一種控制鋼軌中氫含量的方法與流程

2023-07-18 17:02:41 2

本發明涉及煉鋼連鑄領域，尤其涉及一種控制鋼軌氫含量的方法。
背景技術：
：隨著現代鐵路高速、重載運輸的發展，對鋼軌鋼的質量和性能提出了更高、更苛刻的要求。目前鋼軌鋼的主要發展趨勢是高強度、高韌性和高純淨化。鋼軌良好的抗疲勞性能和焊接性能是高速鐵路用鋼軌的基本特徵。要保證鋼軌各項性能達到要求，在對鋼的成分和組織進行嚴格控制的同時，還要求鋼軌鋼具有較高的純淨度，即要儘量降低鋼中的有害元素和氣體的含量。氫對鋼軌的影響主要為「白點缺陷」，即鋼軌縱向斷口軸心部位出現銀亮色小點，在鋼軌橫斷面表現為肉眼可見的發紋(或鋸齒形小裂紋)。白點產生的機理為：當鋼中一對氫原子形成穩定的分子時體積大大增加，壓力增大，當其壓力大於鋼軌屈服強度時，白點產生。氫的危害還表現為氫脆，即固溶於鋼中的氫使其塑性、韌性下降，在低於極限強度應力作用下服役一定時間後突然斷裂，所以鋼軌中的氫含量有嚴格要求，需要研究一種能有效控制鋼軌氫含量的方法。技術實現要素：為克服現有鋼軌連鑄生產過程中氫含量過高等不足，本發明所要解決的技術問題是：提供一種能有效控制鋼軌氫含量的方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種控制鋼軌中氫含量的方法，包括以下步驟：首先對從轉爐出來的鋼液進行rh真空脫氣處理，然後對鋼水連鑄過程中加入的冶金輔料水含量進行控制，最後對連鑄坯進行緩冷除氫，在此過程中還伴隨有在線定氫檢測，所述在線定氫檢測主要在中包第一爐澆鑄前期、後期，以及第二爐澆鑄中期進行，當rh真空處理出現異常時也進行在線定氫。進一步的是，在進行rh真空脫氣處理時處理時間≥15min，其中真空度≤300pa的處理時間≥12min，使脫氫率達60％以上為止。進一步的是，所有冶金輔料在加入鋼水之前需進行24h以上的烘烤，以去除其中的水分。進一步的是，在線定氫過程中，k/f＝0.75，對於[h]>2.0ppm的鋼坯進行單獨標記。進一步的是，在進行連鑄生產時，鑄機拉速為0.65～0.75m/min，通過中包烘烤、使用乾式中包塗料、保護渣烘烤來降低鋼液增氫量，生產出連鑄坯後放入緩冷坑進行緩冷，緩冷時間≥24h，使脫氫率達40％以上。本發明的有益效果是：本發明主要通過rh真空脫氣處理，配套中間包在線定氫監控系統，控制輔料中水含量以及對連鑄坯進行緩冷除氫等技術措施的綜合運用來控制重軌鋼連鑄坯及鋼軌中的氫含量，整個控制過程精確穩定，不影響鑄坯生產，卻大大降低了鑄坯中氫的含量，提高了鑄坯的質量和鋼軌的性能。具體實施方式下面結合實施例對本發明進一步說明。在鋼冶煉過程中，鋼水及鋼軌中出現氫含量增加主要表現在以下幾個地方：首先是鋼水冶煉過程中增碳劑加入量很大，而且重軌鋼的合金配加量也很大，因而對重軌鋼[h]的變化有重要影響；在連鑄中包和結晶器內的增[h]則將真空處理後[h]含量很低的鋼液又重新汙染了，連鑄過程增氫因素主要包括中包塗料、中包覆蓋劑、中包烘烤狀況和結晶器保護渣等。為有效控制鋼中[h]含量，首先需要依靠rh真空強大的脫氣處理能力，顯著降低鋼中[h]含量；連鑄過程中的增氫主要是來自冶金輔料中的水分，所以需要對加入鋼水中的冶金輔料水分進行控制；在將鋼坯放入緩冷坑進行緩冷除氫的效果也較為明顯，鑄坯在660℃～300℃空冷條件下，氫擴散係數在1.0×10-4cm2·s-1以內，脫氫率約為3％，採用緩冷工藝氫擴散係數在1.0～1.3×10-4cm2·s-1以內，脫氫率在50％以上；此外，在整個生產過程中還伴隨有在線定氫檢測，所述在線定氫檢測主要在中包第一爐澆鑄前期、後期，以及第二爐澆鑄中期進行，因為冶金輔料主要在這期間進行添加，[h]含量較高，當rh真空處理出現異常時也進行在線定氫。在線定氫的目的在與隨時監控到鋼水中的[h]含量，以便發現故障、隨時作出調整。在進行rh真空脫氣處理時處理時間應≥15min，為了達到更好的脫氫效果，其中真空度≤300pa的處理時間≥12min，rh真空脫氣處理以脫氫率達60％以上為止。經過rh真空脫氣處理後的鋼水已經只剩很少的[h]，而在連鑄過程中為了提高鑄坯的性能，需要加入各種冶金輔料，冶金輔料中的水分會使得鋼水中的[h]含量增加，所以，所有冶金輔料在加入鋼水之前需進行24h以上的烘烤，以去除其中的水分。在線定氫控制是整個過程中比較重要的環節，因為它能實時監控鋼水和鋼坯中的[h]含量，以便根據實際情況調整工藝參數，為了起到更好的控制效果，定氫參數設置為k/f＝0.75，當發現[h]>2.0ppm的鋼坯時進行單獨標記，以便進行後續處理。進一步的，在進行連鑄生產時，鑄機拉速控制在0.65～0.75m/min，通過中包烘烤、使用乾式中包塗料、保護渣烘烤來降低鋼液增氫量，生產出連鑄坯後放入緩冷坑進行緩冷，緩冷時間≥24h，使脫氫率達40％以上。實施例1該實施例是運用本發明的連鑄方法來生產重軌鋼u75v。u75v牌號重軌鋼化學組分見表1。連鑄生產橫斷面尺寸為320mm×410mm的u75v大方坯，鑄機拉速為0.7m/min，使用乾式中包塗料、嚴格執行中包及保護渣烘烤制度，rh處理時間17min，其中低真空(≤300pa)時間13min，採用中間包在線定氫，鑄坯入緩冷坑緩冷26小時。生產結束後，對連鑄坯及軋制鋼軌進行了[h]含量檢測，檢測結果表明，鑄坯鑄坯及軋制鋼軌[h]含量均在1.3×10-6以內，控制良好，滿足標準要求。表1u75v重軌鋼化學組分/％實施例2該實施例是運用本發明的連鑄方法來生產重軌鋼u78crv。u78crv牌號重軌鋼化學組分見表2。連鑄生產橫斷面尺寸為320mm×410mm的u78crv大方坯，鑄機拉速為0.72m/min，連鑄使用乾式中包塗料、嚴格執行中包及保護渣烘烤制度，rh處理時間18min，其中低真空(≤300pa)時間15min，採用中間包在線定氫，鑄坯入緩冷坑緩冷28小時。生產結束後，對連鑄坯及軋制鋼軌進行了[h]含量檢測，檢測結果表明，鑄坯鑄坯及軋制鋼軌[h]含量均在1.2×10-6以內，控制良好，滿足標準要求。表2u78crv重軌鋼化學組分/％成分c/％si/％mn/％p/％s/％cr/％v/％含量0.76～0.820.65～0.800.75～0.90≤0.020≤0.0250.30～0.370.07～0.12實施例3該實施例是運用本發明的連鑄方法來生產重軌鋼u71mn。u71mn牌號重軌鋼化學組分見表3。連鑄生產橫斷面尺寸為320mm×410mm的u71mn大方坯，鑄機拉速為0.68m/min，連鑄使用乾式中包塗料、嚴格執行中包及保護渣烘烤制度，rh處理時間16min，其中低真空(≤300pa)時間13min，採用中間包在線定氫，鑄坯入緩冷坑緩冷30小時。生產結束後，對連鑄坯及軋制鋼軌進行了[h]含量檢測，檢測結果表明，鑄坯鑄坯及軋制鋼軌[h]含量均在1.2×10-6以內，控制良好，滿足標準要求。表3u71mn重軌鋼化學組分/％當前第1頁12