CN106048124A - 铁水生产火车车轴钢的工艺及其台阶式吹氩密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁水生产火车车轴钢的工艺，本发明采用顶底复吹碱性转炉初炼，底吹采用氮气、氩气相结合，LF精炼炉精炼、VD真空炉脱气、弧形连铸机生产直径600毫米大规格坯料，热送至开坯机开坯生产230毫米×230毫米方钢、250毫米×250毫米方钢、260毫米×260毫米方钢、280毫米×280毫米车轴方钢，车轴加工厂根据需要进行锻造车轴。本发明可有效解决火车车轴钢生产成本高、生产周期长、低倍质量差、成分偏析重的生产过程与质量问题，实现批量生产10000余吨，节约成本约200元/吨，生产周期缩短4天，组织致密，成分均匀。

Description

铁水生产火车车轴钢的工艺及其台阶式吹氩密封结构
技术领域
本发明涉及火车车轴钢领域，具体涉及一种铁水生产火车车轴钢的工艺及其台阶式吹氩密封结构。
背景技术
世界范围内，除少数的发达国家铁路建设相对健全外，绝大多数的发展中国家，铁路建设依旧很落后，铁路发展空间较大。根据我国《中长期铁路网规划》和“铁路十三五规划”，铁路运输行业在近十年将成为国家重点支持、优先发展的行业，中国铁路进入了一个快速发展阶段；加之“一路一带”战略的逐步实施，中国铁路产品制造技术逐渐获得的世界范围的认可，逐步走出国门、走向世界。据统计，随着发展中国家铁路建设的加快，火车车轴用钢需求量将达到500-600万吨。
在火车车轴钢的生产制造方面，国内外车轴钢的生产使用模铸钢锭的比例依然很高，模铸成材率低、成本高的问题也一直很突出；近几年部分国家开始尝试使用连铸钢坯生产火车车轴钢，但当前钢铁企业利润低，亏损严重的大背景下，常规的转炉或电炉加连铸生产车轴钢工艺生产成本仍然较高，且生产周期较长，且质量水平与模铸钢锭差距较大，因此进一步优化生产工艺，压降生产成本，提高产品质量，是连铸方式生产车轴钢企业必须解决的问题。
在车轴的服役方面，火车车轴作为铁道机车车辆的关键部件，长期处于交变应力作用下，承受着源自车体及轨道的各种载荷, 其可靠性将直接关系到行车安全, 要求车轴应具有较高的强度、塑韧性和良好的抗疲劳性能，因此要求车轴钢材料洁净度高、成分均匀、组织致密。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种铁水生产火车车轴钢的工艺在铁水预处理时，使用凝渣剂形成高熔点铁水预脱硫渣，利于扒渣，扒渣率大于等于98%，抑制回硫量，脱硫后铁水硫的质量百分比小于等于0.001%；转炉吹炼前5分钟使用低价氮气代替高价氩气进行底吹，没有提高出钢钢水中氮含量同时，降低生产成本约12元每吨；使用车轴钢专用精炼渣，钢-渣静水压力大，钢-渣分离效果好，吸附夹杂物能力强；台阶式吹氩保护密封结构的使用，实现连铸过程增氮小于等于3ppm；正弦式双向交替模式电磁搅拌保证了铸坯成分的均匀性，额定单向旋转模式的末端电磁搅拌满足中心疏松小于等于1.0级，缩孔小于等于0.5级；连铸坯直接热送工艺，缩短加热时间4小时，降低煤气消耗，节约成本150元每吨，生产周期缩短4天；大压下量开坯工艺，保证心部充分变形，保证材质更加致密。
另外，还提供了一种台阶式吹氩密封结构，保证了大包长水口的氩气氛围，避免铁水与空气接触，实现连铸过程增氮小于等于3ppm。
本发明所采取的技术方案是：
铁水生产火车车轴钢的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）铁水预处理：将铁水包置于工位，下降搅拌头插入铁水内进行搅拌，搅拌过程分批次加入脱硫剂，使铁水与脱硫剂充分接触反应，进行脱硫，待脱硫产物逐渐上浮聚集于铁水表面之后，加入凝渣剂形成熔点高的脱硫渣，停止搅拌，提升搅拌头，倾斜铁水包，使用扒渣装置进行扒渣；使用可水平扭转的扒渣装置，扒渣率可达98%，脱硫后铁水可满足留的质量百分比小于或等于0.001%。
2）顶底复吹碱性转炉初炼：将脱硫铁水置于转炉中进行吹炼，底吹前4~6分钟使用氮气进行吹炼，之后使用氩气进行吹炼，使出钢的碳质量百分比大于等于0.12%，出钢的温度控制在1610~1640摄氏度范围内；
3）转炉出钢：出钢至1/4的时候，开启钢包底吹搅拌，依次加入铝饼、电石、块状硅锰合金、粒状增碳剂、块状铬铁进行合金化，同时加入450~550千克的石灰和450~550千克的车轴钢专用精炼渣，并在出钢结束前加入脱氧剂、合金、渣料；保证脱氧、钢渣混冲效果，提高沉淀脱氧产物上浮，促进合金熔化并均匀成分。
4）LF精炼炉精炼：钢水到站后，精炼炉送电4~6分钟，然后取样分析，根据成分分析结果，在钢水中加入铝粒调整钢水中的铝元素的质量百分比，使用镍板、钼铁调整钢水中的镍元素和钼元素的质量百分比，使用增碳剂、硅锰合金、铬铁调整钢水中的碳元素、硅元素、锰元素质量百分比；在白渣条件下，使用钒铁调整钢水中的钒元素的质量百分比；精炼全程使用氩气搅拌，调整合金成分的精炼过程进行氩气高强度搅拌，其余精炼过程进行氩气软搅拌；整个精炼时间控制在35~50分钟范围内；
5）双工位VD真空炉脱气：在1640~1660摄氏度、真空度小于67帕斯卡下保持12～15分钟范围内进行VD真空脱气处理，真空处理结束时，定氢小于或等于1.0ppm，吊包前氩气软搅拌15～20分钟；
6）大断面弧形连铸机连铸：大包长水口使用台阶式吹氩密封结构，对大包钢流吹氩保护，过热度控制在25～35摄氏度，连铸圆坯规格直径600毫米,圆坯拉速0.2~0.22米每分钟，连铸机采用结晶器、二冷、末端三段电磁搅拌；
7）圆坯热送开坯：圆坯经火焰切割后，通过热送辊道，送至加热炉，入炉圆坯表面温度控制在600～650摄氏度，步进式加热炉内预热段温度控制在750～900摄氏度，加一段控制温度在900～1080摄氏度，加二段控制温度在1240~1280摄氏度，均热锻控制温度在1230~1270摄氏度，总加热时间控制在6~8小时，保证钢坯均匀透烧；并开坯机采用大压下量轧制。
本发明进一步改进方案是，所述步骤1）中，搅拌头伸入铁水液面的深度在1.2~1.5米的范围内，搅拌头的搅拌时间在10~12分钟范围内。
本发明更进一步改进方案是，所述步骤2）中，总的吹炼时间控制在12~15分钟的范围内。
本发明更进一步改进方案是，所述步骤3）中，铝饼：电石：块状硅锰合金：粒状增碳剂：块状铬铁：铁水的质量比为1.2～2.0：1.0～1.5：8.0～10.0：4.0~5.0： 7.0～8.0：1000。
本发明更进一步改进方案是，所述步骤4）中，钢水中的铝元素的质量百分比在0.03%～0.05%的范围内，镍元素和钼元素的质量百分比分别在0.15%~0.30%和0.15%~0.30%的范围内，碳元素、硅元素、锰元素质量百分比分别在0.42%~0.50%、0.17%~0.30%、0.60%~0.80%的范围内，钒元素的质量百分比为0.02%~0.08%的范围内。
本发明更进一步改进方案是，所述步骤4）中，精炼中期将精炼渣调整至目标渣系后，不再调整；所述目标渣系的组分为氧化钙、氧化硅、氧化镁、三氧化二铝、二氧化钛、硫，余料为TFe（Mn），目标渣系的组分中TFe（Mn）之外的其余组分对应的质量比为：50～60：4～8：2～5：30～40：0.1～0.5：0.3～1.0。
本发明更进一步改进方案是，所述步骤4）和步骤5）中，所述氩气软搅拌的时候，氩气流量在150~250升每分钟的范围内；所述步骤4）中，所述氩气高强度搅拌的时候，氩气流量在450~550升每分钟的范围内。
本发明更进一步改进方案是，所述步骤6）中，所述三段电磁搅拌，额定单向旋转模式结晶器电磁搅拌电流为300A，频率为1.5Hz；正弦式双向交替模式二冷电磁搅拌电流为400A，频率为9.0Hz，额定单向旋转模式末端电磁搅拌电流为650A，频率为7.0Hz。
本发明更进一步改进方案是，所述步骤7）中，根据表1的要求进行大压下量压制。前1-6道次压下量在70-120mm，保证了铸坯芯部变形充分，轧后方钢中心疏松≤0.5级、一般疏松≤0.5级，中心缩孔≤0级，低倍质量达到钢锭锻造后的级别。
表1
本发明更进一步改进方案是，根据上面所述的铁水生产火车车轴钢工艺所使用的台阶式吹氩密封结构，包括大包下水口，所述大包下水口设于长水口内，所述长水口设有槽口，所述大包下水口的端部与侧部通过密封垫与槽口接触，所述密封垫的顶部向外设有翻边A，密封垫的底部向内设有翻边B，所述翻边A41与长水口的顶部贴合，翻边B与槽口的槽底接触，所述长水口的侧壁设有充氩进气管，所述充氩进气管的管口与套管A内连通，所述套管A套置于长水口的上部，套管A的上边沿向内设有翻边C，所述翻边C的边沿位于翻边A与长水口顶部之间，所述翻边C与长水口的侧壁以及顶部之间设有间隙，所述翻边C的底部与长水口的侧壁密封。
本发明更进一步改进方案是，所述密封垫包括耐高温防火层，所述耐高温防火层的两侧表面设有石墨层。
本发明更进一步改进方案是，所述套管A的下边沿通过套管B密封固定，所述套管B套设于长水口的下部，所述套管B与长水口的外侧壁贴合，所述套管B的上边沿位于套管A与长水口侧壁之间。
本发明的有益效果在于：
第一、本发明的铁水生产火车车轴钢的工艺，在铁水预处理时，使用凝渣剂形成高熔点铁水预脱硫渣，利于扒渣，扒渣率大于等于98%，抑制回硫量，脱硫后铁水硫的质量百分比小于等于0.001%。
第二、本发明的铁水生产火车车轴钢的工艺，转炉吹炼前5分钟使用低价氮气代替高价氩气进行底吹，没有提高出钢钢水中氮含量同时，降低生产成本约12元每吨。
第三、本发明的铁水生产火车车轴钢的工艺，使用车轴钢专用精炼渣，钢-渣静水压力大，钢-渣分离效果好，吸附夹杂物能力强。
第四、本发明的铁水生产火车车轴钢的工艺，台阶式吹氩保护密封结构的使用，实现连铸过程增氮小于等于3ppm。
第五、本发明的铁水生产火车车轴钢的工艺，正弦式双向交替模式电磁搅拌保证了铸坯成分的均匀性，额定单向旋转模式的末端电磁搅拌满足中心疏松小于等于1.0级，缩孔小于等于0.5级。
第六、本发明的铁水生产火车车轴钢的工艺，连铸坯直接热送工艺，缩短加热时间4小时，降低煤气消耗，节约成本 150元每吨，生产周期缩短4天。
第七、本发明的铁水生产火车车轴钢的工艺，大压下量开坯工艺，保证心部充分变形，保证材质更加致密。
第八、本发明的台阶式吹氩密封结构，保证了大包长水口的氩气氛围，避免铁水与空气接触，实现连铸过程增氮小于等于3ppm。
附图说明：
图1为本发明的主视剖视示意图。
图2为密封垫的主视剖视放大示意图。
具体实施方式：
实施例1
直径600毫米断面连铸圆坯生产6炉，热送进行开坯轧制，具体工艺方法如下：
1）转炉以90吨优质铁水为主原料，铁水经过脱硫扒渣处理，并配以8吨优质废钢组成炼钢用主要原料；
2）吹炼前5分钟底吹均使用氮气，吹炼时间控制在13.4～14.7分钟，出钢的碳的质量百分比控制在0.12%～0.16%，出钢温度控制1610～1640摄氏度；
3）出钢1/4时,开启钢包底吹搅拌，每炉均按照每吨钢依次加入1.5千克铝饼、1.2千克电石、9.0千克块状硅锰合金、粒状增碳剂、7.0千克块状铬铁进行合金化，同时加入500千克石灰和500千克车轴钢专用精炼渣，出钢结束前脱氧剂、合金、渣料加入结束；
4）每炉均按照LF精炼送电5分钟取第一个样分析，根据分析结果，使用铝粒调整钢水中铝元素（Al）的质量百分比在0.032%～0.047%的范围内，使用镍板、钼铁调整镍元素（Ni）、钼元素（Mo）的质量百分比分别在0.15%~0.30%和0.15%~0.30%的范围内，使用增碳剂、硅锰合金、铬铁调整碳元素（C）、硅元素（Si）、锰元素（Mn）的质量百分比分别在0.42%~0.50%、0.17%~0.30%、0.60%~0.80%的范围内；精炼中期，白渣条件下使用钒铁调整钒元素（V）的质量百分比在0.02%~0.08%的范围内；精炼中期前将精炼渣调整至目标渣系，随机对其中一炉精炼过程渣进行分析，精炼前期渣二元碱度R2为7.6，其化学组成的质量百分比为：氧化钙（CaO）53%，氧化硅（SiO2）7%，MgO 3%，三氧化二铝（Al2O3）35%，二氧化钛（TiO2）0.4%，硫（S）0.7%，余者为TFe(Mn)；精炼时间控制在38～45分钟，精炼全程使用氩气搅拌，调整合金时可适当提高搅拌强度，其他精炼时间进行软搅拌；
5）VD真空炉脱气过程温度控制在1643～1658摄氏度、真空度均小于67帕斯卡下保持12～15分钟，真空脱气处理，真空处理结束时定氢0.6～1.0ppm，吊包前氩气软搅拌15～20分钟；
6）软吹结束后，吊包至连铸平台，大包长水口均使用台阶式吹氩密封垫，对大包钢流吹氩保护，过热度控制在25～34摄氏度，连铸圆坯规格直径600毫米，圆坯拉速0.2～0.22米每分钟，连铸机采用结晶器、二冷、末端三段电磁搅拌；
7）连铸圆坯经火焰切割后，通过热送辊道，送至加热炉，入炉圆坯表面温度控制在600～638摄氏度，步进式加热炉内预热段温度控制在758～880摄氏度，加一段控制温度在960～1050摄氏度，加二段控制温度在1250～1275摄氏度，均热锻控制温度在1240～1265摄氏度，总加热时间控制在6.5～7.7小时；开坯机按表1轧制成230方钢。
实施例2
直径600毫米断面连铸圆坯生产8炉，热送进行开坯轧制，具体工艺方法如下：
1）转炉以90吨优质铁水为主原料，铁水经过脱硫扒渣处理，并配以8吨优质废钢组成炼钢用主要原料；
2）吹炼前5分钟底吹均使用氮气，吹炼时间控制在13.8～14.4分钟，出钢的碳的质量百分比控制在0.13-0.16%，出钢温度控制1615-1635摄氏度；
3）出钢1/4时,开启钢包底吹搅拌，每炉均按照每吨钢依次加入1.4千克铝饼、1.3千克电石、9.5千克块状硅锰合金、粒状增碳剂、7.6千克块状铬铁进行合金化，同时加入520千克石灰和500千克车轴钢专用精炼渣，出钢结束前脱氧剂、合金、渣料加入结束；
4）每炉均按照LF精炼送电5分钟取第一个样分析，根据分析结果，使用铝粒调整钢水中Al的质量百分比在 0.032～0.047%，使用镍板、钼铁调整镍元素（Ni）、钼元素（Mo）的质量百分比分别在0.15%~0.30%和0.15%~0.30%的范围内，，使用增碳剂、硅锰合金、铬铁调整碳元素（C）、硅元素（Si）、锰元素（Mn）的质量百分比分别在0.42%~0.50%、0.17%~0.30%、0.60%~0.80%的范围内；精炼中期，白渣条件下使用钒铁调整钒元素（V）的质量百分比在0.02%~0.08%的范围内；精炼中期前将精炼渣调整至目标渣系，随机对其中一炉精炼过程渣进行分析，精炼前期渣二元碱度R2为10.8，其化学组成的质量百分比为：CaO 56.0%，SiO2 5.2%，MgO 3.2%，Al2O3 33.1%，TiO2 0.3%，S 0.6%，余者为TFe(Mn)；精炼时间控制在39-48分钟，精炼全程使用氩气搅拌，调整合金时可适当提高搅拌强度，其他精炼时间进行软搅拌；
5）VD真空炉脱气过程温度控制在1642～1655摄氏度、真空度均小于67帕斯卡下保持13～15分钟，真空脱气处理，真空处理结束时定氢0.6～0.9ppm，吊包前氩气软搅拌15～18分钟；
6）软吹结束后，吊包至连铸平台，大包长水口均使用台阶式吹氩密封垫，对大包钢流吹氩保护，过热度控制在26～35摄氏度，连铸圆坯规格直径600毫米,圆坯拉速0.2～0.22米每分钟，连铸机采用结晶器、二冷、末端三段电磁搅拌；
7）连铸圆坯经火焰切割后，通过热送辊道，送至加热炉，入炉圆坯表面温度控制在610～650摄氏度，步进式加热炉内预热段温度控制在760～890摄氏度，加一段控制温度在980～1070摄氏度，加二段控制温度在1245～1275摄氏度，均热锻控制温度在1240～1265摄氏度，总加热时间控制在6.5～7.7小时；开坯机按表1轧制成250毫米×250毫米方钢方钢。
实施例3
直径600毫米断面连铸圆坯生产8炉，热送进行开坯轧制，具体工艺方法如下：
1）转炉以90吨优质铁水为主原料，铁水经过脱硫扒渣处理，并配以8吨优质废钢组成炼钢用主要原料；
2）吹炼前5分钟底吹均使用N2，锤炼时间控制在13.7分钟～14.5分钟，出钢的谈的质量百分比控制在0.13～0.16%，出钢温度控制1615～1635摄氏度；
3）出钢1/4时,开启钢包底吹搅拌，每炉均按照每吨钢依次加入1.4千克铝饼、1.3千克电石、9.5千克块状硅锰合金、粒状增碳剂、7.6千克块状铬铁进行合金化，同时加入500千克石灰和510千克车轴钢专用精炼渣，出钢结束前脱氧剂、合金、渣料加入结束；
4）每炉均按照LF精炼送电5分钟取第一个样分析，根据分析结果，使用铝粒调整钢水中铝元素质量百分比为 0.032～0.047%，使用镍板、钼铁调整镍元素（Ni）、钼元素（Mo）的质量百分比分别在0.15%~0.30%和0.15%~0.30%的范围内，，使用增碳剂、硅锰合金、铬铁调整碳元素（C）、硅元素（Si）、锰元素（Mn）的质量百分比分别在0.42%~0.50%、0.17%~0.30%、0.60%~0.80%的范围内；精炼中期，白渣条件下使用钒铁调整钒元素（V）的质量百分比在0.02%~0.08%的范围内；精炼中期前将精炼渣调整至目标渣系，随机对其中一炉精炼过程渣进行分析，精炼前期渣二元碱度R2为7.6，其化学组成的质量百分比为：CaO 57.9%，SiO2 5.1%，MgO2.0%，Al2O3 33.5%，TiO2 0.5%，S 0.6%，余者为TFe(Mn)；精炼时间控制在39-48分钟，精炼全程使用氩气搅拌，调整合金时可适当提高搅拌强度，其他精炼时间进行软搅拌；
5）VD真空炉脱气过程温度控制在1642～1655摄氏度、真空度均小于67帕斯卡下保持13～15分钟，真空脱气处理，真空处理结束时定氢0.6-0.9ppm，吊包前氩气软搅拌15～18分钟；
6）软吹结束后，吊包至连铸平台，大包长水口均使用台阶式吹氩密封垫，对大包钢流吹氩保护，过热度控制在26～35摄氏度，连铸圆坯规格直径600毫米,圆坯拉速0.2～0.22米每分钟，连铸机采用结晶器、二冷、末端三段电磁搅拌；
7）连铸圆坯经火焰切割后，通过热送辊道，送至加热炉，入炉圆坯表面温度控制在615～640摄氏度，步进式加热炉内预热段温度控制在760～890摄氏度，加一段控制温度在980～1070摄氏度，加二段控制温度在1245～1275摄氏度，均热锻控制温度在1240～1265摄氏度，总加热时间控制在6.5～7.7小时；开坯机按表1轧制成280毫米×280毫米方钢。
表2为本发明实施例1、实施例2、实施例3得到的车轴钢钢材的低倍检验结果与目前国内某大型国企模铸钢锭车轴钢坯锻后低倍检验情况对比，可以看出该工艺生产的车轴方钢达到了模铸钢锭生产的车轴方钢的低倍质量水平。
表2/级
低倍组织 规格/mm 一般疏松 中心疏松 锭型偏析 中心缩孔
实施例1 230×230 0/0.5 0/0.5 0/0 0/0
实施例2 250×250 0/0.5 0/0.5 0/0 0/0
实施例3 280×280 0/0.5 0.5/0.5 0/0 0/0
模铸钢锭锻造后 280×280 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 0
表3为本发明实施例1、实施例2、实施例3得到的车轴钢圆坯的碳偏析检验结果结果与目前国内某大型国企模铸钢锭断面碳偏析对比；可以看出该工艺生产的车轴圆坯达到了模铸钢锭生产的车轴钢锭的碳偏析控制水平。
表3/%
炉号 规格 近表面 1/8R 1/4R 1/2R 3/4R 中心 熔炼 差值
实例1 直径600mm 0.453 0.449 0.456 0.462 0.452 0.462 0.451 0.013
实例1 直径600mm 0.436 0.433 0.439 0.442 0.437 0.449 0.436 0.016
实例1 直径600mm 0.442 0.439 0.443 0.449 0.446 0.453 0.441 0.014
模铸钢锭 直径590mm 0.455 0.453 0.459 0.461 0.463 0.469 0.454 0.016
表4为本发明实施例1、实施例2、实施例3得到的车轴钢钢材的高倍夹杂物检验结果与目前国内某大型国企模铸钢锭车轴钢坯锻后高倍夹杂检验情况对比；可以看出该工艺生产的车轴方钢好于模铸钢锭生产的车轴方钢的高倍夹杂物水平。
表4/级
低倍组织 规格/mm A粗 A细 B粗 B细 C粗 C细 D粗 D细
实施例1 230×230 ≤0.5 ≤1.0 ≤0.5 ≤1.0 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 ≤1.0
实施例2 250×250 ≤0.5 ≤1.0 ≤0.5 ≤1.0 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 ≤1.0
实施例3 280×280 ≤0.5 ≤1.0 ≤0.5 ≤1.0 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 ≤1.0
模铸钢锭锻造后 280×280 ≤1.0 ≤1.5 ≤1.0 ≤2.0 ≤1.0 ≤1.0 ≤1.0 ≤1.5
结合图1和图2可知，台阶式吹氩密封结构，包括大包下水口1，所述大包下水口1设于长水口2内，所述长水口2设有槽口3，所述大包下水口1的端部与侧部通过密封垫4与槽口3接触，所述密封垫4的顶部向外设有翻边A41，密封垫4的底部向内设有翻边B42，所述翻边A41与长水口2的顶部贴合，翻边B42与槽口3的槽底接触，所述长水口2的侧壁设有充氩进气管5，所述充氩进气管5的管口与套管A6内连通，所述套管A6套置于长水口2的上部，套管A6的上边沿向内设有翻边C61，所述翻边C61的边沿位于翻边A41与长水口2顶部之间，所述翻边C61与长水口2的侧壁以及顶部之间设有间隙，所述翻边C61的底部与长水口2的侧壁密封；所述密封垫4包括耐高温防火层43，所述耐高温防火层的两侧表面设有石墨层44：所述套管A6的下边沿通过套管B7密封固定，所述套管B7套设于长水口2的下部，所述套管B7与长水口2的外侧壁贴合，所述套管B7的上边沿位于套管A6与长水口2侧壁之间。

Claims (10)

1.铁水生产火车车轴钢的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）铁水预处理：将铁水包置于工位，下降搅拌头插入铁水内进行搅拌，搅拌过程分批次加入脱硫剂，使铁水与脱硫剂充分接触反应，进行脱硫，待脱硫产物逐渐上浮聚集于铁水表面之后，加入凝渣剂形成熔点高的脱硫渣，停止搅拌，提升搅拌头，倾斜铁水包，使用扒渣装置进行扒渣；
2）顶底复吹碱性转炉初炼：将脱硫铁水置于转炉中进行吹炼，底吹前4~6分钟使用氮气进行吹炼，之后使用氩气进行吹炼，使出钢的碳质量百分比大于等于0.12%，出钢的温度控制在1610~1640摄氏度范围内；
3）转炉出钢：出钢至1/4的时候，开启钢包底吹搅拌，依次加入铝饼、电石、块状硅锰合金、粒状增碳剂、块状铬铁进行合金化，同时加入450 ~550千克的石灰和450~550千克的车轴钢专用精炼渣，并在出钢结束前加入脱氧剂、合金、渣料；
4）LF精炼炉精炼：钢水到站后，精炼炉送电4~6分钟，然后取样分析，根据成分分析结果，在钢水中加入铝粒调整钢水中的铝元素的质量百分比，使用镍板、钼铁调整钢水中的镍元素和钼元素的质量百分比，使用增碳剂、硅锰合金、铬铁调整钢水中的碳元素、硅元素、锰元素质量百分比；在白渣条件下，使用钒铁调整钢水中的钒元素的质量百分比；精炼全程使用氩气搅拌，调整合金成分的精炼过程进行氩气高强度搅拌，其余精炼过程进行氩气软搅拌；整个精炼时间控制在35~50分钟范围内；
5）双工位VD真空炉脱气：在1640~1660摄氏度、真空度小于67帕斯卡下保持12～15分钟范围内进行VD真空脱气处理，真空处理结束时，定氢小于或等于1.0ppm，吊包前氩气软搅拌15～20分钟；
6）大断面弧形连铸机连铸：大包长水口使用台阶式吹氩密封结构，对大包钢流吹氩保护，过热度控制在25～35摄氏度，连铸圆坯规格直径600毫米,圆坯拉速0.2~0.22米每分钟，连铸机采用结晶器、二冷、末端三段电磁搅拌；
7）圆坯热送开坯：圆坯经火焰切割后，通过热送辊道，送至加热炉，入炉圆坯表面温度控制在600～650摄氏度，步进式加热炉内预热段温度控制在750～900摄氏度，加一段控制温度在900～1080摄氏度，加二段控制温度在1240~1280摄氏度，均热锻控制温度在1230~1270摄氏度，总加热时间控制在6~8小时，并开坯机采用大压下量轧制。
2.根据权利要求1所述的铁水生产火车车轴钢的工艺，其特征在于：所述步骤1）中，搅拌头伸入铁水液面的深度在1.2~1.5米的范围内，搅拌头的搅拌时间在10~12分钟范围内。
3.根据权利要求1所述的铁水生产火车车轴钢的工艺，其特征在于：所述步骤2）中，总的吹炼时间控制在12~15分钟的范围内。
4.根据权利要求1所述的铁水生产火车车轴钢的工艺，其特征在于：所述步骤3）中，铝饼：电石：块状硅锰合金：粒状增碳剂：块状铬铁：铁水的质量比为1.2～2.0：1.0～1.5：8.0～10.0：4.0~5.0：7.0～8.0：1000。
5. 根据权利要求1所述的铁水生产火车车轴钢的工艺，其特征在于：所述步骤4）中，钢水中的铝元素的质量百分比在 0.03%～0.05%范围内，镍元素和钼元素的质量百分比分别在0.15%~0.30%和0.15%~0.30%的范围内，碳元素、硅元素、锰元素质量百分比分别在0.42%~0.50%、0.17%~0.30%、0.60%~0.80%的范围内，钒元素的质量百分比为0.02%~0.08%。
6.根据权利要求1所述的铁水生产火车车轴钢的工艺，其特征在于：所述步骤4）中，精炼中期将精炼渣调整至目标渣系后，不再调整；所述目标渣系的组分为氧化钙、氧化硅、氧化镁、三氧化二铝、二氧化钛、硫，余料为TFe（Mn），目标渣系的组分中除TFe（Mn）之外的其余组分对应的质量比为：50～60：4～8：2～5：30～40：0.1～0.5：0.3～1.0。
7.根据权利要求1所述的铁水生产火车车轴钢的工艺，其特征在于：所述步骤4）和步骤5）中，所述氩气软搅拌的时候，氩气流量在150~250升每分钟的范围内；所述步骤4）中，所述氩气高强度搅拌的时候，氩气流量在450~550升每分钟的范围内。
8.根据权利要求1~7其中任意一项所述的铁水生产火车车轴钢工艺所使用的台阶式吹氩密封结构，其特征在于：包括大包下水口（1），所述大包下水口（1）设于长水口（2）内，所述长水口（2）设有槽口（3），所述大包下水口（1）的端部与侧部通过密封垫（4）与槽口（3）接触，所述密封垫（4）的顶部向外设有翻边A（41），密封垫（4）的底部向内设有翻边B（42），所述翻边A（41）与长水口（2）的顶部贴合，翻边B（42）与槽口（3）的槽底接触，所述长水口（2）的侧壁设有充氩进气管（5），所述充氩进气管（5）的管口与套管A（6）内连通，所述套管A（6）套置于长水口（2）的上部，套管A（6）的上边沿向内设有翻边C（61），所述翻边C（61）的边沿位于翻边A（41）与长水口（2）顶部之间，所述翻边C（61）与长水口（2）的侧壁以及顶部之间设有间隙，所述翻边C（61）的底部与长水口（2）的侧壁密封。
9.根据权利要求8所述的台阶式吹氩密封结构，其特征在于：所述密封垫（4）包括耐高温防火层（43），所述耐高温防火层的两侧表面设有石墨层（44）。
10.根据权利要求8所述的台阶式吹氩密封结构，其特征在于：所述套管A（6）的下边沿通过套管B（7）密封固定，所述套管B（7）套设于长水口（2）的下部，所述套管B（7）与长水口（2）的外侧壁贴合，所述套管B（7）的上边沿位于套管A（6）与长水口（2）侧壁之间。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106591536A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 中天钢铁集团有限公司 一种高纯净轴承钢的生产工艺
CN109014107A (zh) * 2018-07-19 2018-12-18 石钢京诚装备技术有限公司 大规格高碳铬轴承钢缩孔缺陷的控制方法
CN112281061A (zh) * 2020-10-21 2021-01-29 江苏利淮钢铁有限公司 一种高致密性、高纯净度细晶粒磨球钢的冷装生产工艺
CN113862458A (zh) * 2021-09-27 2021-12-31 芜湖新兴铸管有限责任公司 一种减轻车轴钢坯lz50微区碳偏析的高温扩散加热工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2917879Y (zh) * 2006-04-07 2007-07-04 唐山钢铁股份有限公司 一种氩封长水口
CN201058374Y (zh) * 2007-07-03 2008-05-14 邯郸钢铁股份有限公司 气密式钢包长水口
CN101701281A (zh) * 2009-12-04 2010-05-05 石家庄钢铁有限责任公司 一种转炉精炼低氧钢用预熔精炼渣
CN103060527A (zh) * 2013-02-04 2013-04-24 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种车轴钢lf精炼炉造渣方法
CN104439229A (zh) * 2014-12-25 2015-03-25 武汉科技大学 一种三明治式长水口密封件及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2917879Y (zh) * 2006-04-07 2007-07-04 唐山钢铁股份有限公司 一种氩封长水口
CN201058374Y (zh) * 2007-07-03 2008-05-14 邯郸钢铁股份有限公司 气密式钢包长水口
CN101701281A (zh) * 2009-12-04 2010-05-05 石家庄钢铁有限责任公司 一种转炉精炼低氧钢用预熔精炼渣
CN103060527A (zh) * 2013-02-04 2013-04-24 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种车轴钢lf精炼炉造渣方法
CN104439229A (zh) * 2014-12-25 2015-03-25 武汉科技大学 一种三明治式长水口密封件及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106591536A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 中天钢铁集团有限公司 一种高纯净轴承钢的生产工艺
CN109014107A (zh) * 2018-07-19 2018-12-18 石钢京诚装备技术有限公司 大规格高碳铬轴承钢缩孔缺陷的控制方法
CN112281061A (zh) * 2020-10-21 2021-01-29 江苏利淮钢铁有限公司 一种高致密性、高纯净度细晶粒磨球钢的冷装生产工艺
CN113862458A (zh) * 2021-09-27 2021-12-31 芜湖新兴铸管有限责任公司 一种减轻车轴钢坯lz50微区碳偏析的高温扩散加热工艺

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