CN111763807B - 一种重轨钢坯控温缓冷装置及控制工艺 - Google Patents

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    • C21D3/02—Extraction of non-metals
    • C21D3/06—Extraction of hydrogen

Abstract

本发明公开了一种钢轨钢钢坯脱氢装置及控制工艺，制定了重轨钢控温缓冷工艺制度，包括中碳贝氏体钢轨钢控温缓冷工艺曲线和高碳珠光体钢轨钢控温缓冷工艺曲线。本发明的目的是克服现有钢轨钢生产工艺无法实现超低氢含量控制的缺陷，进一步降低钢坯中氢含量的方法。

Description

一种重轨钢坯控温缓冷装置及控制工艺
技术领域
本发明涉及连铸工艺技术领域，尤其涉及一种重轨钢坯控温缓冷装置及控制工艺。
背景技术
氢是钢中的有害元素，当氢含量大于2.5ppm时，可能会产生白点，显著降低钢材的性能。即使钢中的氢含量很低，甚至低于1.0ppm，但氢在钢材当中的偏聚现象，仍然会形成氢致裂纹，导致钢材断裂。钢轨由于其使用条件的特殊性，对氢含量有明确的要求，要求钢水中的氢含量不大于0.00025％，否则钢轨中的氢含量应不大于0.0002％。钢轨去氢工艺通常在冶炼环节完成，中国专利号： CN107012298A公开国内某重轨钢生产厂氢含量的控制方法，采用RH真空脱气处理，控制冶金辅料水含量，最后对连铸坯进行缓冷除氢，过程中采用在线定氢检测钢水中的氢含量。中国铁道行业标准TB/T 2344-2012规范了，采用RH或VD 真空脱气处理，采用在线定氢检测和当钢坯中氢含量大于0.00025％时，必须采用铸坯缓冷工艺。随着钢轨重载高速的使用要求不断提升，对钢轨氢含量要求也日益提升。
发明内容
本发明的目的是克服现有钢轨钢生产工艺无法实现超低氢含量控制的缺陷，提供一种能够有效去除钢轨钢铸坯氢含量的钢坯脱氢装置及控制工艺，进一步降低钢坯中氢含量。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种重轨钢坯控温缓冷装置及控制工艺，包括：
缓冷坑本体，所述缓冷坑本体采用钢结构框架，内衬为高温岩棉，所述缓冷坑为密封装置，采用顶部揭盖设计，使用吊车吊装铸坯进出；
加热系统，所述加热系统包括在缓冷坑四壁均匀分布的内混式烧嘴，使用自动点火设计，并且在缓冷坑四壁安装窥视孔，以目测缓冷坑内的情况，采用风机抽吸式排烟系统，同时烟气用以加热冷空气，以提升热效率；
控制系统，为自动控温系统，根据预设定的温度控制曲线通过安装在缓冷坑壁上热电偶和PLC系统进行控制。
进一步的，所述高温岩棉耐大于1200℃的高温。
一种重轨钢坯控温缓冷装置的控制工艺，包括：
1)中碳贝氏体钢轨钢控温缓冷工艺曲线
铸坯下线后立即进缓冷坑，下线铸坯的温度为540-560℃，铸坯全部进入缓冷坑，此时铸坯温度约下降到400℃，盖盖升温，在12小时内，缓冷坑内温度升至700℃后开始保温，保温目标为650℃，保温48小时后，开盖空冷8小时， 390-410℃时发车；
2)高碳珠光体钢轨钢控温缓冷工艺曲线
当采用液态定氢仪测量钢液氢含量大于0.00025％的情况下，采用铸坯缓冷；铸坯下线后立即进缓冷坑，之后开始升温，在12小时内，缓冷坑内温度升至700℃后开始保温，保温目标为650℃，保温12小时后，开盖空冷6小时，390-410℃时发车。
进一步的，两个工艺均是400℃时发车。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
1)本方法实施可靠，能够稳定将重轨钢钢坯氢含量控制在0.8ppm以内；
2)本方法所涉及的控温缓冷坑，设计简单，采用常规加热及保温材料，易于推广实施；
3)本方法对重轨钢钢坯的控温缓冷控制工艺进行了明确，保证快速推广并稳定实施。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为中碳贝氏体钢轨钢控温缓冷工艺曲线图；
图2为高碳珠光体钢轨钢控温缓冷工艺曲线图；
图3为钢轨钢钢坯脱氢装置示意图
附图标记说明：1-缓冷坑本体；101-揭盖；2-加热系统；201-内混式烧嘴； 3-风机抽吸式排烟系统。
具体实施方式
如图3所示，一种钢轨钢钢坯脱氢装置，该装置主要包括：1)缓冷坑本体，该缓冷坑本体采用钢结构框架，内衬为高温岩棉，要求高温岩棉可耐大于1200℃的高温；该缓冷坑为密封装置，采用顶部揭盖设计，使用吊车吊装铸坯进出；2) 加热系统，在缓冷坑四壁均匀分布内混式烧嘴，使用自动点火设计，在缓冷坑四壁安装窥视孔，以目测缓冷坑内的情况，采用风机抽吸式排烟系统，烟气用以加热冷空气，以提升热效率；3)控制系统，本设计采用自动控温设计，在预先设定了温度控制曲线后，通过安装在缓冷坑壁上热电偶和PLC系统进行控制。
根据上述装置设计了贝氏体钢轨钢和珠光体钢轨钢的控温缓冷工艺，包括 1)中碳贝氏体钢轨钢控温缓冷工艺(如图1所示)：铸坯下线后立即进缓冷坑，下线铸坯的温度约为550℃，约6个小时生产8炉钢，铸坯全部进入缓冷坑，此时铸坯温度约下降到400℃，盖盖升温，在12小时内，缓冷坑内温度升至700℃后开始保温，保温目标为650℃，保温48小时后，开盖空冷8小时，约400℃时发车。2)高碳珠光体钢轨钢控温缓冷工艺(如图2所示)：铸坯下线后立即进缓冷坑，之后开始升温，在12小时内，缓冷坑内温度升至700℃后开始保温，保温目标为650℃，保温12小时后，开盖空冷6小时，约400℃时发车。
实施例1
运用本发明的工艺生产的贝氏体钢轨U20MN2SICRNIMO，化学成分见表1。
表1 U20MN2SICRNIMO化学成分/％
Figure BDA0002593428850000041
生产工艺路线为：KR铁水预处理脱硫——顶底复吹转炉——LF精炼——VD 精炼——280×380mm大方坯连铸
表2铸坯缓冷控制参数
Figure BDA0002593428850000042
采用本方法生产的高强高韧贝氏体重轨钢轨检验钢坯氢含量均小于 0.00005％，到达控制要求。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种重轨钢坯控温缓冷装置，其特征在于：包括：
缓冷坑本体，所述缓冷坑本体采用钢结构框架，内衬为高温岩棉，所述缓冷坑为密封装置，采用顶部揭盖设计，使用吊车吊装铸坯进出；
加热系统，所述加热系统包括在缓冷坑四壁均匀分布的内混式烧嘴，使用自动点火设计，并且在缓冷坑四壁安装窥视孔，以目测缓冷坑内的情况，采用风机抽吸式排烟系统，同时烟气用以加热冷空气，以提升热效率；
控制系统，为自动控温系统，根据预设定的温度控制曲线通过安装在缓冷坑壁上热电偶和PLC系统进行控制；
该重轨钢坯控温缓冷装置的控制工艺包括：
1)中碳贝氏体钢轨钢控温缓冷工艺曲线
铸坯下线后立即进缓冷坑，下线铸坯的温度为540-560℃，铸坯全部进入缓冷坑，此时铸坯温度下降到400℃，盖盖升温，在12小时内，缓冷坑内温度升至700℃后开始保温，保温目标为650℃，保温48小时后，开盖空冷8小时，390-410℃时发车；
2)高碳珠光体钢轨钢控温缓冷工艺曲线
当采用液态定氢仪测量钢液氢含量大于0.00025％的情况下，采用铸坯缓冷；铸坯下线后立即进缓冷坑，之后开始升温，在12小时内，缓冷坑内温度升至700℃后开始保温，保温目标为650℃，保温12小时后，开盖空冷6小时，390-410℃时发车。
2.根据权利要求1所述的重轨钢坯控温缓冷装置，其特征在于：所述高温岩棉耐大于1200℃的高温。
3.根据权利要求1所述的重轨钢坯控温缓冷装置，其特征在于：两个工艺均是400℃时发车。
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