评级≤0.5级，处于比较高的水平。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (4)

1.一种控制重轨钢点状夹杂物的方法，其特征在于它包括以下步骤：

A，  转炉冶炼

在转炉内兑加半钢后，加入提温剂，进行吹炼；当钢液中C的质量百分比为0.070％～0.080％、钢液的温度为1660～1685℃时，转炉出钢，在出钢过程中对钢液进行脱氧合金化处理；出钢结束后，小平台吹氩5～7min；

B，  LF炉精炼

步骤A处理的钢液到达LF炉后，按顺序依次添加各批次渣料，每添加一批次渣料，需对钢液进行电极加热化渣；处理结束后，继续加热，控制钢液的出站温度高于其液相线温度的80～100℃；

C，  RH真空处理

步骤B处理的钢液进站后，对钢液进行真空处理，控制提升气体流量为1200～1400NL/min，并对钢液进行成分微调；真空处理结束后，对钢液进行软吹氩处理，氩气流量以控制钢液液面微微波动为准，保证软吹氩时间大于等于15min；软吹氩结束后，钢液静置5～8min，出站；

D，  连铸

对步骤C处理的钢液进行连铸，在连铸的过程中，全程保护浇注，并以目标拉速为0.75m/min进行恒速浇注。

2.根据权利要求1所述的控制重轨钢点状夹杂物的方法，其特征在于在步骤A中，所述提温剂是类石墨；所述脱氧合金化是用锰铁或硅铁合金进行。

3.根据权利要求1所述的控制重轨钢点状夹杂物的方法，其特征在于在步骤C中，所述成分微调是指在真空处理过程中添加金属元素锰和/或硅锰合金，对钢液合金元素锰、硅进行微调处理。

4.根据权利要求1所述的控制重轨钢点状夹杂物的方法，其特征在于在步骤D中，所述的连铸过程是用铸坯断面尺寸大于或等于280mm×380mm的连铸机进行的。