CN103014537A

CN103014537A - 一种高速铁路客车空心车轴用钢的冶炼方法

Info

Publication number: CN103014537A
Application number: CN2011102823349A
Authority: CN
Inventors: 张增武; 刘亮; 谷宇; 王玉玲
Original assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: CN103014537B

Abstract

本发明涉及一种高速铁路客车空心车轴用钢的冶炼方法，它包括下述依次的步骤：一、铁水预处理；二、转炉冶炼I兑入转炉铁水；镍、钼、铜合金同废钢一起加入；II将钢液中C含量脱到0.06-0.10％时，停止吹炼，加石灰与铁矿石后用顶枪吹氧；III出钢前包内加石灰和萤石，吹氩气搅拌脱P；IV出钢；V扒渣；三、LF炉冶炼I升温的同时向钢水中加入石灰、萤石与铝粒吹氩气搅拌脱S；再加金属锰、硅铁、钒铁和高碳铬铁合金化，加石灰和萤石再造新渣；II处理结束，喂硅钙线；四、RH真空精炼炉操作I对RH真空罐进行预热；II脱氢操作：在真空度下处理，底吹氩气后浇铸。用本发明冶炼出的钢水生产出的轴坯，能达到高速铁路客车空心车轴用钢的质量要求。

Description

一种高速铁路客车空心车轴用钢的冶炼方法

技术领域

本发明涉及一种高速铁路客车空心车轴用钢的冶炼方法。

背景技术

用于制作时速大于200公里铁路客车空心车轴用钢，对化学成分、钢质纯净度和力学性能等都有非常严格的要求，其中车轴钢坯中P、S、H、O、N含量分别不大于0.005％、0.002％、0.00015％、0.0015％、0.0065％；非金属夹杂物细系A、B、C、D类分别不大于1.0级。

现有高速铁路客车空心车轴用钢的冶炼方法是：铁水预处理→转炉→LF炉→RH真空精炼炉→模铸，只能满足一般的车轴用钢，达不到高速铁路客车空心车轴用钢要求。

发明内容

为克服现有高速铁路客车空心车轴用钢在冶炼方法的不足，本发明提供一种能满足高速铁路客车空心车轴用钢质量要求的冶炼方法，用本发明冶炼出的钢水生产出的轴坯，P、S、H、O、N含量分别不大于0.003％、0.001％、0.00010％、0.0012％、0.0050％；非金属夹杂物A、B、C、D类细系级别之和不大于1.0级。

本发明的构思是：在现有高速铁路客车空心车轴用钢冶炼的方法基础上，利用转炉出钢之际在包内脱P，之后扒渣，在LF炉脱S、合金化后再造新渣，经RH真空精炼炉处理，可使钢中P、S、H、O、N含量和非金属夹杂物级别达到高速铁路客车空心车轴用钢要求。

本高速铁路客车空心车轴用钢化学成分质量百分比：

C 0.22-0.29； Si 0.15-0.40； Mn 0.50-0.80； P≤0.008；

S≤0.005； Cr 0.90-1.20； Ni 0.20-0.30； Mo 0.20-0.30

V 0.03-0.06； Al 0.01-0.03； Cu 0.10-0.30； Ti≤0.02；

N≤0.0065；H≤0.00015；O≤0.0015；其余为Fe与不可避免的杂质。

本高速铁路客车空心车轴用钢冶炼的方法生产工艺流程为：

铁水预处理→转炉→钢包内脱P→扒渣→LF炉(造新渣)→RH真空精炼炉→模铸。

本高速铁路客车空心车轴用钢的冶炼方法包括下述依次的步骤：

(一)、铁水预处理

将铁水中S含量脱到0.005％以下。

(二)转炉冶炼

I兑入转炉铁水；镍、钼、铜合金同废钢一起用料槽加入，每吨钢水配加镍合金2.6-3.1Kg、加钼铁4.3-5.1Kg、加铜板2.1-3.1Kg。(钢水量等于铁水、镍、钼和铜合金加入量之和乘以金属收得率，金属收得率为90-93％)

II顶枪吹氧脱碳，将钢液中C含量脱到0.06-0.10％时，停止吹炼，将转炉内渣的1/3-2/3倒入渣罐，每吨钢水加石灰5-8Kg，加铁矿石4-7Kg，后用顶枪吹氧，吹氧量为每吨钢水3-5m³。

III出钢前包内加石灰和萤石，每吨钢水加石灰5-8Kg、加萤石1-2Kg；钢包内不加合金；出钢全过程钢包底吹以流量1000-1400L/min的氩气搅拌脱P；出钢挡渣，渣厚不大于20mm。

IV出钢后，钢液化学成分质量百分比：

C≥0.01； Si 0-0.02； Mn 0.01-0.06； P≤0.010； Ni 0.25-0.30；

Mo 0.25-0.30； Cu 0.20-0.30； Ti≤0.02；其余为Fe与不可避免的杂质。

钢液温度1570-1590℃；钢包空间高度350-500mm(钢包上沿距钢液面间的距离)。

V出钢结束后扒渣，渣厚不大于20mm。

(三)、LF炉冶炼

I送电升温的同时向钢水中按每吨钢水加入石灰9-11Kg、萤石2.8-3.4Kg和铝粒2.8-3.6Kg，升温至1600-1620℃停电，按每吨钢水加入铝粉0.4-0.6Kg，钢包底吹以流量1200-1400L/min的氩气搅拌脱S；脱S后每吨钢水加金属锰7.8-8.4Kg、硅铁4.7-5.2Kg、钒铁0.94-1.15Kg和高碳铬铁17.8-19.5Kg，最后根据钢液中C含量补加碳粉；合金化后，扒渣至渣厚不大于50mm，每吨钢水加石灰3-6Kg和萤石1-2Kg再造新渣。

II处理结束，按2.5-3.5m/t喂硅钙线(硅钙线中Si回收率93-96％)，之后在钢面不裸露的前提下，钢包底吹氩气流量为80-200L/min搅拌，搅拌时间≥10min。

III出站成分质量百分比：

C 0.27-0.28； Si 0.35-0.39； Mn 0.75-0.80； P≤0.006；

S≤0.002； Cr 1.10-1.20； Ni 0.25-0.30； Mo 0.25-0.30

V 0.045-0.055； Al 0.025-0.035； Cu 0.15-0.30； Ti≤0.02；

N≤0.0065； H≤0.00040； O≤0.0015；其余为Fe与不可避免的杂质。

出站温度1620-1640℃；钢包空间高度200-400mm；渣厚小于150mm。

(四)、RH真空精炼炉操作

I该钢处理前，先处理1炉P含量不大于0.010％、S含量不大于0.005％、Ti含量不大于0.01％的钢，对RH真空罐进行预热。(预热处理后用过的钢水，钢水正常连铸或模铸。)

II脱氢操作：进站测温、定氢、取样；循环3min后测温、取样；在真空度不大于3×10²Pa下处理时间不少于20min，过程不加料；处理结束，钢包底吹氩气，以80-200L/min流量吹氩气搅拌，搅拌时间≥8min；之后浇铸，浇铸温度1535-1555℃。

III成品成分质量百分比：

C 0.22-0.29； Si 0.15-0.40； Mn 0.50-0.80； P≤0.008；

S≤0.005； Cr 0.90-1.20； Ni 0.20-0.30； Mo 0.20-0.30

V 0.03-0.06； Al 0.01-0.03； Cu 0.10-0.30； Ti≤0.02；

N≤0.0060； H≤0.00015； O≤0.0015；

其余为Fe与不可避免的杂质。

上述的高速铁路客车空心车轴用钢的冶炼方法，其特征是：在步骤(一)铁水预处理是将S含量不大于0.060％的铁水倒入预处理罐中，测温、取样，下喷枪，枪头至距罐底200mm处，每吨铁水喷吹钝化颗粒镁0.5-0.7Kg脱硫，喷吹结束测温、取样，铁水中S含量小于0.005％；然后扒渣，渣厚小于20mm。

本发明中：

钝化颗粒镁理化指标

Mg≥95％；S≤0.002％；H₂O≤0.5％；粒度：0.5～1.6mm；

堆比重≥0.75g/cm³；燃点≥560℃；

镍合金中镍含量99％；钼合金中钼含量60％；

铜合金中铜含量99％；石灰中CaO含量不小于90％；

萤石中CaF₂含量不小于80％；铁矿石中Fe₂0₃含量不小于90％；

铝粒中Al含量不小于99％；铝粉中Al含量不小于99％；

硅钙线中Si含量60％、Ca含量29％、芯粉质量不小于230g/m；

金属锰中Mn含量98％、P含量不大于0.02％；

硅铁中Si含量75％；钒铁中V含量50％；

高碳铬铁中C含量8％，Cr含量65％，P含量不大于0.02％；

碳粉中水分不大于0.5％，C回收率按80-85％计算。

用本高速铁路客车空心车轴用钢的冶炼方法冶炼的钢水，生产出的车轴钢坯，P、S、H、O、N含量分别不大于0.005％、0.002％、0.00015％、0.0015％、0.0065％；非金属夹杂物A、B、C、D类细系级别之和不大于1.0级，该钢质能达到高速铁路客车时速大于200公里空心车轴用钢的质量要求。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例

本实施例的生产流程为：

180t铁水预处理→180t转炉→钢包内脱P→扒渣→180tLF炉(造新渣)→180tRH真空精炼炉→模铸

(一)、铁水预处理

将S含量0.035％、温度1360℃的180t铁水倒入预处理罐中，下喷枪，枪头至距罐底200mm处，喷吹钝化颗粒镁100Kg脱硫，喷吹结束，铁水温度1320℃，铁水中S含量0.003％；然后扒渣，渣厚15mm。

(二)转炉冶炼

I兑入转炉180t脱S铁水，530Kg镍板、850Kg钼铁和390Kg铜板同30t废钢用料槽一起加入转炉。

II顶枪吹氧脱碳，将钢液中C含量脱到0.08％时，停止吹炼，转炉内渣的1/3倒入渣罐，加石灰1200Kg和铁矿石1000Kg，用顶枪吹氧650m³。

III出钢前包内加入石灰1000Kg和萤石300Kg；钢包内不加合金；出钢5min，出钢全过程钢包底吹以流量1200L/min的氩气搅拌脱P；出钢挡渣，渣厚20mm；钢液量192.7t，金属收得率91％。

IV出钢后，钢液化学成分质量百分比：

C 0.013；Si 0.01；Mn 0.03；P 0.008；Ni 0.27；Mo 0.26；Cu 0.20；

Ti 0.003；其余为Fe与不可避免的杂质。

钢液温度1579℃；钢包空间高度400mm。

V出钢结束，扒渣至渣厚20mm；扒渣损失钢液1.6t。

(三)、LF炉冶炼

I送电升温的同时向钢水中加入石灰2000Kg、萤石600Kg和铝粒550Kg，升温至1610℃停电，加铝粉100Kg，钢包底吹以流量1300L/min吹氩气搅拌脱S；脱S后加金属锰1540Kg、硅铁960Kg、钒铁200Kg和高碳铬铁3550Kg，最后根据钢液中C含量补加碳粉350Kg(碳粉中固定C含量93％)；合金化后，扒渣至渣厚50mm，加石灰1000Kg和萤石300Kg再造新渣；钢水量195.7t。

II处理结束，喂600m硅钙线，之后在钢面不裸露的前提下，钢包底吹氩气流量为150L/min搅拌，搅拌时间12min。

III出站成分质量百分比：

C 0.28； Si 0.38； Mn 0.78； P 0.0015； S 0.001； Cr 1.12；

Ni 0.27； Mo 0.26； V 0.05； Al 0.03； Cu 0.20； Ti 0.003；

N 0.0055；H 0.00026；O 0.0010；其余为Fe与不可避免的杂质。

温出站度1628℃；钢包空间高度320mm；渣厚80mm。

(四)、RH真空精炼炉操作

I该钢处理前，先处理1炉P先处理1炉P含量0.009％、、S含量0.005％、Ti含量0.005％的钢，对RH真空罐进行预热。(预热处理后用过的钢水，钢水正常连铸或模铸。)

II脱氢操作：进站测温、定氢、取样；循环3min后测温、取样；在真空度1.3×10²Pa下处理时间23.5min，过程不加料；处理结束，钢包底吹氩气，以95L/min流量吹氩气搅拌，搅拌时间9min；之后浇铸，浇铸温度1551℃。

III成品成分质量百分比：

C 0.28； Si 0.36； Mn 0.75； P 0.002； S 0.0015； Cr 1.10；

Ni 0.26； Mo 0.26； V 0.05； Al 0.017； Cu 0.19； Ti 0.003；

N 0.0045；H 0.00005；O 0.0010；其余为Fe与不可避免的杂质。

本实施例中：

钝化颗粒镁理化指标

Mg 97％；S 0.001％；H₂O 0.3％；粒度1.1mm；堆比重0.85g/cm³；

燃点630℃；

镍合金中镍含量99％；钼合金中钼含量60％；

铜合金中铜含量99％；石灰中CaO含量92％；

萤石中CaF₂含量85％；铁矿石中Fe₂O₃含量93％；

铝粒中Al含量99％；铝粉中Al含量99％；

硅钙线中Si含量60％、Ca含量29％、芯粉质量236g/m；

金属锰中Mn含量98％、P含量0.015％；

硅铁中Si含量75％；钒铁中V含量50％；

高碳铬铁中C含量8％，Cr含量65％，P含量0.02％；

碳粉中水分不大于0.5％，C回收率按82％计算。

用本实施例冶炼方法冶炼出的钢水，生产出的车轴钢坯，P、S、H、O、N含量分别为0.002％、0.0015％、0.00005％、0.0010％、0.0050％；非金属夹杂物A、B、C、D类细系级别之和0.5级，该钢质能达到高速铁路客车时速大于200公里空心车轴用钢的质量要求。

Claims

1.一种高速铁路客车空心车轴用钢的冶炼方法，它包括下述依次的步骤：

一、铁水预处理

将铁水中S含量脱到0.005％以下；

二、转炉冶炼

I兑入转炉铁水；镍、钼、铜合金同废钢一起用料槽加入，每吨钢水配加镍合金2.6-3.1Kg、加钼铁4.3-5.1Kg、加铜板2.1-3.1Kg；

II顶枪吹氧脱碳，将钢液中C含量脱到0.06-0.10％时，停止吹炼，将转炉内渣的1/3-2/3倒入渣罐，每吨钢水加石灰5-8Kg，加铁矿石4-7Kg，后用顶枪吹氧，吹氧量为每吨钢水3-5m³；

III出钢前包内加石灰和萤石，每吨钢水加石灰5-8Kg、加萤石1-2Kg；钢包内不加合金；出钢全过程钢包底吹以流量1000-1400L/min的氩气搅拌脱P；出钢挡渣，渣厚不大于20mm；

IV出钢后，钢液化学成分质量百分比：

C≥0.01；Si 0-0.02；Mn 0.01-0.06；P≤0.010；Ni 0.25-0.30；

Mo 0.25-0.30；Cu 0.20-0.30；Ti≤0.02；其余为Fe与不可避免的杂质；

钢液温度1570-1590℃；钢包空间高度350-500mm；

V出钢结束后扒渣，渣厚不大于20mm；

三、LF炉冶炼

I送电升温的同时向钢水中按每吨钢水加入石灰9-11Kg、萤石2.8-3.4Kg和铝粒2.8-3.6Kg，升温至1600-1620℃停电，按每吨钢水加入铝粉0.4-0.6Kg，钢包底吹以流量1200-1400L/min的氩气搅拌脱S；脱S后每吨钢水加金属锰7.8-8.4Kg、硅铁4.7-5.2Kg、钒铁0.94-1.15Kg和高碳铬铁17.8-19.5Kg，最后根据钢液中C含量补加碳粉；合金化后，扒渣至渣厚不大于50mm，每吨钢水加石灰3-6Kg和萤石1-2Kg再造新渣；

II处理结束，按2.5-3.5m/t喂硅钙线，之后在钢面不裸露的前提下，钢包底吹氩气流量为80-200L/min搅拌，搅拌时间≥10min；

III出站成分质量百分比：

C 0.27-0.28； Si 0.35-0.39； Mn 0.75-0.80： P≤0.006；

S≤0.002； Cr 1.10-1.20； Ni 0.25-0.30； Mo 0.25-0.30

V 0.045-0.055；Al 0.025-0.035； Cu 0.15-0.30； Ti≤0.02；

N≤0.0065； H≤0.00040； O≤0.0015；其余为Fe与不可避免的杂质；

出站温度1620-1640℃；钢包空间高度200-400mm；渣厚小于150mm；

四、RH真空精炼炉操作

I该钢处理前，先处理1炉P含量不大于0.010％、S含量不大于0.005％、Ti含量不大于0.01％的钢，对RH真空罐进行预热；

II脱氢操作：进站测温、定氢、取样；循环3min后测温、取样；在真空度不大于3×10²Pa下处理时间不少于20min，过程不加料；处理结束，钢包底吹氩气，以80-200L/min流量吹氩气搅拌，搅拌时间≥8min；之后浇铸，浇铸温度1535-1555℃；

III成品成分质量百分比：

C 0.22-0.29； Si 0.15-0.40； Mn 0.50-0.80； P≤0.008；

S≤0.005； Cr 0.90-1.20； Ni 0.20-0.30； Mo 0.20-0.30

V 0.03-0.06； Al 0.01-0.03； Cu 0.10-0.30； Ti ≤0.02；

N≤0.0060； H≤0.00015； O≤0.0015；

其余为Fe与不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高速铁路客车空心车轴用钢的冶炼方法，其特征是：所述的铁水预处理是将S含量不大于0.060％的铁水倒入预处理罐中，测温、取样，下喷枪，枪头至距罐底200mm处，每吨铁水喷吹钝化颗粒镁0.5-0.7Kg脱硫，喷吹结束测温、取样，铁水中S含量小于0.005％；然后扒渣，渣厚小于20mm。