CN117587318A - 碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢铁冶金精炼技术领域，具体涉及一种碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法。为了降低重轨钢A类夹杂物评级，本发明提供一种碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法，该方法通过RH精炼时，进行碲或钙碲复合处理，改善重轨钢中硫化物的形态，碲或钙碲复合处理过程采用惰性气体软吹，增强钢包中钢液的循环，提升碲或钙碲复合处理效果，降低了A类夹杂物评级，提高钢的机械加工性能。

Description

碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金精炼技术领域，具体涉及一种碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法。
背景技术
重轨钢是一种高碳含量、高强度、细珠光体钢种。重轨钢中MnS夹杂物的存在能降低氢的危害，但尺寸超长的MnS夹杂也会造成夹杂物评级超标甚至超声波探伤不合格。MnS夹杂具有良好的变形能力，但对钢的热加工有不良影响，明显降低材料的横向性能。所以必须采取措施，促使MnS类夹杂物细微化转变，以高熔点、低塑性的单相或多相物质形式呈球状或纺锤形状尽早析出，从而避免大尺寸纯MnS的生成。
目前，重轨生产多采用钢水加钙处理使硫化物夹杂变性来改善钢材质量，钢水钙处理对脱氧、脱硫，改变夹杂物的形态，改善钢水浇注性能，保证浇注顺行，提高钢质均有明显效果，但钙处理仍存在一定的缺点，比如在钢中反应过剧烈。
有研究者采用碲对其他钢，比如轴承钢、钢轨钢或车轮钢中夹杂物进行处理，例如专利CN113913704A公开了一种碲-硫协同处理的铝脱氧钢及其制备方法和应用。碲-硫协同处理的铝脱氧钢为C 0.06％～0.09％、Al 0.01％～0.02％、Si 0.01％～0.03％、Mn 1.0％～1.5％、S 0.08％～0.1％、P 0.045％～0.055％、Te 0.04％～0.15％。其制备方法包括：将铁水进行转炉冶炼，出钢过程中进行脱氧合金化；进行LF精炼，加入硫铁合金和碲线，然后连铸得到碲-硫协同处理的铝脱氧钢。但该专利提供的碲-硫协同处理的铝脱氧钢，目的是限制氧化铝的聚集长大，增加切削润滑性，避免了水口结瘤问题，不涉及对硫化物的改性。
又比如专利CN114250417A公开了一种含碲中碳高硫易切削钢、盘条及盘条的生产方法，该含碲中碳高硫易切削钢，其化学成分按质量百分数计包括：C：0.40～0.50％，Si：0.10～0.4％，Mn：1.3～1.7％，P：0～0.025％，S：0.24～0.33％，Al：0.001～0.008％，Pb：0.001～0.005％，Te：0.005～0.03％，Ca：0.0001～0.0005％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质；其中Mn、S、Te质量百分比满足如下关系式：Mn/Te：43～300，Te/S：0.015～0.125。该易切削钢的制备方法，包括所述碲改质处理，RH处理结束后，向钢水中喂入含碲包芯线1.45～8m/t，喂线速度166～189m/min，喂线角度75°～105°。该易切削钢中均匀弥散分布夹杂物主要为：I类MnS、I类MnTe及二者复合的夹杂物，材料塑性提高，改善连铸、热轧及后续拉拔、热锻、切削等加工过程极易出现开裂等问题，提高断后伸长率、断面收缩率，提高切削性能。但该专利通过碲改质处理改性易切削钢中的硫化物夹杂，主要是改善钢的切削性能，针对中碳高硫易切削钢，不涉及重轨钢。
CN115161562A公开了一种碲处理的铝脱氧钢及其制备方法，其提供的碲处理的铝脱氧钢，生成碲化锰包裹氧化铝的复合夹杂物，避免了因氧化铝等高熔点夹杂物导致水口结瘤以及因为氧化铝夹杂导致应力集中，而引起服役寿命下降的问题。但该专利主要针对铝脱氧钢，铝含量高，形成碲化锰包裹氧化铝的复合夹杂物，主要为改善水口结瘤，碲含量的加入量控制非常重要，较难控制其生成物。
CN116200663A公开了一种易加工非调质曲轴钢及其制备方法，该专利提供的易加工非调质曲轴钢具有良好的切削性能、易加工性能，还具有良好的质量，提高其合格率。但该专利在RH精炼后喂入碲线，没有采用软吹，碲处理效果较差。
发明内容
为了降低重轨钢A类夹杂物评级，本发明提供一种碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法。通过RH精炼时，进行碲或钙碲复合处理，改善重轨钢中硫化物的形态，碲或钙碲复合处理过程采用钢包底吹氩，增强钢包中钢液的循环，提升碲或钙碲复合处理效果，降低A类夹杂物评级，提高钢的机械加工性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法，包括以下步骤：
钢水经转炉冶炼、LF精炼后，到达RH精炼时，分析钢水成分，确保S含量＜0.08wt％，然后进行RH精炼，在RH精炼结束前3～4min进行碲或钙碲复合处理，并进行惰性气体软吹，结束RH精炼后，采用常规连铸及后续工艺，制备成重轨钢。
其中，所述重轨钢的化学成分按质量百分比包括：C：0.60％～0.82％，Si：0.15％～0.35％，Mn：0.70％～1.00％，P：0～0.035％，S：0～0.045％，Te：0.003～0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。
其中，所述碲或钙碲复合物的加入方式是用喂丝机将碲或钙碲包芯线喂入钢液。
其中，所述碲或钙碲复合物加入量根据S含量添加，Te/S控制比例为0.01～0.1。
优选地，所述钙碲复合物中包括：Ca≥50wt％，Te≥15wt％，Fe＜35wt％。
其中，碲或钙碲复合处理过程要进行钢包底吹氩操作。
其中，所述钢包底吹氩采用双孔底吹氩，底吹氩流量控制在80～100NL/min。
其中，冶炼过程钢包渣厚度控制在200～300mm，确保底吹氩搅动钢液，且保证钢液面不裸露。
本发明还提供上述处理方法制备的重轨钢。
有益效果：本发明在生产重轨钢的工艺过程中，在RH精炼时采用碲或钙碲复合处理，改善重轨钢中硫化物的形态，使MnS夹杂物球化，减少MnS夹杂的危害，提升钢质量；碲或钙碲复合处理过程采用钢包底吹氩，增强钢包中钢液的循环，提升碲或钙碲复合处理效果，降低A类夹杂物评级，提高钢的机械加工性能；而且由于单纯钙处理反应较剧烈，采用钙碲复合处理，成本更低，通过加强搅拌，还能提升碲收得率。
具体实施方式
为了降低重轨钢A类夹杂物评级，本发明提供一种碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法，具体包括以下步骤：
钢水经转炉冶炼、LF精炼后，到达RH精炼时，分析钢水成分，确保S含量＜0.08wt％，然后进行RH精炼，在RH精炼结束前3～4min用喂丝机将碲或钙碲包芯线喂入钢液，Te/S控制比例为0.01～0.1，并进行双孔底吹氩，底吹氩流量控制在80～100NL/min，冶炼过程钢包渣厚度控制在200～300mm，确保底吹氩搅动钢液，且保证钢液面不裸露，结束RH精炼后，采用常规连铸及后续工艺，制备成重轨钢。
上述方法中，碲或钙碲复合处理过程采用惰性气体软吹，优选采用钢包底吹氩，能增强钢包中钢液的循环，提升碲或钙碲复合处理效果，降低A类夹杂物评级，提高钢的机械加工性能。
上述方法中，通过引入碲或钙碲复合物，钢中的MnS夹杂被改性，形成了Mn-Te-S或Mn-Ca-Te-S复合夹杂，重轨钢中硫化物的形态被改善，降低A类夹杂物评级，提高钢的机械加工性能。
上述方法中，确保S含量＜0.08wt％，然后进行RH精炼，目的在于重轨钢要控制MnS夹杂，S含量过高会导致A类夹杂物评级超标。
上述方法中，在RH精炼结束前3～4min进行碲或钙碲复合处理好处在于确保碲或钙碲有一定的反应时间。
上述方法中，相比于单纯的钙处理，反应较平缓，采用钙碲复合处理，能减少硫化钙夹杂物对钢液可浇性的影响。
上述方法中，制备的重轨钢的化学成分按质量百分比包括：C：0.60％～0.82％，Si：0.15％～0.35％，Mn：0.70％～1.00％，P：0～0.035％，S：0～0.045％，Te：0.003～0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1碲处理改性重轨钢中夹杂物的方法
对于120t钢包，生产重轨钢，钢成分按质量百分比计，包括：C：0.72％，Si：0.22％，Mn：0.76％，P：0.014％，S：0.035％，Te：0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。
(1)钢水经转炉冶炼-LF精炼，到达RH精炼工序后，进行测温取样，分析钢水成分，确保硫质量百分含量在0.08％以下；
(2)插入管进入钢液后，RH开始正常处理操作；
(3)根据进站钢液成分进行合金化；
(4)RH真空处理14min后，结束真空处理；
(5)根据进站S含量喂入碲线进行碲处理，Te/S控制比例为0.08即可，同时开启双孔底吹氩进行软吹，底吹氩流量选择80NL/min；
(6)软吹3min后，RH处理结束。
采用该方式，MnS夹杂被改性，形成了Mn-Te-S复合夹杂，重轨钢中硫化物的形态被改善，降低A类夹杂物评级，提高钢的机械加工性能。
实施例2碲处理改性重轨钢中夹杂物的方法
对于150t钢包，生产重轨钢，按质量百分比计包括：C：0.72％，Si：0.22％，Mn：0.76％，P：0.014％，S：0.035％，Te：0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。
(1)钢水经转炉冶炼-LF精炼，到达RH精炼工序后，进行测温取样，分析钢水成分，确保硫质量百分含量在0.08％以下；
(2)插入管进入钢液后，RH开始正常处理操作；
(3)根据进站钢液成分进行合金化；
(4)RH真空处理14min后，结束真空处理；
(5)根据进站S含量喂入碲线进行碲处理，Te/S控制比例为0.08即可，同时开启双孔底吹氩进行软吹，底吹氩流量选择100NL/min；
(6)软吹4min后，RH处理结束。
采用该方式，MnS夹杂被改性，形成了Mn-Te-S复合夹杂，重轨钢中硫化物的形态被改善，降低A类夹杂物评级，提高钢的机械加工性能。
实施例3钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法
对于120t钢包，生产重轨钢，按质量百分比计包括：C：0.72％，Si：0.22％，Mn：0.76％，P：0.014％，S：0.035％，Te：0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。
(1)钢水经转炉冶炼-LF精炼，到达RH精炼工序后，进行测温取样，分析钢水成分，确保硫质量百分含量在0.08％以下；
(2)插入管进入钢液后，RH开始正常处理操作；
(3)根据进站钢液成分进行合金化；
(4)RH真空处理14min后，结束真空处理；
(5)根据进站S含量喂入钙碲线(Ca≥50wt％，Te≥15wt％，Fe＜35wt％)进行钙碲处理，Te/S控制比例为0.08即可，同时开启双孔底吹氩进行软吹，底吹氩流量选择80NL/min；
(6)软吹3min后，RH处理结束。
采用该方式，MnS夹杂被改性，形成了Mn-Ca-Te-S复合夹杂，重轨钢中硫化物的形态被改善，降低A类夹杂物评级，提高钢的机械加工性能。
实施例4钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法
对于150t钢包，生产重轨钢，按质量百分比计包括：C：0.72％，Si：0.22％，Mn：0.76％，P：0.014％，S：0.035％，Te：0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。
(1)钢水经转炉冶炼-LF精炼，到达RH精炼工序后，进行测温取样，分析钢水成分，确保硫质量百分含量在0.08％以下；
(2)插入管进入钢液后，RH开始正常处理操作；
(3)根据进站钢液成分进行合金化；
(4)RH真空处理14min后，结束真空处理；
(5)根据进站S含量喂入钙碲线(Ca≥50wt％，Te≥15wt％，Fe＜35wt％)进行钙碲处理，Te/S控制比例为0.08即可，同时开启双孔底吹氩进行软吹，底吹氩流量选择100NL/min；
(6)软吹4min后，RH处理结束。
采用该方式，MnS夹杂被改性，形成了Mn-Ca-Te-S复合夹杂，重轨钢中硫化物的形态被改善，降低A类夹杂物评级，提高钢的机械加工性能。

Claims (9)

1.碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法，其特征在于：包括以下步骤：
钢水经转炉冶炼、LF精炼后，到达RH精炼时，分析钢水成分，确保S含量＜0.08wt％，然后进行RH精炼，在RH精炼结束前3～4min进行碲或钙碲复合处理，并进行惰性气体软吹，结束RH精炼后，采用常规连铸及后续工艺，制备成重轨钢。
2.根据权利要求1所述的碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法，其特征在于：所述重轨钢的化学成分按质量百分比包括：C：0.60％～0.82％，Si：0.15％～0.35％，Mn：0.70％～1.00％，P：0～0.035％，S：0～0.045％，Te：0.003～0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法，其特征在于：所述碲或钙碲复合物的加入方式是用喂丝机将碲或钙碲包芯线喂入钢液。
4.根据权利要求3所述的碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法，其特征在于：所述碲或钙碲复合物加入量根据S含量添加，Te/S控制比例为0.01～0.1。
5.根据权利要求1所述的碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法，其特征在于：所述钙碲复合物中包括：Ca≥50wt％，Te≥15wt％，Fe＜35wt％。
6.根据权利要求1所述的碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法，其特征在于：碲或钙碲复合处理过程要进行钢包底吹氩操作。
7.根据权利要求6所述的碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法，其特征在于：所述钢包底吹氩采用双孔底吹氩，底吹氩流量控制在80～100NL/min。
8.根据权利要求1所述的碲或钙碲复合处理改性重轨钢中夹杂物的方法，其特征在于：冶炼过程钢包渣厚度控制在200～300mm，确保底吹氩搅动钢液，且保证钢液面不裸露。
9.权利要求1～8任一项所述方法制备的重轨钢。
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