本发明属于钢铁冶金领域，尤其涉及一种控制重轨钢u75v全铝方法。
背景技术：
：随着我国铁路运输事业的发展，列车牵引重量、运行速度、运输密度和年通过总量的逐步提高，大大增加了钢轨的负荷，加大了钢轨的伤损。为了提高钢轨的使用寿命，对钢轨的强度、硬度和抗疲劳性能提出了更高的要求。铁路高速化后钢轨损坏形式由传统的以磨耗为主转变以疲劳损伤为主。研究表明，钢轨中夹杂物有硫化物、硅酸盐、al2o3等，al2o3对疲劳的影响很大，特别是链状al2o3夹杂对钢轨疲劳寿命的危害最大，链中al2o3重轨钢u75v硅铁合金加入量，合金中残铝高，精炼处理过程中不易上浮去除；同时在钢水中易形成al2o3夹杂，镁铝尖晶石类夹杂物，导致大量伤轨，必须降低钢水中全al含量，达到降低伤轨的目的。技术实现要素：为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种控制重轨钢u75v全铝方法。按照此冶炼方法，避免了高速轨改钢的损失，u75v的全铝值明显降低，全al≤0.004％的合格率由40％提高到90％以上，伤轨率呈明显下降趋势。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种控制重轨钢u75v全铝方法，包括如下步骤：1)铁水预处理：将铁水脱硫至质量百分比含量为0.005％，扒渣后兑入转炉，控制入lf炉s范围0.020％以下；2)转炉冶炼：转炉出钢碳质量百分比含量控制范围0.08％～0.20％，出钢温度≥1660℃，出钢过程中加入硅锰合金和低铝硅铁调整成分至目标含量，转炉脱氧合金化后的温度≥1595℃；3)炉外精炼：钢包运至lf炉后，入lf炉温度≥1520℃；精炼lf炉加热5～10分钟后炉取样，si目标质量百分比含量控制在0.53％～0.63％；lf炉铝矾土加入量为0.50～1.2kg/t，白灰加入量1.0～3.0kg/t；lf炉炉渣碱度控制范围为：碱度值r1.8～2.4，al2o3质量百分比含量10％～20％；精炼在处理后期不调si，要求总渣料4.0-5.0kg/t；当钢水罐净空满足700-900mm时，不加入白灰盖罐；当钢水罐净空小于700mm时，加入白灰盖罐操作，稠渣量1.0～3.0kg/t；4)真空脱气：保压期间氩气压力控制在0.15-0.30mpa,在保压过程中尽可能调整氩气量，氩气目标流量控制在200nl/min以上，炉长可根据透气砖实际吹氩效果及钢液面翻腾效果适当调整吹氩流量及压力，以保证保压脱氢效果。步骤2)所述转炉冶炼，出钢碳质量百分比含量≤0.08％罐次，加入0.5～2.0kg/t硅钙钡铁脱氧。步骤2)所述转炉冶炼，合金化过程中先加如硅锰合金，再加如低铝硅铁，在出钢过程1～5min时加入。步骤3)所述钢包选用无铝、无钛的周转罐。步骤3)所述炉外精炼lf炉炉渣碱度控制范围为：cao：45～50％；sio2：20～27％；mgo：≤10％；feo：≤1％；fe2o3：≤0.2％；mno：≤0.5％；tio2：≤1％；caf2：≤1.5％。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明按照此冶炼方法，通过控制转炉出钢碳、温度，使钢水中的合金残铝大量氧化上浮，优化精炼渣系，提高吸附al2o3能力，优化vd处理过程氩气流量、压力，在保证去氢效果的同时，避免顶渣中的al回到钢水中，避免高速轨改钢的损失，u75v的全铝值明显降低，全al≤0.004％的合格率由40％提高到90％以上，伤轨率也呈明显下降趋势。具体实施方式下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不用来限制本发明的范围：一种控制重轨钢u75v全铝方法，本发明采用如下措施来实现控制u75全铝：工艺路线：铁水脱硫扒渣→转炉冶炼(ld)→炉外精炼(lf)→真空脱气(vd))→方坯连铸(280mm×380mm) 电磁搅拌。u75v钢种成分如下表：钢种成分表(按重量百分比含量计)％1、铁水脱硫扒渣：铁水预处理：铁水s铁水脱s扒渣至0.005％，或者选择铁水s含量在0.040％以下的，扒渣后直接兑入转炉，控制入lf炉s范围0.020％以下。钢包：使用无铝、无钛的周转罐。保证大罐洁净度，无罐底、罐沿、内额头。必须保证大罐吹氩效果正常。2、转炉冶炼(ld)：转炉：为控制钢水中氧值不过高和满足钢水中残铝氧化去除，控制出钢碳范围0.08-0.20％，力争一拉出钢；出钢温度范围≥1660℃，挂罐温度≥1595℃，入lf温度≥1520℃；入lf炉首样si目标含量控制在0.53～0.63％；若出钢c≤0.08％罐次，加入100kg硅钙钡铁脱氧。合金化过程：要求先加硅锰合金，再加低铝硅铁，必须在出钢过程1min时加入，不允许早加或者晚加。严禁下渣，若下渣，炉后钢水扒渣，扒渣后盖白灰200kg。3、炉外精炼(lf)：精炼处理过程：铝矾土加入量控制在0.50～1.2kg/t，根据来罐渣厚、罐况、升温速率，确定加入白灰量，目标加入0.1～0.3kg/t即可，主要控制思路是前期低碱度和控制渣中的al2o3含量，目标lf炉搬出碱度在1.8-2.4，al2o3含量10％-20％，保证顶渣吸附效果；如果化渣效果不好，可以加入0.15-0.30kg/t萤石，同时应严格控制顶渣流动性，避免过稀。精炼在处理后期尽量不调si，避免破换渣中的al-o平衡，使部分铝回到钢水中。为保证脱氧和去硫效果，要求总渣料0.4-0.5kg/t，稠渣时应关闭氩气，控制顶渣黏度。在成分和温度都满足进vd的前提下，为控制vd处理过程回al，当钢水罐净空满足700-900mm时可以不稠渣；当钢水罐净空小于700mm时，应进行稠渣操作，稠渣量1.0-3.0kg/t，稠渣量越低越好，目的降低顶渣碱度，避免抽真空过程中顶渣al回到钢水中。lf炉炉渣碱度控制范围为：cao：45～50％；sio2：20～27％；al2o3：10-20％；mgo：≤10％；feo：≤1％；fe2o3：≤0.2％；mno：≤0.5％；tio2：≤1％；caf2：≤1.5％；r：2.0-2.5。4、真空脱气(vd)：vd处理过程：在保证h含量的同时，要求控制保压期间氩气压力在0.1-0.20mpa之间，破空后氩气不关闭，采取弱吹方式，直至上机。实施例1：以u75v(fe6k31)为例，本发明采取如下措施来实现控制全al，在本实施例中，重轨钢其组成元素及其元素质量百分比含量如表1所示，本实施例包含c、si、mn、p、s和al，余量为铁及不可避免的杂质。表1实施例1重轨钢u75v主要化学成分控制一种控制重轨钢u75v全铝方法，包含以下步骤：1、工艺路线：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼(lf)→方坯连铸(电磁搅拌)→检查→大型厂。2、铁水预处理：铁水s选择0.0252％，铁水脱s扒渣后兑入转炉，转炉出钢s终点成分0.0135％；。3、转炉一次拉碳，出钢碳范围0.153％，出钢温度1695℃，挂罐温度1599℃。4、合金化过程：合金使用硅锰合金11kg/吨钢，低铝硅铁加入量0.6kg/吨钢，出钢后，大罐表面加200kg白灰，全覆盖至钢水表面，已不裸露为宜。5、出钢末期挡渣标挡渣，未下渣。6、精炼处理过程：入lf炉温度1549℃，入lf的硅成分0.59％，lf炉根据入炉s含量，调整白灰加入量和铝矾土加入量，顶渣碱度控制在2.0左右，搬出前未稠渣。表2为加入lf原料组分的质量百分比含量入lf炉s含量％白灰加入量kg萤石kg铝矾土kg0.0142540517、vd处理过程氩气压力0.17mpa。对本实施例从表2中可以看出，在冶炼过程中，转炉出钢碳、温度和s，保证合金中的al烧损，精炼加入的渣料和末期不调si，，保证了顶渣的吸附性和避免回al，取得了有益效果。实施例2：本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于精炼由于钢水净空满足要求，lf搬出时未稠渣，避免顶渣碱度过高回al，本发明采取如下措施来实现控制重轨钢u75v全al。以u75v(fe6k31)为例，本发明采取如下措施来实现控制全al，在本实施例中，重轨钢其组成元素及其元素质量百分比含量如表3所示，本实施例包含c、si、mn、p、s和al，余量为铁及不可避免的杂质。表3实施例2重轨钢u75v主要化学成分控制一种控制重轨钢u75v全铝方法，包含以下步骤：1、工艺路线：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼(lf)→方坯连铸(电磁搅拌)→检查→大型厂。2、铁水预处理：铁水s选择0.0254％，铁水直接兑入转炉，转炉出钢s终点成分0.0163％；。3、转炉一次拉碳，出钢碳范围0.162％，出钢温度1665℃，挂罐温度1600℃。4、合金化过程：合金使用硅锰合金11kg/吨钢，低铝硅铁加入量0.58kg/吨钢，出钢后，大罐表面加200kg白灰，全覆盖至钢水表面，已不裸露为宜。5、出钢末期挡渣标挡渣，未下渣。6、精炼处理过程：入lf炉温度1530℃，入lf的硅成分0.55％，lf炉根据入炉s含量，调整白灰加入量和铝矾土加入量，顶渣碱度控制在2.0左右，搬出前稠渣299kg。表4为加入lf原料组分的质量百分比含量入lf炉s含量％白灰加入量kg萤石kg铝矾土kg0.0192300657、vd处理过程氩气压力0.20mpa。对本实施例从表4中可以看出，在冶炼过程中，转炉出钢碳、温度和s，保证合金中的al烧损，精炼加入的渣料和末期不调si，，保证了顶渣的吸附性和避免精炼处理后期回al，精炼lf搬出前未稠渣，避免了顶渣中的al2o3回到钢水中，取得了有益效果。实施例3：本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于精炼由于钢水净空略少于要求，lf搬出时减少稠渣量，避免顶渣碱度过高回al，本发明采取如下措施来实现控制重轨钢u75v全al。以u75v(fe6k31)为例，本发明采取如下措施来实现控制全al，在本实施例中，重轨钢其组成元素及其元素质量百分比含量如表5所示，本实施例包含c、si、mn、p、s和al，余量为铁及不可避免的杂质。表5实施例3重轨钢u75v主要化学成分控制一种控制重轨钢u75v全铝方法，包含以下步骤：1、工艺路线：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼(lf)→方坯连铸(电磁搅拌)→检查→大型厂。2、铁水预处理：铁水s选择0.0282％，铁水直接兑入转炉，转炉出钢s终点成分0.018％；。3、转炉一次拉碳，出钢碳范围0.102％，出钢温度1662℃，挂罐温度1601℃。4、合金化过程：合金使用硅锰合金11.2kg/吨钢，低铝硅铁加入量0.59kg/吨钢，出钢后，大罐表面加200kg白灰，全覆盖至钢水表面，已不裸露为宜。5、出钢末期挡渣标挡渣，未下渣。6、精炼处理过程：入lf炉温度1520℃，入lf的硅成分0.53％，lf炉根据入炉s含量，调整白灰加入量和铝矾土加入量，顶渣碱度控制在2.0左右，搬出前稠渣136kg。表6为加入lf原料组分的质量百分比含量入lf炉s含量％白灰加入量kg萤石kg铝矾土kg0.02130022827、vd处理过程氩气压力0.19mpa。对本实施例从表6中可以看出，在冶炼过程中，转炉出钢碳、温度，保证合金中的al烧损，精炼加入的渣料和末期不调si，，保证了顶渣的吸附性和避免精炼处理后期回al，精炼lf搬出前降低稠渣量，避免了顶渣中的al2o3回到钢水中，取得了有益效果。本发明按照此冶炼方法，通过控制转炉出钢碳、温度，使钢水中的合金残铝大量氧化上浮，优化精炼渣系，提高吸附al2o3能力，优化vd处理过程氩气流量、压力，在保证去氢效果的同时，避免顶渣中的al回到钢水中，避免高速轨改钢的损失，u75v的全铝值明显降低，全al≤0.004％的合格率由40％提高到90％以上，伤轨率也呈明显下降趋势。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种控制重轨钢u75v全铝方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)铁水预处理：
将铁水脱硫至质量百分比含量为0.005％，扒渣后兑入转炉，控制入lf炉s范围0.020％以下；
2)转炉冶炼：
转炉出钢碳质量百分比含量控制范围0.08％～0.20％，出钢温度≥1660℃，出钢过程中加入硅锰合金和低铝硅铁调整成分至目标含量，转炉脱氧合金化后的温度≥1595℃；
3)炉外精炼：
钢包运至lf炉后，入lf炉温度≥1520℃；精炼lf炉加热5～10分钟后炉取样，si目标质量百分比含量控制在0.53％～0.63％；lf炉铝矾土加入量为0.50～1.2kg/t，白灰加入量1.0～3.0kg/t；lf炉炉渣碱度控制范围为：碱度值r1.8～2.4，al2o3质量百分比含量10％～20％；
精炼在处理后期不调si，总渣料4.0～5.0kg/t；当钢水罐净空满足700-900mm时，不加入白灰盖罐；当钢水罐净空小于700mm时，进行加入白灰盖罐操作，稠渣量1.0～3.0kg/t；
4)真空脱气：
保压期间氩气压力控制在0.15～0.30mpa，在保压过程中调整氩气量，氩气目标流量控制在200nl/min以上。
2.根据权利要求1所述的一种控制重轨钢u75v全铝方法，其特征在于，步骤2)所述转炉冶炼，若出钢碳质量百分比含量≤0.08％罐次，加入0.5～2.0kg/t硅钙钡铁脱氧。
3.根据权利要求1所述的一种控制重轨钢u75v全铝方法，其特征在于，步骤2)所述转炉冶炼，合金化过程中先加硅锰合金，再加低铝硅铁，在出钢过程1～5min时加入。
4.根据权利要求1所述的一种控制重轨钢u75v全铝方法，其特征在于，步骤3)所述钢包选用无铝、无钛的周转罐。
5.根据权利要求1所述的一种控制重轨钢u75v全铝方法，其特征在于，步骤3所述炉外精炼lf炉炉渣碱度控制范围为：cao：45～50％；sio2：20～27％；mgo：≤10％；feo：≤1％；fe2o3：≤0.2％；mno：≤0.5％；tio2：≤1％；caf2：≤1.5％。
技术总结本发明属于钢铁冶金领域，尤其涉及一种控制重轨钢U75V全铝方法。包括如下步骤：铁水预处理、转炉冶炼(LD)、炉外精炼(LF)、真空脱气(VD)。炉外精炼LF炉炉渣碱度控制范围为：CaO：45～50％；SiO2：20～27％；MgO：≤10％；FeO：≤1％；Fe2O3：≤0.2％；MnO：≤0.5％；TiO2：≤1％；CaF2：≤1.5％。本发明按照此方法，通过控制转炉出钢碳、温度，使钢水中的合金残铝大量氧化上浮，优化精炼渣系，提高吸附Al2O3能力，优化VD处理过程氩气流量、压力，使U75V的全铝值明显降低，全Al≤0.004％的合格率由40％提高到90％以上，伤轨率也呈明显下降趋势。
技术研发人员：李旭;赵帅;潘瑞宝;陶功捷;高立超;王映竹;李泽林
受保护的技术使用者：鞍钢股份有限公司
技术研发日：2020.01.21
技术公布日：2020.06.09
