CN115449591A - 一种低氧地铁车轴用钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车轴用钢生产领域，一种低氧地铁车轴用钢的制备方法，采用电炉+钢包精炼炉LF+真空精炼炉VD+电渣重熔工艺；所述电渣重熔时，实际渣料采用CaF2与Al2O3的质量比等于7：3的基础渣料，在所述基础渣料中加入MgO和铝粉，然后在550‑650℃烘烤2‑4小时，其中所述MgO的质量占CaF2与Al2O3的总质量的4.5‑5.5%，所述铝粉的粒度为Ф0.1‑0.2mm，所述铝粉的质量占CaF2与Al2O3的总质量的5‑8%。本发明制备的低氧地铁车轴用钢的[O]含量＜12×10‑6。氧化夹杂物尺寸小于10μm，且呈球状。
Description
技术领域
本发明涉及车轴用钢生产领域，特别是涉及一种低氧地铁车轴用钢的制备方法。
背景技术
车轴是铁路列车重要的承重构件之一，其质量可靠性直接关系到铁道列车的高速行车安全。钢中的氧及非金属氧化物会降低钢材的疲劳强度和冲击韧性，同时也是疲劳失效裂纹的发源地。更高要求地铁标准对钢质纯净度（夹杂物≤1.5级）及[O]含量要求非常高（≤15×10-6），若采用传统的“电炉+钢包精炼炉LF+真空精炼炉VD”的冶炼方式经常出现夹杂物＞1.5级的情况。为了制造满足更高标准的地铁车轴用钢，电渣工艺也是一种有效的方法。
电渣熔铸过程中，金属的熔化、精炼、结晶、成型等几道工序是在异型水冷结晶器（铸模）内同时进行的，由于金属材料受合理渣系有效的精炼，使金属中的非金属夹杂物、有害元素、有害气体大量去除，从而获得高纯度的熔铸件。同时由于铸件在水冷铸模内快速冷却顺序结晶，金属的组织致密、成分均匀，消除了机械和物理性质的异向性，低倍组织得到改善，一般铸件中常见的发纹、疏松、缩孔、夹渣、偏析等缺陷基本被消除，铸件性能提高。
电渣熔铸件的特点是不需要热变形而采用热处理就可以使之具有锻件性能，这是因为电渣熔铸金属化学成分均匀，组织致密，没有树枝偏析和带状偏析等缺陷，即使在晶界分布少量而均匀的杂质对其结构也没有影响。研究证实，只要对电渣熔铸件在热处理时增加一次均匀退火处理就可以消除电渣熔铸钢固有的“铸态断口”，从而发挥电渣熔铸钢性能潜力。
电渣重熔能有效去除钢中非金属夹杂物和脱硫。
但电渣工艺制造的地铁车轴钢往往存在电渣后增氧的问题，造成实物质量无法满足标准要求的损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何解决低氧地铁车轴用钢氧气含量不能满足要求的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种低氧地铁车轴用钢的制备方法，采用电炉+钢包精炼炉LF+真空精炼炉VD+电渣重熔工艺；所述电渣重熔时，实际渣料采用CaF2与Al2O3的质量比等于7：3的基础渣料，在所述基础渣料中加入MgO和铝粉，然后在550-650℃烘烤2-4小时，其中所述MgO的质量占CaF2与Al2O3的总质量的4.5-5.5%，所述铝粉的粒度为Ф0.1-0.2mm，所述铝粉的质量占CaF2与Al2O3的总质量的5-8%。
所述电炉+钢包精炼炉LF+真空精炼炉VD工艺完成后，使用初轧机轧制成电渣重熔所需的φ630mm-φ730mm的连铸圆坯电极坯，将电极坯预处理后，进行电渣重熔。
所述电极坯预处理是指，将电极坯进行表面修磨然后涂敷一层石灰粉；在所述表面修磨时单次的修磨量小于3mm，防止由于修磨时电极坯表面温度高而将表面再次氧化；石灰粉厚度为2-3mm，涂敷石灰粉后在120-150℃的低温下烘烤2小时，然后进行电渣重熔。
电渣重熔时，采用Ф650mm-Ф750mm的结晶器，化渣期电渣重熔炉采用最大大功率的电流电压，确保熔渣化清，且利于底部成型及符合既定的冶金渣量，过渡期10-20min内将设置电流运行至12-13KA区间，电压运行至68-70V区间，熔速按照570±30kg/h运行；中期电流运行至10-12KA区间，电压运行至64-68V区间，熔速继续按照570±30kg/h运行，最后补缩50-75min。
电渣重熔时，采用氩气保护，采用氧含量测量仪测量电渣重熔炉的氧气体积百分比浓度低于10%开始送电，整个电渣重熔过程，电渣重熔炉的氧气体积百分比浓度不高于16%。
电渣重熔后需要进行退火，退火时，升温到660±10℃，保温8-12h，然后以小于60℃/ h的速率冷却到小于500℃出炉。
本发明的有益效果是：本发明制备的低氧地铁车轴用钢的[O]含量＜12×10-6。氧化夹杂物尺寸小于10μm，且呈球状。
附图说明
图1是本发明实施例热处理示意图。
具体实施方式
本实施例是选用“电炉+LF+VD”工艺生产的φ690mm连铸EA4T车轴圆坯，分析连铸圆坯的原始[O]含量为10.5×10-6。
电极坯预处理
将φ690mm的连铸圆坯全面修磨，修磨时控制单次的修磨量小于3mm，防止由于修磨表面温度高而将表面再次氧化。修磨后见金属本色表，面无明显的氧化皮。
将修磨后的电极坯表面涂敷一层石灰粉，厚度3mm，并将其在150℃的低温下烘烤2小时。
通过以上工艺可以解决φ690mm的连铸圆坯表面氧化层导致氧含量过高的问题。
将表面经过特殊处理的电极坯焊接在假电极上。
配制电渣重熔用渣料，实际渣料采用CaF2与Al2O3的质量比等于7：3的基础渣料，在所述基础渣料中加入MgO和铝粉，然后在550-650℃烘烤3小时，其中所述MgO的质量占CaF2与Al2O3的总质量的4.5-5.5%，所述铝粉的粒度为Ф0.1-0.2mm，所述铝粉的质量占CaF2与Al2O3的总质量的5-8%。
电渣重熔
以Ф710mm结晶器为例，化渣期按照既定工艺运行，过渡期10-20min内将设置电流运行至12-13KA区间，电压运行至68-70V区间，熔速按照570±30kg/h运行；中期电流运行至10-12KA区间，电压运行至64-68V区间，熔速继续按照570±30kg/h运行，最后1小时电流电压按照补缩工艺运行，末端熔速及平台期按照补缩情况调整，补缩50-75min。
生产过程采用氩气保护，避免空气中氧、水分等对电渣锭成分的影响。电渣开始前，先行吹氩60-120min，氧化锆氧含量分析仪显示炉口保护罩氧气浓度低于10%开始送电；过程按照“除尘+吹氩+氧化锆氧含量分析仪数值”综合管控模式运行，过程炉口保护罩氧气浓度运行在10%-16%区间。
以下附图1工艺对电渣锭进行退火，避免表面开裂。
在原有炼钢工艺基础上，通过采用本发明方法，使钢的纯净度得到很好的提升，钢中氧含量稳定控制，各项质量指标大幅提升，达到了供货标准要求，拓展了海外市场，增强产品竞争力。
Claims (6)
1.一种低氧地铁车轴用钢的制备方法，其特征在于：采用电炉+钢包精炼炉LF+真空精炼炉VD+电渣重熔工艺；所述电渣重熔时，实际渣料采用CaF2与Al2O3的质量比等于7：3的基础渣料，在所述基础渣料中加入MgO和铝粉，然后在550-650℃烘烤2-4小时，其中所述MgO的质量占CaF2与Al2O3的总质量的4.5-5.5%，所述铝粉的粒度为Ф0.1-0.2mm，所述铝粉的质量占CaF2与Al2O3的总质量的5-8%。
2.根据权利要求1所述的一种低氧地铁车轴用钢的制备方法，其特征在于：所述电炉+钢包精炼炉LF+真空精炼炉VD工艺完成后，使用初轧机轧制成电渣重熔所需的φ630mm-φ730mm的连铸圆坯电极坯，将电极坯预处理后，进行电渣重熔。
3.根据权利要求2所述的一种低氧地铁车轴用钢的制备方法，其特征在于：所述电极坯预处理是指，将电极坯进行表面修磨然后涂敷一层石灰粉；在所述表面修磨时单次的修磨量小于3mm，防止由于修磨时电极坯表面温度高而将表面再次氧化；石灰粉厚度为2-3mm，涂敷石灰粉后在120-150℃的低温下烘烤2小时，然后进行电渣重熔。
4.根据权利要求2所述的一种低氧地铁车轴用钢的制备方法，其特征在于：电渣重熔时，采用Ф650mm-Ф750mm的结晶器，化渣期电渣重熔炉采用最大大功率的电流电压，确保熔渣化清，且利于底部成型及符合既定的冶金渣量，过渡期10-20min内将设置电流运行至12-13KA区间，电压运行至68-70V区间，熔速按照570±30kg/h运行；中期电流运行至10-12KA区间，电压运行至64-68V区间，熔速继续按照570±30kg/h运行，最后补缩50-75min。
5.根据权利要求2所述的一种低氧地铁车轴用钢的制备方法，其特征在于：电渣重熔时，采用氩气保护，采用氧含量测量仪测量电渣重熔炉的氧气体积百分比浓度低于10%开始送电，整个电渣重熔过程，电渣重熔炉的氧气体积百分比浓度不高于16%。
6.根据权利要求1所述的一种低氧地铁车轴用钢的制备方法，其特征在于：电渣重熔后需要进行退火，退火时，升温到660±10℃，保温8-12h，然后以小于60℃/ h的速率冷却到小于500℃出炉。
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