阅读说明：本技术 一种有效控制重轨钢夹杂物组分的控制方法 (Control method for effectively controlling inclusion components of heavy rail steel ) 是由 谌智勇 宋海 辛广胜 刘南 翁举 王文义 高博 杨乐 于 2020-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种有效控制重轨钢夹杂物组分的控制方法,通过创新性的夹杂物控制理论研究,优化提升钢坯制造冶炼工艺控制,通过精确控制钢轨钢夹杂物的组分,提高夹杂物熔点,来提升夹杂物的去除能力,提升钢轨钢的洁净度控制水平。(The invention discloses a control method for effectively controlling inclusion components of heavy rail steel, which optimizes and improves the control of a billet manufacturing and smelting process through innovative inclusion control theory research, improves the inclusion melting point through accurately controlling the components of the inclusions of the rail steel, improves the removal capability of the inclusions, and improves the cleanliness control level of the rail steel.)

一种有效控制重轨钢夹杂物组分的控制方法

技术领域

本发明涉及炼钢冶炼工艺技术领域，尤其涉及一种有效控制重轨钢夹杂物组分的控制方法。

背景技术

中国铁路交通高速迅猛发展，并逐步趋向高速、重载、安全、长寿的发展需求，钢轨作为铁路的主要承重构件，为了适应铁路的发展需求，各个钢轨生产厂不断进行工艺改进来提升钢质的洁净度，以改善钢轨的使用性能。各钢轨生产厂在实现洁净度控制的总体技术路线方面，其一减少夹杂物的生成，其二改善夹杂物去除条件。但由于夹杂物的多样性和复杂性，各钢轨生产厂根据各自生产控制的特点，开发了相适应的技术路线，其中的技术细节差异很大。其中采用VD作为脱气工艺的技术方案，由于在VD过程中钢渣的长时间混合搅拌，导致钢液中的夹杂物发生变性，通常转变为多元组成的低熔点复合夹杂物，该类型的夹杂物在生产过程的控制温度下通常为液态夹杂物，颗粒较大不易去除，在轧制过程中变形为窜簇状或点链状大尺寸夹杂物，极大的影响钢轨的使用性能，导致钢轨钢轨核伤、断裂等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效控制重轨钢夹杂物组分的控制方法，通过创新性的夹杂物控制理论研究，优化提升钢坯制造冶炼工艺控制，通过精确控制钢轨钢夹杂物的组分，提高夹杂物熔点，来提升夹杂物的去除能力，提升钢轨钢的洁净度控制水平。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种有效控制重轨钢夹杂物组分的控制方法，包括：

1)脱氧剂使用硅钙钡，其成分按质量百分比要求为：Si≥50％、Ca≥13％Ba≥14％、Ca+Ba≥28％、P≤0.05％、S≤0.10％；合金使用低铝硅铁、硅锰；同时要严格限制合金和脱氧剂当中的残余铝和钙含量，要求残余Al％≤1％,残余Ca％＜0.5％，其中硅钙钡中的钙含量不受此规定限制；

2)按照初钢中的氧含量，严格控制合金或脱氧剂所带入的残余铝和残余钙的总量；按照1)所述的硅钙钡的加入量按照下表确定：

出钢碳[C](％)	硅钙钡加入量(kg/t)
		0.03	3.5
0.04	2.5
		0.05	2.5
0.06	1.5
		0.07	1-1.5
0.08	1-1.5
		0.09	1
0.10	1
		>0.10	1

3)控制精炼渣的关键指标，要求粘度R在1.8-2.1之间，渣中Al₂O₃＜5％,MgO＜8％；

4)选择VD软吹工艺的吹氩控制模型，采用先强后弱的控制模型，软吹前期采用较大的供气强度150-200NL/min,在炉渣表面吹较大“渣眼”，随后在第二阶段吹氩强度保持在50-100NL/min,使渣层表面有轻微的蠕动。

进一步的，精炼炉渣控制工艺为：精炼炉造渣剂为石灰和萤石，石灰加入量为5-6kg/吨钢，萤石加入量为1-2kg/吨钢，采用碳化硅脱渣中氧，加入量为1.5kg/吨钢,冶炼过程中随时通过蘸渣样观察炉渣情况，在精炼炉离位前要保持白渣时间≥8min。

进一步的，VD软吹工艺控制具体为：

深真空度保持在低于30Pa以下，深真空时间15min；深真空破空后软吹保持15min,分两个阶段，第一个阶段10min吹氩强度在150-200NL/min,使渣面有较大“渣眼”；第二阶段5min吹氩强度在50-100NL/min。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

1)、本方法采用了创新的夹杂物控制理论，首次提出了通过精确控制夹杂物组分来实现夹杂物去除的技术路线；

2)、本方法明确了关键控制技术参数，易推广实施，并能保证实施效果。

附图说明

图1为软吹第一阶段示意图；

图2为软吹第二阶段示意图。

具体实施方式

一种有效控制重轨钢夹杂物组分的控制方法，包括：

1)脱氧剂使用硅钙钡，其成分要求为Si≥50％、Ca≥13％Ba≥14％、Ca+Ba≥28％、P≤0.05％、S≤0.10％，合金使用低铝硅铁、硅锰等。要严格限制合金和脱氧剂当中的残余铝和钙含量，要求残余Al％≤1％,残余Ca％＜0.5％，其中硅钙钡中的钙含量不受此规定限制；

2)按照初钢中的氧含量，严格控制合金或脱氧剂所带入的残余铝和残余钙的总量。按照1)所述的硅钙钡的加入量可按照下表确定：

3)控制精炼渣的关键指标，要求粘度R在1.8-2.1之间，渣中Al2O3＜5％,MgO＜8％；

4)优选VD软吹工艺的吹氩控制模型，采用先强后弱的控制模型，软吹前期采用较大的供气强度150-200NL/min,在炉渣表面吹较大“渣眼”，这与通常的软吹控制要求差异较大，主要是由于钢轨钢夹杂物在VD工序为液态夹杂物，采用较小的软吹流量时其动力学条件不满足。随后在第二阶段吹氩强度保持在50-100NL/min,观察渣层表面有轻微的蠕动，主要目的是促进钢液与炉渣的分离。

实施例1：

运用本发明的方法生产U75V钢轨钢，化学成分见表1。

表1 U75V化学成分/％

成分

C

Si

Mn

P

S

V

Al

Cr

要求

0.71-0.80

0.50-0.80

0.75-1.20

≤0.030

≤0.025

0.04-0.12

≤0.010

≤0.15

生产工艺路线为：KR铁水预处理脱硫——顶底复吹转炉——LF精炼——VD精炼——280×380mm大方坯连铸。

其中：

1)使用的脱氧剂硅钙钡主要成分组成和合金中残余Al％和Ca％的成分，见下表：

品名	Si％	Ca％	Ba％	P％	S％	Al％	Mn％
								硅钙钡	58.25	15.44	16.23	0.021	0.057	0.044
低铝硅铁		＜0.01				0.05
								硅锰		0.025				＜0.02
钒铁						0.096
								SiC						0.099

2)转炉出钢碳及脱氧剂加入量

转炉采用双渣法造渣，采用“高拉补吹”工艺控制终点碳含量，要求终点碳含量大于0.10％。

实验炉次	终点氧(ppm)	定碳(％)	硅钙钡加入量(kg/t)
				Heat1	837	0.027	3.5
Heat2	509.7	0.052	2.5
				Heat3	404.4	0.066	1.5
Heat4	310.3	0.084	1
				Heat5	308.3	0.086	1
Heat6	510.8	0.05	2.5
				Heat7	207.6	0.13	1
Heat8	292.5	0.09	1

3)精炼炉渣控制

精炼炉造渣剂为石灰和萤石，石灰加入量为5-6kg/吨钢，萤石加入量为1-2kg/吨钢，采用碳化硅脱渣中氧，加入量为1.5kg/吨钢,冶炼过程中随时通过蘸渣样观察炉渣情况，在精炼炉离位前要保持白渣时间≥8min。

炉次	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	FeO	MgO	MnO	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	S	SiO<sub>2</sub>	TFe	碱度R
											Heat1	<0.5	45.25	<0.5	7.6	<0.1	<0.5	0.665	23.35	<0.5	1.94
Heat2	<0.5	45.13	0.72	5.4	<0.1	<0.5	0.996	23.65	0.77	1.91
											Heat3	<0.5	43.78	0.54	6.69	<0.1	<0.5	0.827	23.26	0.56	1.88
Heat4	<0.5	49.86	0.63	6.49	0.12	<0.5	1.18	23.71	<0.5	2.1
											Heat5	<0.5	45.62	0.54	6.41	<0.1	<0.5	1.18	22.67	<0.5	2.01
Heat6	<0.5	47.13	0.54	5.46	<0.1	<0.5	0.905	22.4	<0.5	2.1
											Heat7	<0.5	46.21	<0.5	7.5	<0.1	<0.5	0.695	24.81	<0.5	1.86
Heat8	<0.5	48.33	0.63	6.67	<0.1	<0.5	0.769	25.41	0.56	1.9

4)VD软吹工艺控制

VD工艺的主要目的是脱气，深真空度保持在低于30Pa以下，深真空时间15min。深真空破空后软吹保持15min,分两个阶段，第一个阶段10min吹氩强度在150-200NL/min,使渣面有较大“渣眼”见图1；第二阶段5min吹氩强度在50-100NL/min,使渣面蠕动而不出现“渣眼”见图2。

采用本方法生产钢轨钢夹杂物评级见下表：

由上表可见，采用本方法生产的钢轨钢夹杂物评价优于标准要求。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。