一种车轴钢连铸方法技术

一种车轴钢连铸方法，其中，该方法包括将过热度为２０－４０℃的钢水浇注至结晶器中结晶，形成未完全凝固的车轴钢铸坯，将该未完全凝固的车轴钢铸坯从结晶器中拉出，依次送入二冷区和空冷区进行冷却，将所述未完全凝固的车轴钢铸坯的表面温度冷却到８００－８５０℃，然后在所述未完全凝固的车轴钢铸坯的凝固终点压下４－９毫米，获得完全凝固的车轴钢铸坯，所述二冷区的条件包括冷却剂采用温度为５－４０℃的水，且比水量为０．４５－０．５５升／千克。采用本发明专利技术提供的车轴钢连铸方法不仅能够提高生产效率和金属收得率，而且生产的车轴钢的成分偏析小，非金属夹杂含量低，钢坯的表面质量好；此外，由该方法生产的车轴钢的中心偏析、中心疏松和内部裂纹显著降低，完全符合车轴钢的标准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
车轴是铁道车辆走行的重要部件，其质量直接关系到车辆的承载能力和运输安 全。随着铁路向高速和重载化方向发展，对车轴的生产工艺及质量提出更高的要求。车轴 钢不仅应具有较高的强度，还应具备优良的塑性、抗冲击性能和疲劳性能。目前，我国的铁道车轴钢全部采用模铸工艺进行生产，例如，我国现行的铁道行业 标准TB/T2945-1999《铁道车辆用LZ50钢车轴及钢坯技术条件》只规定了模铸工艺生产铁 道车轴钢方面的内容。模铸工艺的劳动强度大和环境污染大，生产效率低和金属收得率低。 而且模铸工艺生产铁道车轴钢的成分偏析大，非金属夹杂含量高，轧制钢坯的表面质量差， 在钢材的洁净度控制上存在一定的困难。例如，《特殊钢》杂志(2005年11月，第26卷第 6期，P61-62)及《本钢技术》杂志(2006年第1期，P22-25)报道了本溪钢铁集团公司采用 转炉一LF-IR — RH-TB —模铸一型钢轧制工艺生产LZ50车轴钢，钢的成品化学成分碳含量 波动在0. 47-0. 55重量％，硅含量波动在0. 20-0. 40重量％，锰含量波动在0. 66-0. 85重 量％，钢坯的低倍组织一般疏松为0. 5-2. 5级，中心疏松为0. 5-1. 5级，偏析为0. 5-2. 0级； 非金属夹杂A类(硫化物)为0. 5-2. 5级，B类(氧化物)为0. 5-2.0级。因此，迫切需要一种新的车轴钢铸造工艺。连铸是目前普遍采用的钢铁铸造工艺之一，其工艺流程通常为将炼好的钢水倒在 中间包(可装几十吨钢水)中，液态的钢水通过中间包下的小孔(浸入式长水口)垂直地 流到不停振动的结晶器中。结晶器外用高压水不停冷却，钢水在结晶器中形成外部是固态 内部仍为液态的未完全凝固的钢铸坯。出结晶器后是一段弧形的冷却辊道，铸坯在该冷却 辊道上移动，通常依次经过二冷区和空冷区而得到完全凝固的铸坯。连铸能连续生产，提高 生产效率；能够实现机械化，降低劳动强度；除连续浇注的第一炉和最后一炉钢的头坯和 尾坯外，由于不需要对钢坯的两端进行切割，因此，能够提高金属收得率；此外，在连铸过程 中，通过结晶器电磁的搅拌，可以促进夹杂物和气泡的上浮，从而有效降低钢水中的夹杂物 以及气泡，改善钢铸坯表面的质量。然而，采用连铸工艺制备的钢铸坯，也存其固有的问题，如中心偏析、中心疏松等 内部缺陷。
技术实现思路
为了克服现有技术采用的模铸工艺生产车轴铸坯时生产效率低和金属收得率低， 生产的车轴钢的成分偏析大，非金属夹杂含量高，钢坯的表面质量差的缺陷，提供一种生产 效率高和金属收得率高，生产的车轴钢的成分偏析小，非金属夹杂含量低，钢坯的表面质量 好的车轴钢连铸方法，并且由该方法生产的车轴钢的中心偏析、中心疏松等完全符合车轴 钢的标准。本专利技术的专利技术人发现，由于车轴钢属于中碳钢，在连铸的凝固过程中，树枝晶比较 发达，容易在铸坯芯部形成树枝晶“搭桥”，凝固过程因选分结晶的作用使枝晶间富集了大 量低熔点的溶质，在凝固末期铸坯凝固终点固液两相区的凝固收缩产生的强大抽吸力引起 树枝晶间富集杂质的残余液体向中心流动并充填于其中，从而导致中心偏析、中心疏松等 内部缺陷尤为突出，因而直接将现有的连铸技术应用于制备车轴钢，制备的车轴钢很难满 足标准的要求。在不断的实验过程中，本专利技术的专利技术人发现，通过同时控制浇注时钢水的温度，二 冷区的冷却强度，以及在所述铸坯的凝固终点进行压下的技术手段能够显著改善采用连铸 方法制备的车轴钢的中心偏析、中心疏松等内部缺陷，使制备的车轴钢完全符合车轴钢的 标准。本专利技术提供了，其中，该方法包括将过热度为20-40°C的钢水 浇注至结晶器中结晶，形成未完全凝固的车轴钢铸坯，将该未完全凝固的车轴钢铸坯从结 晶器中拉出，依次送入二冷区和空冷区进行冷却，将所述未完全凝固的车轴钢铸坯的表面 温度冷却到800-850°C，然后在所述未完全凝固的车轴钢铸坯的凝固终点压下4-9毫米，获 得完全凝固的车轴钢铸坯，所述二冷区的条件包括冷却剂采用温度为5-40°C的水，且比水 量为0. 45-0. 55升/千克。采用本专利技术提供的车轴钢连铸方法不仅能够提高生产效率和金属收得率，而且生 产的车轴钢的成分偏析小，非金属夹杂含量低，钢坯的表面质量好；此外，由该方法生产的 车轴钢的中心偏析、中心疏松等缺陷显著降低，完全符合车轴钢的标准。具体实施例方式本专利技术提供了，其中，该方法包括将过热度为20-40°C的钢水 浇注至结晶器中结晶，形成未完全凝固的车轴钢铸坯，将该未完全凝固的车轴钢铸坯从结 晶器中拉出，依次送入二冷区和空冷区进行冷却，将所述未完全凝固的车轴钢铸坯的表面 温度冷却到800-850°C，然后在所述未完全凝固的车轴钢铸坯的凝固终点压下4-9毫米，获 得完全凝固的车轴钢铸坯，所述二冷区的条件包括冷却剂采用温度为5-40°C的水，且比水 量为0. 45-0. 55升/千克。在本专利技术中，使用的钢水可以为铸造车轴钢所常用的任何牌号的钢水，优选为 LZ50、JZ35和35CrMo，最优选为LZ50。LZ50为一种中碳钢，其碳含量为钢重量的0. 47-0. 57 重量％ ；LZ50通常含有，以所述钢水的总重量为基准，以单质计，0. 47-0. 57重量％的(， 0. 17-0. 4 重量％的 Si，0. 6-0. 9 重量％的 Mn，0. 01-0. 02 重量％的 P，0. 004-0. 02 重量％的 S，0. 02-0. 06重量％的Als，余量为铁。本专利技术所使用的钢水优选为在冶炼时进行了微量元 素合金化的中碳钢水，所述微量元素可以为钒、铬、镍、钙等金属元素。上述的钢水可以通过 现有技术冶炼铁水获得。本专利技术中，所述过热度是指钢水的温度超过该钢水液相线温度的度数。所述空冷区为本领域的通常的含义，是指在环境温度下通过大气中的空气进行自 然冷却的区域。所述压下可以通过本领域的常规方法实现，例如采用一个或几个机架进行压下。 所谓比水量是指在冷却段中冷却每千克未完全凝固的车轴钢铸坯所用的水量。由于中碳钢容易产生树枝晶，从而在铸坯芯部形成树枝晶“搭桥”，凝固过程因选 分结晶的作用使枝晶间富集了大量低熔点的溶质，在凝固末期铸坯凝固终点固液两相区的 凝固收缩产生的强大抽吸力引起树枝晶间富集杂质的残余液体向中心流动并充填于其中， 从而导致中心偏析、中心疏松。本专利技术的专利技术人发现，将钢水的过热度控制为20-40°C，且在 二冷区中通过采用冷却剂温度为5-40°C的水，且比水量为0. 45-0. 55升/千克使所述未完 全凝固的车轴钢铸坯得到均勻的冷却，以及在所述空冷后对所述未完全凝固的车轴钢铸坯 在其凝固终点进行压下4-9毫米时，能显著改善上述的问题，采用这种方法制备的车轴钢 完全符合车轴钢的标准。作为一种优选的实施方式，所述钢水为牌号为LZ50、JZ35和35CrMo的钢水，因此， 所述钢水的温度可以为1505-1535°C。由于常规的冷却方法是导致出现树枝晶的重要因素之一，因此，本专利技术的专利技术人 通过大量的实验以改善冷却方法，并意外地发现，当所述二冷区包括至少3个冷却段，并且 依照所述未完全凝固的车轴钢铸坯通过的先后顺序，所述未完全凝固的车轴钢铸坯在相邻 两个冷却段中的温度降低值依次减小时，有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车轴钢连铸方法，其特征在于，该方法包括将过热度为２０－４０℃的钢水浇注至结晶器中结晶，形成未完全凝固的车轴钢铸坯，将该未完全凝固的车轴钢铸坯从结晶器中拉出，依次送入二冷区和空冷区进行冷却，将所述未完全凝固的车轴钢铸坯的表面温度冷却到８００－８５０℃，然后在所述未完全凝固的车轴钢铸坯的凝固终点压下４－９毫米，获得完全凝固的车轴钢铸坯，所述二冷区的条件包括冷却剂采用温度为５－４０℃的水，且比水量为０．４５－０．５５升／千克。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：代华云，陈永，江南红，刘建华，雷秀华，柯晓涛，邓通武，杨星地，
申请(专利权)人：攀钢集团研究院有限公司，攀钢集团有限公司，攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司，攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]