CN109082500A - 钢轨氢含量的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钢轨氢含量的控制方法，包括：选取低硫、低磷的铁水和经过烘烤干燥后的废钢进行转炉冶炼；钢水进入LF精炼后，进行加热升温、造渣、成分微调；钢水出LF精炼后，进入二次精炼VD真空脱气；钢水浇铸前，对中间包耐火材料充分烘烤，浇铸过程中，大包水口进行氩气密封保护；浇铸完毕后，铸坯进入缓冷坑进行堆垛缓冷；入坑温度为600‑700℃，缓冷时间为5天；铸坯进入加热炉加热，二次开坯，加保温罩缓冷5天；二次加热，经过开轧、终轧，最终入库缓冷。通过本发明的技术方案，有效的控制钢轨中的氢含量，显著提高高强钢轨的韧性，特别是钢轨性能的稳定性和可靠性，降低高强钢轨在铁路服役过程中的风险。

Description

钢轨氢含量的控制方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体而言，涉及一种钢轨氢含量的控制方法。
背景技术
随着我国铁路货运载重增加和速度加快，在铁路线曲线区段和道岔等条件恶劣部位使用的现有珠光体钢轨磨损、剥落等失效大幅增加，导致生产和线路维护费用明显提高，迫切需要提高钢轨综合性能。而贝氏体钢作为近年来发展起来的新钢系，其强度、硬度及韧性均明显优于传统的珠光体-铁素体钢，贝氏体组织比珠光体组织具有更好综合性能，同等高强度下，贝氏体钢轨比珠光体钢轨有更好耐磨性和抗接触疲劳性能等。但由于贝氏体组织属于亚稳态组织，同时具有较高的强度、有关研究表明，此类钢可能具有比珠光体-铁素体钢更高的环境断裂敏感性。
尤其是高强韧性贝氏体钢对氢的敏感性更为严重，当贝氏体钢中氢含量过高时，在其服役过程中氢会扩散偏聚于晶界等强的氢陷阱处，导致氢致延迟断裂发生，含氢量高的重载线路用钢轨在力学性能方面表现冲击韧性及延伸率低，为保证影响铁路运行的安全，为保证重载线路用高强韧性钢轨的综合性能，确保其在服役过程中的稳定性和可靠性，需对高强韧性贝氏体钢轨中的氢含量进行控制。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提供了一种钢轨氢含量的控制方法。
有鉴于此，本发明的技术方案提供了一种钢轨氢含量的控制方法，包括：选取低硫、低磷的铁水和经过烘烤干燥后的废钢进行转炉冶炼，转炉冶炼过程中，进行底吹氩气搅拌，出钢过程中，加入的合金和渣料进行烘烤干燥；钢水进入LF精炼后，进行加热升温、造渣、成分微调，熔炼渣系按照wt％计为： CaO 52-57％，Al2O3 3.5-6.3％，SiO2 22-25％，MgO5-8％，白渣精炼时间≥20分钟，精炼过程应适当的氩气流量；钢水出LF精炼后，进入二次精炼VD真空脱气，深真空度≤80Pa，深真空时间≥20分钟，深真空后软吹时间≥30分钟，软吹期间控制好氩气流量200-400Nl/min，禁止钢液裸露；钢水浇铸前，对中间包耐火材料充分烘烤，浇铸过程中，大包水口进行氩气密封保护，中包加入覆盖剂，结晶器浸入式水口***深度130mm以上，填充保护渣；浇铸完毕后，铸坯进入缓冷坑进行堆垛缓冷；入坑温度为600-700℃，缓冷时间为5天；铸坯进入加热炉加热，二次开坯，加保温罩缓冷5天；二次加热，经过开轧、终轧，轧成合格的轨型，然后在冷床上进行密排冷却，经矫直加工后，最终入库缓冷。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
通过采用转炉、LF精炼、VD真空脱气，钢水浇铸成大方坯，铸坯进行堆垛缓冷，经加热开坯成中间坯料，二次加热、开轧、终轧成合格的轨型，有效的控制钢轨的中氢含量，显著提高高强钢轨的韧性，特别是钢轨性能的稳定性和可靠性，提高产品质量，降低高强钢轨在铁路服役过程中的风险。
本发明技术方案公开的一种铁路用高强韧性钢轨氢含量的控制方法，为国家项目，受国家重点研发计划资助，2017YFB0304500(National Key R&D Program of China)。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1示出了本发明的实施例的钢轨氢含量的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述方面、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
根据本发明的实施例的钢轨氢含量的控制方法，包括：(1)选取低硫、低磷的铁水和经过烘烤干燥后的废钢进行转炉冶炼，转炉冶炼过程中，进行底吹氩气搅拌，出钢过程中，加入的合金和渣料应进行烘烤干燥。(2)钢水进入 LF精炼后，进行加热升温、造渣、成分微调，熔炼渣系为CaO 52-57％、Al2O3 3.5-6.3％，SiO2 22-25％、MgO 5-8％，控制白渣精炼时间≥20分钟，精炼过程应适当的氩气流量；(3)钢水出LF精炼后，进入二次精炼VD真空脱气，深真空度≤80Pa，保持深真空时间≥20分钟，深真空后软吹时间≥30分钟，软吹期间控制好氩气流量200-400NL/min，禁止钢液裸露；(4)钢水浇铸前，对中间包耐火材料充分烘烤，浇铸过程中，大包水口进行氩气密封保护，中包加入覆盖剂，结晶器浸入式水口***深度130mm以上，填充保护渣，避免钢水二次氧化。(5)浇铸完毕后，铸坯进入缓冷坑进行堆垛缓冷，进一步去氢；入坑温度为600-700℃，缓冷时间为5天。(6)铸坯进入加热炉加热，二次开坯，加保温罩缓冷5天。(7)二次加热，经过开轧、终轧，轧成合格的轨型，然后在冷床上进行密排冷却，经矫直加工后，最终入库缓冷。
实施例1：
重载铁路用高强度钢轨，钢水氢含量检测为1.0ppm，采用图1所示的生产工艺路线，铸坯堆垛缓冷入坑温度为630℃，加罩保温时间5天，二次保温缓冷温度为860℃，保持时间5天，所测试的钢轨氢含量结果如表1所示。
表1高强度钢轨氢含量检测结果。
所测得高强度钢轨的各项力学性能检验结果如表2所示。
表2
实施例2：
重载铁路用高强度钢轨，钢水氢含量检测为0.8ppm，采用图1所示的生产工艺路线，铸坯堆垛缓冷入坑温度为650℃，加罩保温时间5天，二次保温缓冷温度为850℃，保持时间5天，所测试的钢轨氢含量结果如表3所示。
表3高强度钢轨氢含量检测结果。
所测得高强度钢轨的各项力学性能检验结果如表4所示。
表4
实施例3：
重载铁路用高强度钢轨，钢轨水含量检测为0.7ppm，采用图1所示的生产工艺路线，铸坯堆垛缓冷入坑温度为680℃，加罩保温时间5天，二次保温缓冷温度为890℃，保持时间5天，所测试的钢轨氢含量结果如表5所示。
表5高强度钢轨氢含量检测结果。
所测得高强度钢轨的各项力学性能检验结果如表6所示。
表6
以上说明了本发明的技术方案，通过本发明的技术方案，通过采用转炉、LF精炼、VD真空脱气，钢水浇铸成大方坯，铸坯进行堆垛缓冷，经加热开坯成中间坯料，二次加热、开轧、终轧成合格的轨型，有效的控制钢轨的中氢含量，显著提高高强钢轨的韧性，特别是钢轨性能的稳定性和可靠性，提高产品质量，降低高强钢轨在铁路服役过程中的风险。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种钢轨氢含量的控制方法，其特征在于，包括：
选取低硫、低磷的铁水和经过烘烤干燥后的废钢进行转炉冶炼，转炉冶炼过程中，进行底吹氩气搅拌，出钢过程中，加入的合金和渣料进行烘烤干燥；
钢水进入LF精炼后，进行加热升温、造渣、成分微调，熔炼渣系按照wt％计为：CaO 52-57％，Al2O3 3.5-6.3％，SiO2 22-25％，MgO 5-8％，白渣精炼时间≥20分钟，精炼过程应适当的氩气流量；
钢水出LF精炼后，进入二次精炼VD真空脱气，深真空度≤80Pa，深真空时间≥20分钟，深真空后软吹时间≥30分钟，软吹期间控制好氩气流量200-400Nl/min，禁止钢液裸露；
钢水浇铸前，对中间包耐火材料充分烘烤，浇铸过程中，大包水口进行氩气密封保护，中包加入覆盖剂，结晶器浸入式水口***深度130mm以上，填充保护渣；
浇铸完毕后，铸坯进入缓冷坑进行堆垛缓冷；入坑温度为600-700℃，缓冷时间为5天；
铸坯进入加热炉加热，二次开坯，加保温罩缓冷5天；
二次加热，经过开轧、终轧，轧成合格的轨型，然后在冷床上进行密排冷却，经矫直加工后，最终入库缓冷。
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