一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法技术

本发明专利技术公开了一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，采用出钢全铝脱氧、精炼调整炉渣渣系、控制铝

【技术实现步骤摘要】
一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法


[0001]本专利技术涉及纯净车轴钢冶炼生产技术，具体涉及一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，属于钢铁冶炼领域。

技术介绍

[0002]车轴是铁路列车重要的承重构件之一。列车车轴服役时间长，一般在二十年以上；服役环境恶劣，承受到疲劳、弯曲、扭转、拉伸、冲击等各种复杂应力。因此，车轴质量可靠性直接关系到铁道列车的行车安全。
[0003]车轴安全性能除与车轴的成分、性能相关外，还与制造车轴用的材料纯净度密切相关。研究表明，车轴失效的主要原因是在夹杂物附近形成了疲劳裂纹，特别是钢中脆性夹杂物。
[0004]车轴钢中硅酸盐类夹杂物主要是钢中形成的SiO2脱氧产物与钢中金属氧化物结合形成的。车轴钢中硅酸盐类夹杂物属于脆性夹杂，这类夹杂物大多呈球状或不规则形状，在钢材锻轧形变时其形状基本不变，导致其与钢材基体界面会形成微裂纹，这种微裂纹的存在对车轴的安全运行存在重大隐患。
[0005]因此，在车轴钢冶炼过程中应减少或去除钢中硅酸盐类夹杂物，这对提高车轴安全运行的质量至关重要。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提供一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，通过控制钢中危害性较大的硅酸盐类脆性夹杂物，提升车轴钢的钢质纯净度，高标准满足列车安全运行对车轴材质的质量要求。
[0007]本专利技术提供的一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，采用“以铝抑硅”的方案，在出钢阶段、精炼阶段控制铝的加入，从而抑制钢中硅元素的氧化。并配合使用无氟高碱度渣系（Al2O3：22
‑
35%，R≥8）（R为碱度，CaO/SiO2的值）、低氧氛围下硅成分合金化措施，从而控制车轴钢中危害较大的脆性硅酸盐类的生成，提高了车轴钢的钢质纯净度，检验车轴钢中硅酸盐类夹杂（C类）在0.5级以下，主要以D类或Ds类夹杂物为主，从而提升列车车轴的长期的服役安全性。
[0008]本专利技术采用出钢全铝脱氧、精炼调整炉渣渣系、控制铝
‑
硅含量及优化合金化顺序，减少钢中硅元素的氧化，从而降低车轴钢中硅酸盐类夹杂物。
[0009]本专利技术提供的一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，包括以下内容：（1）采用偏心底电炉冶炼，出钢控制氧化渣流入钢包中，随钢流加入铝丸，铝丸加入量为1.8～2.5kg/吨钢。
[0010]（2）全铝脱氧，采用“以铝抑硅”的控制方案。当钢水中溶解氧含量小于4
×
10
‑6时再进行硅元素合金化。
[0011]（3）无氟高碱度低硅成分（质量百分比）精炼渣系：CaO：45～56%，MgO：8～12%，
Al2O3：22～35%，SiO2：2～8%，渣系二元碱度R（CaO/SiO2）≥8。碱度R的比例是CaO、SiO2二者的质量比。
[0012]优选：Al2O3：22～30%，渣系二元碱度R（CaO/SiO2）为8~15。
[0013]（4）LF（钢包）精炼结束后钢水中[%Al] / [%Si]（质量比）保持在15%～20%。VD真空处理结束后钢中[%Al] / [%Si]保持在5%～15%。
[0014]上述控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，具体包括以下步骤：（1）EBT
‑
EAF（偏心底电炉）装料；（2）冶炼过程电炉侧壁吹氧，分两批加入石灰进行电炉冶炼，以去除钢中P、S、Si等元素；（3）电炉出钢，测量钢水温度及化学成分；钢水出钢量为80~90吨；（4）出钢随钢流加入300
‑
400kg石灰、200
‑
300kg白云石、300
‑
400kg合成渣、150
‑
200kg铝丸，初步完成钢包内的成分合金化及脱氧。加入钢水中铝丸145
‑
200kg，加入铝丸量与钢水比为1.8
‑
2.5kg/t钢。
[0015]（5）出钢时采用留钢留渣操作，利用电炉偏心底特点控制电炉内富含氧的氧化渣流入钢包内；（6）进LF工位测温，加入120
‑
150kg电石，送电升温10
±
2分钟。温度升至1570
±
10℃，加入180
‑
200kg石灰、30
‑
60kg铝丸、40
‑
60kg钒铁进行第一次成分和渣系调节。
[0016]（7）再送电10分种，升温、化渣，加入180
‑
200kg石灰，进行第二次渣系和成分调节。在线检测钢液中溶解氧含量，当检测钢液中氧含量小于4ppm时，进行硅成分的合金化，加入30
‑
50kg硅铁和40
‑
60kg高锰合金，并伴随加入10
‑
15kg铝丸。全过程底吹氩气，流量为1000
‑
1100NL/min。
[0017]（8）精炼过程不加入萤石（CaF2），精炼渣组分调整为，CaO：45～56%，MgO：8～12%，Al2O3：22～35%，SiO2：2～8%，渣系碱度R（CaO/SiO2）≥8，形成无氟高碱度低硅渣系。
[0018]（9）合金化完成后进行第三次送电升温，至LF出站温度1650
‑
1670℃，出站时钢中Si、Al成分为：Si＝0.20
‑
0.45%、Al=0.050
‑
0.065%。出钢包精炼站时保持钢水中Al/Si≥15%。
[0019]（10）进VD工位，测温，温度为1650
‑
1660℃。移动VD密封盖抽真空，高真空度下（≤67pa），保持时间20
‑
25分钟，并全程底吹氩气，流量为1000
‑
1100NL/min。
[0020]（11）真空处理完成后，喂入Si
‑
Ca线120
‑
150米。
[0021]（12）加入保温覆盖剂。底吹Ar气软搅拌，流量50
‑
60NL/min，时间15
‑
20分钟。
[0022]（13）VD出站，测温1572℃。VD真空处理结束后，钢水Si、Al化学成分：Si＝0.25
‑
0.40%、Al=0.020
‑
0.035%，钢水中Al/Si＝10
‑
20%。
[0023]（14）运转钢包至铸钢平台。在浇铸平台，连铸中包预先烧包4
±
1小时。钢包上浇铸臂叉后，移动烘烤后的中包至连铸位，浸入式水口对中，并对中包吹氩操作，排除包中空气。
[0024]（15）钢包旋转至中包上方，连铸生产，连铸采用结晶器电磁搅拌（M
‑
EMS）、二冷电磁搅拌（S
‑
EMS）和末端电磁搅拌（F
‑
EMS），生产连铸坯料。
[0025]（16）将连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，其特征在于包括以下内容：（1）采用偏心底电炉冶炼，出钢控制氧化渣流入钢包中，随钢流加入铝丸，铝丸加入量为1.8～2.5kg/吨钢；（2）当钢水中溶解氧含量小于4
×
10
‑6时再进行硅元素合金化；（3）无氟高碱度低硅成分精炼渣系按质量百分比计：CaO：45～56%，MgO：8～12%，Al2O3：22～35%，SiO2：2～8%，渣系二元碱度R≥8；碱度R的比例是CaO、SiO2二者的质量比；（4）LF精炼结束后钢水中[%Al] / [%Si]质量比保持在15%～20%；VD真空处理结束后钢中[%Al] / [%Si]质量比保持在5%～15%。2.根据权利要求1所述的控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，其特征在于：步骤（3）中，无氟高碱度低硅成分精炼渣系中，Al2O3：22～30%，渣系二元碱度R为8~15。3.根据权利要求1或2所述的控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，其特征在于包括以下步骤：（1）偏心底电炉装料；（2）冶炼过程电炉侧壁吹氧，分两批加入石灰进行电炉冶炼，以去除钢中P、S、Si元素；（3）电炉出钢，测量钢水温度及化学成分；钢水出钢量为80~90吨；（4）出钢随钢流加入300
‑
400kg石灰、200
‑
300kg白云石、300
‑
400kg合成渣、150
‑
200kg铝丸，初步完成钢包内的成分合金化及脱氧；加入钢水中铝丸145
‑
200kg；（5）出钢时采用留钢留渣操作，利用电炉偏心底特点控制电炉内富含氧的氧化渣流入钢包内；（6）进LF工位测温，加入120
‑
150kg电石，送电升温10
±
2分钟；温度升至1570
±
10℃，加入180
‑
200kg石灰、30
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60kg铝丸、40
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60kg钒铁进行第一次成分和渣系调节；（7）再送电10分种，升温、化渣，加入180
‑
200kg石灰，进行第二次渣系和成...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬中华，王松伟，张锦文，王之香，王育田，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：