CN104975136A - 一种重轨钢夹杂物的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重轨钢夹杂物的控制方法。本发明提供了一种重轨钢夹杂物的控制方法。该方法流程为：转炉冶炼→LF炉精炼→RH真空处理→连铸。本发明通过在转炉采用活性石灰、精炼过程中采用活性石灰、碳化硅以及石英砂造渣的精炼方法，控制钢液中S的质量含量降低到0.006％以下，并且保证钢材夹杂物评级均小于或等于2.0级。本发明采用相对较高的碱度，脱硫效率高且稳定，并且对于钢液各类夹杂物都起到了明显的改善作用。

Description

一种重轨钢夹杂物的控制方法
技术领域
本发明涉及一种钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种重轨钢夹杂物的控制方法。
背景技术
钢轨是铁路轨道的主要组成部件，在铁路运输过程中，对机车提供有效支撑及引导，需承受来自车轮的巨大垂向压力。基于我国基础建设发展需求，铁路运输正以迅猛的速度发展，并不断趋于高速化、重载化。这无疑对钢轨质量提出了更加严苛的要求。钢轨在与车轮接触的时候，承受着机车回环往复且多变的载荷，其纯净度对于钢轨疲劳寿命有着重要影响。
由于钢中夹杂物对钢材基体组织连续性的阻碍作用，使得钢材在轧制加工、热处理以及使用过程中与夹杂物发生分离，导致缝隙产生，对钢材力学性能、抗腐蚀性等指标产生消极影响。特别地，对于钢轨的生产，其大变形量轧制、复杂的热处理工艺、特殊的受力条件及气候环境等一系列影响因素对钢轨夹杂的评级不利，更为直接地对服务寿命产生了不良影响。而针对重轨钢中点状夹杂的控制，一直是冶金工作者研究的对象。
专利号为CN102732667A的专利公开了一种重轨钢精炼快速脱硫的方法，该方法使重轨钢在LF炉内实现快速降低了MnS夹杂物，但是该专利没有考虑其他夹杂物。专利号为CN104313245A的专利公开了一种重轨钢精炼快速脱硫的方法，该方法使重轨钢在LF炉内实现快速脱硫的同时，降低了重轨钢A类夹杂物的级别，但是该专利脱硫效率较低，仅仅对A类夹杂物作用。
发明内容
[要解决的技术问题]
本发明的目的是解决上述现有技术的问题，提供一种重轨钢夹杂物的控制方法。该方法制备的钢中硫含量满足小于或等于0.006％，并且该方法在控制S含量的同时，还控制其他种类的夹杂物，适用于生产高品质钢轨钢。
[技术方案]
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
本发明提供了一种重轨钢夹杂物的控制方法。该方法流程为：转炉冶炼→LF炉精炼→RH真空处理→连铸。本发明通过在转炉采用活性石灰、精炼过程中采用活性石灰、碳化硅以及石英砂造渣的精炼方法，控制钢液中S的质量含量降低到0.006％以下，并且保证钢材夹杂物评级均小于或等于2.0级。
一种重轨钢夹杂物的控制方法，它包括以下步骤：
A，转炉冶炼
首先，在转炉内加入S的质量含量小于或等于0.02％的铁水，进行转炉冶炼；转炉冶炼结束后，在出钢过程中加入硅钙钡合金进行脱氧；出钢一段时间后，向钢包内加入活性石灰；出钢结束后，向钢包渣面均匀覆盖一层碳化钙；然后进行底吹氩气5min及以上，所述吹氩气的流量控制在50～80NL/min；
B，LF炉精炼
完成步骤A的处理后，将钢包中的钢液送往LF炉进行精炼；钢液进站后立即底吹氩气，所述吹氩气的流量控制在150～200NL/min，当底吹氩气2～3min后，依次向钢包内加入活性石灰、碳化钙、碳化硅进行精炼；精炼10min后，调整吹氩气的流量为100～200NL/min，然后依次加入碳化钙、碳化硅继续精炼；再精炼10min后，调整吹氩气流量为100～150NL/min，加入石英砂继续精炼，当钢液温度为1570～1600℃时，调整吹氩气的流量为50～80NL/min，在此流量下底吹氩气6～10min，钢液出站；
C，RH真空处理
步骤B处理的钢液进站后，对钢液进行真空处理；在真空处理的整个过程中，控制提升气体流量为1200～1500NL/min，真空度小于300Pa；当真空处理15～18min后，保持真空度，然后加入合金进行合金化处理；合金化后，循环处理5min以上，待成分均匀，破真空；然后调整吹氩气流量为50～80NL/min的条件下进行底吹氩气5min以上，钢液出站；
D，连铸
对步骤C处理的钢液进行连铸。
本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述活性石灰的加入量为每吨钢液加入3～5kg活性石灰；所述碳化钙的加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化钙。
本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述出钢一段时间是指当出钢为90吨时。
本发明更进一步的技术方案，在于在步骤A和步骤B中，所述碳化钙是Ca2C质量含量大于98％的碳化钙。
本发明更进一步的技术方案，在步骤B中，所述活性石灰的加入量为每吨钢液加入2～3kg活性石灰；所述碳化钙的第一次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化钙、第二次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化钙；所述碳化硅的第一次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化硅、第二次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化硅；所述石英砂的加入量为每吨钢液加入0.5～1kg石英砂。
下面将详细地说明本发明。
一种重轨钢夹杂物的控制方法，它包括以下步骤：
A，转炉冶炼
首先，在转炉内加入S的质量含量小于或等于0.02％的铁水，进行转炉冶炼；转炉冶炼结束后，在出钢过程中加入硅钙钡合金进行脱氧；出钢一段时间后，向钢包内加入活性石灰；出钢结束后，向钢包渣面均匀覆盖一层碳化钙；然后进行底吹氩气5min及以上，所述吹氩气的流量控制在50～80NL/min；
本发明在步骤A中用S的质量含量小于或等于0.02％的铁水，是为了提高钢轨钢钢液洁净度，稳定控制钢轨夹杂物的级别。
本发明采用现有的硅钙钡合金脱氧剂脱氧，其是一种无铝脱氧工艺，可进一步控制重轨钢中的夹杂物。并且在步骤A中，出钢过程需保证底吹氩气的流量同样控制在50～80NL/min。活性石灰的使用是作为炼钢的造渣剂，具有缩短冶炼时间、提高钢液纯净度及收得率等特点。
B，LF炉精炼
完成步骤A的处理后，将钢包中的钢液送往LF炉进行精炼；钢液进站后立即底吹氩气，所述吹氩气的流量控制在150～200NL/min，当底吹氩气2～3min后，依次向钢包内加入活性石灰、碳化钙、碳化硅进行精炼；精炼10min后，调整吹氩气的流量为100～200NL/min，然后依次加入碳化钙、碳化硅继续精炼；再精炼10min后，调整吹氩气流量为100～150NL/min，加入石英砂继续精炼，当钢液温度为1570～1600℃时，调整吹氩气的流量为50～80NL/min，在此流量下底吹氩气6～10min，钢液出站；
本发明步骤B分批次加入碳化硅可以尽可能的去除钢液中的夹杂物，增加制备得重轨钢的纯净度。
C，RH真空处理
步骤B处理的钢液进站后，对钢液进行真空处理；在真空处理的整个过程中，控制提升气体流量为1200～1500NL/min，真空度小于300Pa；当真空处理15～18min后，保持真空度，然后加入合金进行合金化处理；合金化后，循环处理5min以上，待成分均匀，破真空；然后调整吹氩气流量为50～80NL/min的条件下进行底吹氩气5min以上，钢液出站；
D，连铸
对步骤C处理的钢液进行连铸。
本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述活性石灰的加入量为每吨钢液加入3～5kg活性石灰；所述碳化钙的加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化钙。
本发明在步骤A中加入活性石灰和碳化钙的目的是控制钢液碱度为3～4。
本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述出钢一段时间是指当出钢为90吨时。
本发明更进一步的技术方案，在于在步骤A和步骤B中，所述碳化钙是Ca2C质量含量大于98％的碳化钙。对于碳化钙的纯度的要求是为了更好的控制夹杂物。
本发明更进一步的技术方案，在步骤B中，所述活性石灰的加入量为每吨钢液加入2～3kg活性石灰；所述碳化钙的第一次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化钙、第二次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化钙；所述碳化硅的第一次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化硅、第二次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化硅；所述石英砂的加入量为每吨钢液加入0.5～1kg石英砂。
对步骤B的精炼过程中分批次添加物料是为了控制碱度为1.5～2。
通过对采用本发明提供的方法制得的钢轨进行检测，采用该工艺生产的钢轨硫含量小于或等于0.006％，夹杂物各项评级均小于或等于2.0级，T[O]均小于或等于15×10-6。
[有益效果]
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
本发明采用相对较高的碱度，脱硫效率高且稳定，并且对于钢液各类夹杂物都起到了明显的改善作用。
采用本发明所述方法可以将钢液S含量降低到小于或等于0.006％、并且保证钢材夹杂物评级均小于或等于2.0级。并且本发明的方法适用于生产高品质钢轨钢。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例1：
A，转炉冶炼
入转炉的铁水为S含量为0.016％，转炉冶炼结束后，开始出钢，出钢过程向钢包内加入硅钙钡合金进行脱氧，加入量为每吨钢液加入2.5kg硅钙钡，硅钙钡加入完成后随即加入钢种所需其他合金。当出钢为90吨时，向钢包内加入活性石灰为每吨钢液加入5kg。出钢结束后，向钢包渣面均匀加入碳化钙为每吨钢液加入0.2kg。上述出钢过程中钢包底吹氩气流量采用60NL/min。出钢结束后，采用50NL/min的底吹氩流量吹氩6min，然后钢液送往LF精炼。
B，LF炉精炼
钢液到LF站后接通底吹氩进行钢包底吹氩，吹氩流量采用150NL/min，吹氩2min后，依次向钢包内加入活性石灰每吨钢液加入2.0kg、碳化钙每吨钢液加入0.2kg、碳化硅每吨钢液加入0.2kg，渣料加完后继续加热精炼；精炼10min后，将钢包底吹氩气流量调整为150NL/min，然后向钢包内加入碳化钙每吨钢液加入0.4kg、再加入碳化硅每吨钢液加入0.2kg，渣料加完后继续进行精炼；再精炼10min后，将钢包底吹氩气流量调整为100NL/min，向钢包内加入石英砂每吨钢液加入1.0kg，然后继续加热精炼，精炼8min后，钢液温度达到1575℃。此时，将钢包底吹氩气流量调整为80NL/min，取样分析此时钢液S含量为0.006％,钢液LF出站并送往RH进行真空处理。
C，RH真空处理
钢液到RH真空站后，设定RH***管提升气体流量为1500NL/min，开始抽真空，3min后真空度达到100Pa并稳定在此值上进行真空处理，当处理时间为18min时，保持真空度，加入增碳剂50kg、锰铁100kg，合金加完后，循环处理7min，使成分均匀，破真空。然后吹氩气6min；
D，连铸
钢液送往连铸工序，生产成280×380mm大方坯连铸坯产品，连铸坯产品通过轧制工艺，生产成60kg/m的钢轨钢。
通过对采用本发明提供的方法制得的该钢轨进行检测，采用该工艺生产的钢轨中硫含量为0.006％，夹杂物各项评级为A类1.5级，B类、C类、D类为0.5级，T[O]平均为11.7×10-6。
实施例2
A，转炉冶炼
入转炉的铁水为S含量为0.020％，转炉冶炼结束后，开始出钢，出钢过程向钢包内加入硅钙钡合金进行脱氧，加入量为每吨钢液3.5kg硅钙钡，硅钙钡加入完成后随即加入钢种所需其他合金。当出钢为90吨时，向钢包内加入活性石灰每吨钢液5kg。出钢结束后，向钢包渣面均匀加入碳化钙每吨钢液0.4kg。上述出钢过程中钢包底吹氩气流量采用60NL/min。出钢结束后，采用50NL/min的底吹氩流量吹氩6min，然后钢液送往LF精炼。
B，LF炉精炼
钢液到LF站后接通底吹氩进行钢包底吹氩，吹氩流量采用150NL/min，吹氩2min后，依次向钢包内加入活性石灰每吨钢液3.0kg、碳化钙每吨钢液0.4kg、碳化硅每吨钢液0.4kg，渣料加完后继续加热精炼；精炼10min后，将钢包底吹氩气流量调整为150NL/min，然后向钢包内加入碳化钙每吨钢液0.2kg、加入碳化硅每吨钢液0.2kg，渣料加完后继续进行精炼；再精炼10min后，将钢包底吹氩气流量调整为100NL/min，向钢包内加入石英砂每吨钢液1.0kg，然后继续加热精炼，精炼8min后，钢液温度达到1580℃。此时，将钢包底吹氩气流量调整为80NL/min，取样分析此时钢液S含量为0.005％，钢液LF出站并送往RH进行真空处理。
C，RH真空处理
钢液到RH真空站后，设定RH***管提升气体流量为1500NL/min，开始抽真空，3min后真空度达到100Pa并稳定在此值上进行真空处理，当处理时间为17min时，保持真空度，加入增碳剂70kg、锰铁120kg，合金加完后，循环处理7min，使成分均匀，破真空。然后吹氩气6min；
D，连铸
钢液送往连铸工序，生产成280×380mm大方坯连铸坯产品，连铸坯产品通过轧制工艺，生产成60kg/m的钢轨钢。
通过对采用本发明提供的方法制得的该钢轨进行检测，采用该工艺生产的钢轨中硫含量为0.005％，夹杂物各项评级为A类1.0级，B类、C类、D类为0.5级，T[O]平均为10.2×10-6。
实施例3
A，转炉冶炼
入转炉的铁水为S含量为0.010％，转炉冶炼结束后，开始出钢，出钢过程向钢包内加入硅钙钡合金进行脱氧，加入量为每吨钢液3.0kg，硅钙钡加入完成后随即加入钢种所需其他合金。当出钢为90吨时，向钢包内加入活性石灰每吨钢液3kg。出钢结束后，向钢包渣面均匀加入碳化钙每吨钢液0.3kg。上述出钢过程中钢包底吹氩气流量采用60NL/min。出钢结束后，采用50NL/min的底吹氩流量吹氩6min，然后钢液送往LF精炼。
B，LF炉精炼
钢液到LF站后接通底吹氩进行钢包底吹氩，吹氩流量采用150NL/min，吹氩2min后，依次向钢包内加入活性石灰每吨钢液3.0kg、碳化钙每吨钢液0.3kg、加入碳化硅每吨钢液0.3kg，渣料加完后继续加热精炼；精炼10min后，将钢包底吹氩气流量调整为150NL/min，然后向钢包内加入碳化钙每吨钢液0.3kg、碳化硅每吨钢液0.3kg，渣料加完后继续进行精炼；再精炼10min后，将钢包底吹氩气流量调整为100NL/min，向钢包内加入石英砂每吨钢液0.5kg，然后继续加热精炼，精炼8min后，钢液温度达到1577℃。此时，将钢包底吹氩气流量调整为80NL/min，取样分析此时钢液S含量为0.005％，钢液LF出站并送往RH进行真空处理。
C，RH真空处理
钢液到RH真空站后，设定RH***管提升气体流量为1500NL/min，开始抽真空，3min后真空度达到100Pa并稳定在此值上进行真空处理，当处理时间为18min时，保持真空度，加入增碳剂30kg、锰铁80kg，合金加完后，循环处理8min，使成分均匀，破真空。然后吹氩气6min；
D，连铸
钢液送往连铸工序，生产成280×380mm大方坯连铸坯产品，连铸坯产品通过轧制工艺，生产成60kg/m的钢轨钢。
通过对采用本发明提供的方法制得的该钢轨进行检测，采用该工艺生产的钢轨中硫含量为0.005％，夹杂物各项评级为A类1.5级，B类、C类、D类为0.5级，T[O]平均为10.3×10-6。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (5)

1.一种重轨钢夹杂物的控制方法，其特征在于它包括以下步骤：
A，转炉冶炼
首先，在转炉内加入S的质量含量小于或等于0.02％的铁水，进行转炉冶炼；转炉冶炼结束后，在出钢过程中加入硅钙钡合金进行脱氧；出钢一段时间后，向钢包内加入活性石灰；出钢结束后，向钢包渣面均匀覆盖一层碳化钙；然后进行底吹氩气5min及以上，所述吹氩气的流量控制在50～80NL/min；
B，LF炉精炼
完成步骤A的处理后，将钢包中的钢液送往LF炉进行精炼；钢液进站后立即底吹氩气，所述吹氩气的流量控制在150～200NL/min，当底吹氩气2～3min后，依次向钢包内加入活性石灰、碳化钙、碳化硅进行精炼；精炼10min后，调整吹氩气的流量为100～200NL/min，然后依次加入碳化钙、碳化硅继续精炼；再精炼10min后，调整吹氩气流量为100～150NL/min，加入石英砂继续精炼，当钢液温度为1570～1600℃时，调整吹氩气的流量为50～80NL/min，在此流量下底吹氩气6～10min，钢液出站；
C，RH真空处理
步骤B处理的钢液进站后，对钢液进行真空处理；在真空处理的整个过程中，控制提升气体流量为1200～1500NL/min，真空度小于300Pa；当真空处理15～18min后，保持真空度，然后加入合金进行合金化处理；合金化后，循环处理5min以上，待成分均匀，破真空；然后调整吹氩气流量为50～80NL/min的条件下进行底吹氩气5min以上，钢液出站；
D，连铸
对步骤C处理的钢液进行连铸。
2.根据权利要求1所述的重轨钢夹杂物的控制方法，其特征在于在步骤A中，所述活性石灰的加入量为每吨钢液加入3～5kg活性石灰；所述碳化钙的加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化钙。
3.根据权利要求1所述的重轨钢夹杂物的控制方法，其特征在于在步骤A中，所述出钢一段时间是指当出钢为90吨时。
4.根据权利要求1所述的重轨钢夹杂物的控制方法，其特征在于在步骤A和步骤B中，所述碳化钙是Ca2C质量含量大于98％的碳化钙。
5.根据权利要求1所述的重轨钢夹杂物的控制方法，其特征在于在步骤B中，所述活性石灰的加入量为每吨钢液加入2～3kg活性石灰；所述碳化钙的第一次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化钙、第二次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化钙；所述碳化硅的第一次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化硅、第二次加入量为每吨钢液加入0.2～0.4kg碳化硅；所述石英砂的加入量为每吨钢液加入0.5～1kg石英砂。
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