一种高速钢轨B类夹杂物的控制方法与流程

一种高速钢轨b类夹杂物的控制方法
技术领域
1.本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种高速钢轨b类夹杂物的控制方法。


背景技术：

[0002]“高速、重载、提高行车密度”成为当今铁路发展的大趋势，车速的提高，对钢轨的钢质要求也相应提高。传统工艺采用主要是在使用原材料上采取无铝工艺生产，但由于合金、原材料中都含有一定的残铝，而此部分残铝又完全进入到钢水中无法排除，形成al2o3夹杂物导致高速轨钢中b类夹杂物（氧化铝）增加，当高速钢轨中b类夹杂物含量超过标准上限要求时，只能被迫改成其他低要求钢轨品种，既影响了正常的生产计划，又增加了生产成本。
[0003]
常用的高速钢轨夹杂物控制措施如公开号为cn201510427458.x的 一种重轨钢夹杂物的控制方法，可以保证钢材夹杂物评级均小于或等于2.0级，该专利主要通过控制钢液中的s含量，进而促使各类夹杂物上浮，但仍然无法满足高速钢轨要求b类夹杂物评级小于1.0级的标准。
[0004]
申请号为cn201510789109.2一种高级别钢b类夹杂物控制方法，减少夹杂对钢种的危害，该专利方法通过转炉强化脱氧，精炼造还原渣、rh真空处理、连铸保护浇铸等措施，虽然可以控制b类夹杂物细系0.5级及以下水平，但是在转炉出钢过程中采用al加其它合金的方式进行脱氧，容易产生大型夹杂，进而造成成品探伤出现不合，而高速轨对探伤要求却是极其严格。
[0005]
申请号为cn201811003313.7降低无铝脱氧钢中b类夹杂物的方法，该发明通过工艺控制钢水终点氧含量及原辅料中铝的含量，实现钢中b类夹杂物的超标率的降低，在一定程度上满足了部分钢种对b类夹杂物的标准要求，但还是无法完全避免原辅料及耐材中al进入钢水进而形成b类夹杂。
[0006]
本发明针对此问题，通过在精炼过程加入铝制品进行钢水脱氧，生产塑性的非金属夹杂物，进而在轧制中使夹杂物呈弥散状，避免夹杂物影响成品钢材的使用。


技术实现要素：

[0007]
本发明所要解决的技术问题是提供一种高速钢轨中b类夹杂物的控制方法，粗系及细系b类夹杂物评级均在0.5级以下，不仅避免了转炉出钢过程中铝脱氧形成的大型非金属夹杂物，同时在精炼过程中生成含铝的塑性较强的非金属夹杂物，进而使非金属夹杂物在成品轧制过程中呈弥散状分布，有效避免了b类非金属夹杂物对高速钢轨在线服役性能的不利影响。
[0008]
按照传统的工艺要求及思路，控制b类非金属夹杂物最好的办法是减少al的来源，从原材料、耐材、合金等方面尽可能地杜绝al的加入。本发明却另辟蹊径，通过在精炼造渣过程中加入一定量的铝，使渣中保持一定量的al2o3，同时通过提升lf精炼渣碱度，利用al2o3和cao、sio2的反应，生产可塑性的2cao
·
al2o3·
sio2，经大压缩比轧制后，夹杂物呈弥
散分布。另外，随着lf顶渣碱度的提升，可进一步降低渣中的sio2至25%以下、全氧含量控制在5.0ppm以下，有效地减少大型夹杂物产生，促进细小夹杂物产生，减少成品钢轨ndt报伤，提升成品钢轨b类非金属夹杂物检验合格率。
[0009]
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种高速钢轨b类夹杂物的控制方法，所述控制方法为高速钢轨冶炼工艺，包括铁水脱硫处理、转炉吹炼、lf精炼、rh真空处理、大方坯连铸以及轧制工序；所述lf精炼工序，采用白灰、萤石、硅灰石造白渣，渣面添加脱氧剂强化脱氧，控制精炼渣中al2o3含量为20%～25%，二元碱度为3.0～3.5，白渣保持时间为10～15分钟。
[0010]
进一步的，所述转炉吹炼工序，脱硫铁水经过转炉冶炼后出钢合金化过程不加铝粒、铝块，只加碳粉、硅铁、锰铁、硅锰合金、钒铁中的任意一种或几种进行合金化，并根据钢水终点氧含量100～800ppm的不同范围，加入硅钙钡进行脱氧。
[0011]
进一步的，所述rh真空处理工序，lf精炼后钢水经rh真空处理后，软吹氩时间5～10分钟，软吹时氩气流量为50～110l/min，避免钢水液面裸露而氧化，取消任何形式的钙处理操作。
[0012]
进一步的，所述轧制工序，铸坯经过轧机大压缩比轧制成不同定尺长度的成品钢轨，压缩比12～15:1。
[0013]
进一步的，所述lf精炼工序，lf精炼结束后，精炼渣中的sio2含量≤25%，全氧含量≤5.0ppm。
[0014]
进一步的，所述大方坯连铸工序，rh真空处理后钢水静置直至上浇注平台，经过大方坯连铸机浇注成为高速轨钢铸坯，其中连铸拉速控制在0.65～0.75m/min，中包过热度控制在20～40℃。
[0015]
进一步的，所述转炉吹炼工序，加入硅钙钡进行脱氧，硅钙钡添加量为1.0～2.0kg/t钢；渣面添加脱氧剂为铝粒、铝粉、碳化硅、碳化钙、硅钙线中的任意一种或几种。
[0016]
进一步的，所述控制方法获得的高速钢轨b类非金属夹杂物级别为0～0.5级。
[0017]
进一步的，所述控制方法获得的高速钢轨b类非金属夹杂物级别，95%以上批次为0级。
[0018]
采用上述技术方案的有益效果在于：本发明不额外增加成本使得高速钢轨b类夹杂物得到有效控制，可将高速钢轨的b类夹杂物控制在0～0.5级水平，95%以上批次为0级，提高了产品质量为高速钢轨的生产提供了技术支持，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
[0019]
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0020]
实施例1冶炼钢种为u71mn的高速钢轨，炉容120吨，包括以下步骤：（1）脱硫铁水经过转炉冶炼后出钢合金化过程不加铝粒、铝块等合金，只加碳粉、硅铁、锰铁、硅锰合金进行合金化，转炉终点氧含量为100ppm，加入1.0kg/t的硅钙钡进行钢水脱氧。
[0021]
（2）lf精炼采用白灰、萤石、硅灰石造白渣，渣面添加铝粒、碳化硅、强化脱氧，控制精炼渣中al2o3含量在20%，二元碱度（cao/sio2）在3.0，白渣保持时间为10分钟。精炼结束
后，渣中的sio2含量23%，全氧含量4.0ppm。
[0022]
（3）lf精炼后钢水经rh真空处理后软吹氩时间5分钟，软吹时氩气流量为50l/min，避免钢水液面裸露而氧化，取消任何形式的钙处理操作。
[0023]
（4）软吹处理后钢水静置直至上浇注平台，经过断面为280mm
×
380mm大方坯连铸机浇注成为高速轨钢铸坯，其中连铸拉速为0.65m/min，中包过热度为20℃。
[0024]
（5）浇注成的高速轨钢铸坯，经过轧制比为14:1的轧制成不同定尺长度的钢轨。
[0025]
本实施例高速钢轨铸坯轧制成50kg/m、60kg/m及75kg/m的钢轨，检验高速钢轨成品钢轨b类夹杂物粗系及细系级别见表1。
[0026]
实施例2冶炼钢种为u75v的高速钢轨，炉容130吨，包括以下步骤：（1）脱硫铁水经过转炉冶炼后出钢脱氧合金化过程不加铝粒、铝块等合金，只加碳粉、硅铁、锰铁、硅锰合金、钒铁进行脱氧合金化，转炉终点氧含量为300ppm，加入1.5kg/t的硅钙钡进行钢水脱氧。
[0027]
（2）lf精炼采用白灰、萤石、硅灰石造白渣，渣面添加铝粉、碳化硅、硅钙线强化脱氧，控制精炼渣中al2o3含量在22%，二元碱度（cao/sio2）在3.2，白渣保持时间为12分钟。精炼结束后，渣中的sio2含量22%，全氧含量4.5ppm。
[0028]
（3）lf精炼后钢水经rh真空处理后软吹氩时间6分钟，软吹时氩气流量为60l/min，避免钢水液面裸露而氧化，取消任何形式的钙处理操作（4）软吹处理后钢水静置直至上浇注平台，经过断面为280mm
×
380mm大方坯连铸机浇注成为高速轨钢铸坯。其中连铸拉速为0.65m/min，中包过热度控制为30℃。
[0029]
（5）浇注成的高速轨钢铸坯，经过轧制比为14:1的轧制成不同定尺长度的钢轨。
[0030]
本实施例高速钢轨铸坯轧制成50kg/m、60kg/m及75kg/m的钢轨，检验高速钢轨成品钢轨b类夹杂物粗系及细系级别见表1。
[0031]
实施例3冶炼钢种为u71mn的高速钢轨，炉容130吨，包括以下步骤：（1）脱硫铁水经过转炉冶炼后出钢脱氧合金化过程不加铝粒、铝块等合金，只加碳粉、硅铁、锰铁、硅锰合金、钒铁进行脱氧合金化，转炉终点氧含量为400ppm，加入1.6kg/t的硅钙钡进行钢水脱氧。
[0032]
（2）lf精炼采用白灰、萤石、硅灰石造白渣，渣面添加铝粉、碳化硅、碳化钙强化脱氧，控制精炼渣中al2o3含量在23%，二元碱度（cao/sio2）在3.3，白渣保持时间为13分钟。精炼结束后，渣中的sio2含量22%，全氧含量4.3ppm。
[0033]
（3）lf精炼后钢水经rh真空处理后软吹氩时间7分钟，软吹时氩气流量为70l/min，避免钢水液面裸露而氧化，取消任何形式的钙处理操作。
[0034]
（4）软吹处理后钢水静置直至上浇注平台，经过断面为280mm
×
325mm大方坯连铸机浇注成为高速轨钢铸坯，其中连铸拉速为0.65m/min，中包过热度控制为40℃。
[0035]
（5）浇注成的高速轨钢铸坯，经过轧制比为14:1的轧制成不同定尺长度的钢轨。
[0036]
本实施例高速钢轨铸坯轧制成50kg/m、60kg/m及75kg/m的钢轨，检验高速钢轨成品钢轨b类夹杂物粗系及细系级别见表1。
[0037]
实施例4
冶炼钢种为900a的高速钢轨，炉容120吨，包括以下步骤：（1）脱硫铁水经过转炉冶炼后出钢脱氧合金化过程不加铝粒、铝块等合金，只加碳粉、硅铁、锰铁、硅锰合金、钒铁进行脱氧合金化，转炉终点氧含量为600ppm，加入1.7kg/t的硅钙钡进行钢水脱氧。
[0038]
（2）lf精炼采用白灰、萤石、硅灰石造白渣，渣面添加铝粉、碳化钙强化脱氧，控制精炼渣中al2o3含量在24%，二元碱度（cao/sio2）在3.5，白渣保持时间为15分钟。精炼结束后，渣中的sio2含量24%，全氧含量4.6ppm。
[0039]
（3）lf精炼后钢水经rh真空处理后软吹氩时间8分钟，软吹时氩气流量为80l/min，避免钢水液面裸露而氧化，取消任何形式的钙处理操作。
[0040]
（4）软吹处理后钢水静置直至上浇注平台，经过断面为280mm
×
380mm大方坯连铸机浇注成为高速钢轨铸坯，其中连铸拉速为0.70m/min，中包过热度控制为20℃。
[0041]
（5）浇注成的高速轨钢铸坯，经过轧制比为15:1的轧制成不同定尺长度的钢轨。
[0042]
本实施例高速钢轨铸坯轧制成50kg/m、60kg/m及75kg/m的钢轨，检验高速钢轨成品钢轨b类夹杂物粗系及细系级别见表1。
[0043]
实施例5冶炼钢种为r260高速钢轨，炉容150吨，包括以下步骤：（1）脱硫铁水经过转炉冶炼后出钢脱氧合金化过程不加铝粒、铝块等合金，只加碳粉、硅铁、锰铁、硅锰合金、钒铁进行脱氧合金化，转炉终点氧含量为700ppm，加入1.8kg/t的硅钙钡进行钢水脱氧。
[0044]
（2）lf精炼采用白灰、萤石、硅灰石造白渣，渣面添加铝粉、碳化硅、硅钙线强化脱氧，控制精炼渣中al2o3含量在25%，二元碱度（cao/sio2）在3.5，白渣保持时间为15分钟。精炼结束后，渣中的sio2含量25%，全氧含量5.0ppm。
[0045]
（3）lf精炼后钢水经rh真空处理后软吹氩时间9分钟，软吹时氩气流量为100l/min，避免钢水液面裸露而氧化，取消任何形式的钙处理操作。
[0046]
（4）软吹处理后钢水静置直至上浇注平台，经过断面为280mm
×
380mm大方坯连铸机浇注成为高速钢轨铸坯，其中连铸拉速为0.70m/min，中包过热度控制为30℃。
[0047]
（5）浇注成的高速轨钢铸坯，经过轧制比为13:1的轧制成不同定尺长度的钢轨。
[0048]
本实施例高速钢轨铸坯轧制成50kg/m、60kg/m及75kg/m的钢轨，检验高速钢轨成品钢轨b类夹杂物粗系及细系级别见表1。
[0049]
实施例6冶炼钢种为r260mn的高速钢轨，炉容120吨，包括以下步骤：（1）脱硫铁水经过转炉冶炼后出钢脱氧合金化过程不加铝粒、铝块等合金，只加碳粉、硅铁、锰铁、硅锰合金、钒铁进行脱氧合金化，转炉终点氧含量为800ppm，加入2.0kg/t的硅钙钡进行钢水脱氧。
[0050]
（2）lf精炼采用白灰、萤石等渣料造白渣，渣面添加铝粉、硅钙线强化脱氧，控制精炼渣中al2o3含量在20%，二元碱度（cao/sio2）在3.5，白渣保持时间为15分钟。精炼结束后，渣中的sio2含量21%，全氧含量4.5ppm。
[0051]
（3）lf精炼后钢水经rh真空处理后软吹氩时间10分钟，软吹时氩气流量为110l/min，避免钢水液面裸露而氧化，取消任何形式的钙处理操作。
[0052]
（4）软吹处理后钢水静置直至上浇注平台，经过断面为280mm
×
380mm大方坯连铸机浇注成为高速钢轨铸坯，其中连铸拉速为0.75m/min，中包过热度控制为40℃。
[0053]
（5）浇注成的高速轨钢铸坯，经过轧制比为12:1的轧制成不同定尺长度的钢轨。
[0054]
本实施例高速钢轨铸坯轧制成50kg/m、60kg/m及75kg/m的钢轨，检验高速钢轨成品钢轨b类夹杂物粗系及细系级别见表1。
[0055]
表1 实施例1～6成品钢轨b类夹杂物粗系及细系级通过表1可以看出，实施例1～6相应批次高速钢轨分别轧制成50kg/m、60kg/m及75kg/m的钢轨，检验高速钢轨成品钢轨b类夹杂物粗系及细系级别均为0～0.5 级，其中95%以上批次为0级，完全满足标准对b类夹杂物的要求。
[0056]
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。