CN116254453A - 一种美标中强度钢轨的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了美标中强度钢轨的冶炼方法，上述钢轨钢坯材料以质量百分计其化学成分包括：C：0.70～0.85；Si：0.30～0.57；Mn：0.9～1.18；P≤0.020；S≤0.020；Cr：0.10～0.3；余量为Fe及杂质；其冶炼工艺包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、VD真空脱气、连铸以及钢坯检验方法。铸坯硫印为0.5级，低倍中心疏松为0.5和1级，中心裂纹0.5级，其余为0或0.5级，铸坯质量良好。钢轨C、Mn元素偏析指数基本都在0.95～1.05之间，C、Mn元素偏析相对同步，各位置含量波动较小。

Description

一种美标中强度钢轨的冶炼方法
技术领域
本发明涉及冶金材料领域，尤其涉及一种美标中强度钢轨的冶炼方法。
背景技术
上世纪60年代铁路高速化以来，在世界范围内形成了对既有铁路列车提速的高潮，并逐渐成为一种共同的趋势。关于提速条件下钢轨的选用及与运量和速度的关系，一些主要发达国家都制定了相关规定，如美国、法国、德国、日本等。由于铁路运速的发展和钢轨生产技术的提高，许多新的钢轨标准随之产生，这些新的标准对钢轨质量提出了更高要求，钢轨逐渐朝着强韧化和纯净化方向发展。
为适应美洲铁路重载耐磨的要求，需要尽快研制出轨头踏面硬度在350HB以上，且Rm≥155ks i(1065MPa)，Rp0.2≥105ks i(723MPa)，延伸率不低于10％的新版美标碳素标准中强度钢轨，满足出口美洲钢轨的需求。在新钢种的开发上，应向更高强度级别的钢轨方向发展，同时注重钢轨强度与韧性的配合，在提高强度的同时，提高钢轨的韧性塑性，以提高钢轨的综合使用性能。因此有必要在分析新美标中强度I S350HB钢轨化学元素及工艺参数对组织性能影响的基础上，通过冶金、连铸及控轧控冷全流程系统研究，进而实现美标350HB钢轨的质量稳定控制。为扩大美标钢轨市场奠定了良好的基础，通过开发新美标IS350HB钢轨铁路运输在国民经济建设中的地位举足轻重，并日益向着大运量和高效化的方向快速发展。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种美标中强度钢轨的冶炼方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种美标中强度钢轨的冶炼方法，包括：
1)铁水预处理
铁水经脱硫预处理，要求P≤0.120％，S≤0.030％；采用麦窑白灰，控制入炉废钢和生铁块的磷、硫含量；
2)转炉冶炼
出转炉冶炼：出钢C含量为0.1-0.2％，出钢温度为1600-1630℃；出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣没有结坨现象；
3)LF炉精炼
LF炉精炼：LF炉主要任务是加入合金，使化学成分满足设计成分范围，采用硅钙钡脱氧，LF精炼加入硅铁、低吕硅钙钡和中碳铬铁，加热时间20-25mi n，离位温度1560-1600℃，LF离位成分满足设计成分要求；
4)VD真空脱气
VD真空脱气：VD真空脱气使钢水中气体含量降低，深真空脱气时间13-17mi n，真空脱气后软吹时间16-22mi n，软吹过程氩气流量稳定，钢液蠕动并无裸露；
5)连铸
连铸：铸坯尺寸280mm×380mm，连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，液相线温度1450-1480℃，过热度ΔT：26-32℃；二冷段采用超弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.6-0.7m/mi n，开启铸机电磁搅拌和轻压下，铸坯质量良好。
进一步的，所述硅铁采用低铝硅铁。
进一步的，所述钢轨的钢坯材料以质量百分计其化学成分包括：C：0.70～0.85％；S i：0.30～0.57％；Mn：0.9～1.18％；P≤0.020％；S≤0.020％；Cr：0.10～0.3％；余量为Fe及不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
铸坯硫印为0.5级，低倍中心疏松为0.5和1级，中心裂纹0.5级，其余为0或0.5级，铸坯质量良好。
钢轨C、Mn元素偏析指数基本都在0.95～1.05之间，C、Mn元素偏析相对同步，各位置含量波动较小。
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I S钢轨钢铸坯热酸照片；
图2为I S钢轨钢坯C、Mn成分偏析。
具体实施方式
一种美标中强度钢轨的冶炼方法，包括：
1)铁水预处理
铁水经脱硫预处理，要求P≤0.120％，S≤0.030％。采用麦窑白灰，控制入炉废钢和生铁块的磷、硫含量。硅铁采用低铝硅铁，其它原材料及合金要符合各自标准要求，具体入转炉铁水情况见表1。
表1高碳钢轨转炉冶炼铁水情况
Figure BDA0004070291820000041
2)转炉冶炼
出转炉冶炼：出钢C含量为0.15％，出钢温度为1615℃。出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣没有结坨现象，转炉冶炼工艺表见表2。
表2高碳钢轨转炉冶炼工艺表
Figure BDA0004070291820000042
3)LF炉精炼
LF炉精炼：LF炉主要任务是加入合金，使化学成分满足设计成分范围，采用硅钙钡脱氧，LF精炼加入硅铁、(低吕硅钙钡)和中碳铬铁，加热时间22mi n，离位温度1580℃，LF离位成分满足设计成分要求。
4)VD真空脱气
VD真空脱气：VD真空脱气使钢水中气体含量降低，深真空脱气时间15mi n，真空脱气后软吹时间19mi n，软吹过程氩气流量稳定，钢液蠕动并无裸露；VD工艺具体如下表所示：
Figure BDA0004070291820000043
5)连铸
连铸：铸坯尺寸280mm×380mm，连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，液相线温度1464℃，过热度ΔT：29℃。二冷段采用超弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.65m/mi n，开启铸机电磁搅拌和轻压下，铸坯质量良好。成品成分见表3。
表3高碳钢轨钢铸坯成分％
Figure BDA0004070291820000051
6)硫印和热酸
高碳钢轨钢坯中流坯号102#和602#两块铸坯进行硫印和热酸检验，检验结果见图1、表4和表5。
表4I S钢轨钢铸坯硫印检验结果(级)
中心偏析 中心裂纹 中间裂纹 皮下裂纹 角部裂纹 夹杂物
22904300-102 0 0.5 0 0 0 0.5
22904300-602 0 0.5 0 0 0 0.5
表5I S铸坯热酸检验结果(级)
Figure BDA0004070291820000052
铸坯硫印为0.5级，低倍中心疏松为0.5和1级，中心裂纹0.5级，其余为0或0.5级，铸坯质量良好。
7)化学成分偏析
取试样进行成分偏析检验，每隔20mm取一点。(E外弧)。
由图2可知，I S350钢轨C、Mn元素偏析指数基本都在0.95～1.05之间，C、Mn元素偏析相对同步，各位置含量波动较小。
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)

1.一种美标中强度钢轨的冶炼方法，其特征在于：包括：
1)铁水预处理
铁水经脱硫预处理，要求P≤0.120％，S≤0.030％；采用麦窑白灰，控制入炉废钢和生铁块的磷、硫含量；
2)转炉冶炼
出转炉冶炼：出钢C含量为0.1-0.2％，出钢温度为1600-1630℃；出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣没有结坨现象；
3)LF炉精炼
LF炉精炼：LF炉主要任务是加入合金，使化学成分满足设计成分范围，采用硅钙钡脱氧，LF精炼加入硅铁、低吕硅钙钡和中碳铬铁，加热时间20-25min，离位温度1560-1600℃，LF离位成分满足设计成分要求；
4)VD真空脱气
VD真空脱气：VD真空脱气使钢水中气体含量降低，深真空脱气时间13-17min，真空脱气后软吹时间16-22min，软吹过程氩气流量稳定，钢液蠕动并无裸露；
5)连铸
连铸：铸坯尺寸280mm×380mm，连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，液相线温度1450-1480℃，过热度ΔT：26-32℃；二冷段采用超弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.6-0.7m/min，开启铸机电磁搅拌和轻压下，铸坯质量良好。
2.根据权利要求1所述的美标中强度钢轨的冶炼方法，其特征在于：所述硅铁采用低铝硅铁。
3.根据权利要求1所述的美标中强度钢轨的冶炼方法，其特征在于：所述钢轨的钢坯材料以质量百分计其化学成分包括：C：0.70～0.85％；Si：0.30～0.57％；Mn：0.9～1.18％；P≤0.020％；S≤0.020％；Cr：0.10～0.3％；余量为Fe及不可避免的杂质。
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