CN112481545A - 一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法 - Google Patents

一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法，包括铁水预脱硫、转炉冶炼、RH精炼、LF精炼工序，其特征在于，转炉冶炼工序，出钢过程中添加炉渣改制剂，控制渣中FeO≤5wt％，采用锰铁、增碳剂进行脱氧合金化，转炉冶炼后，钢液在RH炉进行真空处理，真空处理后，将钢液在LF炉进行精炼。本发明重轨钢轧制成60kg/m的钢轨，夹杂物检测A类0.5～1.5级，B类、C类及D类均不高于0.5级，钢轨低倍检验合格，氧、氮、氢等其他检测指标完全满足铁路标准要求。

Description

一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法。
背景技术
钢轨是铁路轨道的主要组成部件，它的功用在于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上；钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面；在电气化铁道或自动闭塞区段，钢轨还可兼做轨道电路之用。随着铁路运输的迅猛发展，对钢轨的质量提出苛刻要求，为了满足钢轨高的质量要求，目前钢轨用钢主要采用转炉或电炉初炼、LF精炼、RH精炼、连铸的工艺流程生产，如专利CN104975136A提供了一种重轨钢夹杂物的控制方法，专利CN104975130A一种控制重轨钢纯净度的方法。此类工艺的主要缺点为不能发挥钢中碳含量高的优势，利用钢中的碳进行脱氧，由此造成脱氧剂消耗量大，生产成本高且钢中夹杂物多、难以去除的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法，保证了钢水高洁净度，又实现了低成本生产。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法，包括铁水预脱硫、转炉冶炼、RH精炼、LF精炼工序，其特征在于，转炉冶炼工序，出钢过程中添加炉渣改制剂，控制渣中FeO≤5wt％，采用锰铁、增碳剂进行脱氧合金化，转炉冶炼后，钢液在RH炉进行真空处理，真空处理后，将钢液在LF炉进行精炼。
相对于常规铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼工序、RH精炼的炼钢工艺顺序，本发明采用铁水预脱硫、转炉冶炼、RH精炼、LF精炼的工艺顺序，实现了钢液的高洁净度，同时成本较低。
本发明转炉冶炼工序出钢过程中加入锰铁和增碳剂对初炼钢水进行弱脱氧，出钢过程中添加炉渣改制剂，控制渣中FeO≤5wt％，在RH真空处理中能够利用钢水本身高的碳含量实现碳脱氧，脱氧产物为气态的CO迅速排出钢液，既可以降低钢中氧含量，又可以减少价格相对昂贵脱氧合金的消耗量同时减少了脱氧产物在钢中残留形成夹杂物的缺陷。在LF精炼工序通过造白渣继续对钢水进行脱氧处理，同时利用LF精炼过程的软吹氩作用促进夹杂物充分上浮至炉渣中。
优选的，所述转炉冶炼工序，冶炼终点钢液中C≥0.07wt%，渣中FeO含量≤15wt％，出钢温度1650～1700℃。
优选的，脱氧合金化过程钢包底吹氩气进行弱搅拌，避免使钢包内钢水剧烈沸腾。
优选的，所述RH炉真空处理，真空度≤100Pa，真空处理时间≥12分钟。
优选的，所述LF精炼工序，造白渣，白渣二元碱度CaO/SiO2为1.0-2.5，保持白渣时间≥15分钟。
优选的，造白渣过程依次向钢包内加入活性石灰、碳化硅、硅灰石、石英砂、萤石、铝粒。
优选的，LF精炼结束对钢液进行软吹氩气，软吹时间5～10分钟。
优选的，所述转炉冶炼工序，可以用电炉冶炼代替转炉冶炼。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明可以实现高速轨用钢的高洁净度，能够规模化应用于炼钢过程中，不额外增加生产成本，操作简便、效果稳定。相比传统炼钢工艺，本发明冶炼每炉钢可以节省10-25min，成本降低70-150元/吨钢，有效地提高钢轨产品的质量及社会、经济效益。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
冶炼钢种为U71MnG的钢轨钢，包括铁水预脱硫、转炉冶炼、RH精炼、LF精炼工序，转炉冶炼工序，冶炼终点钢液中C含量0.07wt%，渣中FeO含量15wt％，出钢温度1700℃，出钢过程中添加炉渣改制剂，渣中FeO含量为5wt％，采用锰铁、增碳剂进行脱氧合金化，脱氧合金化过程钢包底吹氩气进行弱搅拌，避免使钢包内钢水剧烈沸腾。转炉冶炼后，钢液在RH炉进行精炼，RH炉真空处理过程，真空度100Pa，真空处理时间13分钟，真空处理后，将钢液在LF炉进行精炼，精炼过程依次向钢包内加入活性石灰、碳化硅、硅灰石、石英砂、萤石、铝粒造白渣，白渣二元碱度CaO/SiO2为1.2，保持白渣时间16分钟，LF精炼结束对钢液进行软吹氩气，软吹时间10分钟。
实施例2
冶炼钢种为U71MnG的钢轨钢，包括铁水预脱硫、转炉冶炼、RH精炼、LF精炼工序，转炉冶炼工序，冶炼终点钢液中C含量0.08wt%，渣中FeO含量14wt％，出钢温度1691℃，出钢过程中添加炉渣改制剂，渣中FeO含量为4.8wt％，采用锰铁、增碳剂进行脱氧合金化，脱氧合金化过程钢包底吹氩气进行弱搅拌，避免使钢包内钢水剧烈沸腾。转炉冶炼后，钢液在RH炉进行精炼，RH炉真空处理过程，真空度93Pa，真空处理时间14分钟，真空处理后，将钢液在LF炉进行精炼，精炼过程依次向钢包内加入活性石灰、碳化硅、硅灰石、石英砂、萤石、铝粒造白渣，白渣二元碱度CaO/SiO2为1.0，保持白渣时间15分钟，LF精炼结束对钢液进行软吹氩气，软吹时间9分钟。
实施例3
冶炼钢种为U75VG的钢轨钢，包括铁水预脱硫、转炉冶炼、RH精炼、LF精炼工序，转炉冶炼工序，冶炼终点钢液中C含量0.12wt%，渣中FeO含量12wt％，出钢温度1659℃，出钢过程中添加炉渣改制剂，渣中FeO含量为4wt％，采用锰铁、增碳剂进行脱氧合金化，脱氧合金化过程钢包底吹氩气进行弱搅拌，避免使钢包内钢水剧烈沸腾。转炉冶炼后，钢液在RH炉进行精炼，RH炉真空处理过程，真空度67Pa，真空处理时间12分钟，真空处理后，将钢液在LF炉进行精炼，精炼过程依次向钢包内加入活性石灰、碳化硅、硅灰石、石英砂、萤石、铝粒造白渣，白渣二元碱度CaO/SiO2为2.5，保持白渣时间17分钟，LF精炼结束对钢液进行软吹氩气，软吹时间5分钟。
实施例4
冶炼钢种为U75VG的钢轨钢，包括铁水预脱硫、转炉冶炼、RH精炼、LF精炼工序，转炉冶炼工序，冶炼终点钢液中C含量0.11wt%，渣中FeO含量10wt％，出钢温度1650℃，出钢过程中添加炉渣改制剂，渣中FeO含量为4.6wt％，采用锰铁、增碳剂进行脱氧合金化，脱氧合金化过程钢包底吹氩气进行弱搅拌，避免使钢包内钢水剧烈沸腾。转炉冶炼后，钢液在RH炉进行精炼，RH炉真空处理过程，真空度89Pa，真空处理时间12.5分钟，真空处理后，将钢液在LF炉进行精炼，精炼过程依次向钢包内加入活性石灰、碳化硅、硅灰石、石英砂、萤石、铝粒造白渣，白渣二元碱度CaO/SiO2为2.3，保持白渣时间16.3分钟，LF精炼结束对钢液进行软吹氩气，软吹时间6分钟。
实施例5
冶炼钢种为900A的钢轨钢，包括铁水预脱硫、转炉冶炼、RH精炼、LF精炼工序，转炉冶炼工序，冶炼终点钢液中C含量0.10wt%，渣中FeO含量13wt％，出钢温度1679℃，出钢过程中添加炉渣改制剂，渣中FeO含量为4.5wt％，采用锰铁、增碳剂进行脱氧合金化，脱氧合金化过程钢包底吹氩气进行弱搅拌，避免使钢包内钢水剧烈沸腾。转炉冶炼后，钢液在RH炉进行精炼，RH炉真空处理过程，真空度73Pa，真空处理时间13.2分钟，真空处理后，将钢液在LF炉进行精炼，精炼过程依次向钢包内加入活性石灰、碳化硅、硅灰石、石英砂、萤石、铝粒造白渣，白渣二元碱度CaO/SiO2为1.8，保持白渣时间16.7分钟，LF精炼结束对钢液进行软吹氩气，软吹时间7.5分钟。
实施例6
冶炼钢种为900A的钢轨钢，包括铁水预脱硫、转炉冶炼、RH精炼、LF精炼工序，转炉冶炼工序，冶炼终点钢液中C含量0.09wt%，渣中FeO含量11wt％，出钢温度1671℃，出钢过程中添加炉渣改制剂，渣中FeO含量为4.2wt％，采用锰铁、增碳剂进行脱氧合金化，脱氧合金化过程钢包底吹氩气进行弱搅拌，避免使钢包内钢水剧烈沸腾。转炉冶炼后，钢液在RH炉进行精炼，RH炉真空处理过程，真空度78Pa，真空处理时间13.7分钟，真空处理后，将钢液在LF炉进行精炼，精炼过程依次向钢包内加入活性石灰、碳化硅、硅灰石、石英砂、萤石、铝粒造白渣，白渣二元碱度CaO/SiO2为2.0，保持白渣时间17.2分钟，LF精炼结束对钢液进行软吹氩气，软吹时间8分钟。
实施例7
冶炼钢种为900A的钢轨钢，包括铁水预脱硫、电炉冶炼、RH精炼、LF精炼工序，电炉冶炼工序，冶炼终点钢液中C含量0.07wt%，渣中FeO含量14.5wt％，出钢温度1683℃，出钢过程中添加炉渣改制剂，渣中FeO含量为4.4wt％，采用锰铁、增碳剂进行脱氧合金化，脱氧合金化过程钢包底吹氩气进行弱搅拌，避免使钢包内钢水剧烈沸腾。电炉冶炼后，钢液在RH炉进行精炼，RH炉真空处理过程，真空度61Pa，真空处理时间15分钟，真空处理后，将钢液在LF炉进行精炼，精炼过程依次向钢包内加入活性石灰、碳化硅、硅灰石、石英砂、萤石、铝粒造白渣，白渣二元碱度CaO/SiO2为1.5，保持白渣时间18分钟，LF精炼结束对钢液进行软吹氩气，软吹时间7分钟。
实施例1～7相应炉次重轨钢轧制成60kg/m的钢轨，按照GB/T 10561-2005/ISO4967:1998(E)《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》进行夹杂物检验评级，夹杂物检测A类0.5～1.5级，B类、C类及D类均不高于0.5级，钢轨低倍检验合格，氧、氮、氢等其他检测指标完全满足铁路标准要求。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法，包括铁水预脱硫、转炉冶炼、RH精炼、LF精炼工序，其特征在于，转炉冶炼工序，出钢过程中添加炉渣改制剂，控制渣中FeO≤5wt％，采用锰铁、增碳剂进行脱氧合金化，转炉冶炼后，钢液在RH炉进行真空处理，真空处理后，将钢液在LF炉进行精炼。
2.根据权利要求1所述的一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，冶炼终点钢液中C≥0.07wt%，渣中FeO含量≤15wt％，出钢温度1650～1700℃。
3.根据权利要求1所述的一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法，其特征在于，脱氧合金化过程钢包底吹氩气进行弱搅拌，避免使钢包内钢水剧烈沸腾。
4.根据权利要求1所述的一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法，其特征在于，所述RH炉真空处理，真空度≤100Pa，真空处理时间≥12分钟。
5.根据权利要求1所述的一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序，造白渣，白渣二元碱度CaO/SiO2为1.0-2.5，保持白渣时间≥15分钟。
6.根据权利要求5所述的一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法，其特征在于，造白渣过程依次向钢包内加入活性石灰、碳化硅、硅灰石、石英砂、萤石、铝粒。
7.根据权利要求1所述的一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法，其特征在于，LF精炼结束对钢液进行软吹氩气，软吹时间5～10分钟。
8.根据权利要求1－7任一项所述的一种高洁净度低成本高速轨用钢生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，可以用电炉冶炼代替转炉冶炼。
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