一種車軸鋼鋼錠的製造方法
2023-05-22 03:27:51
專利名稱：一種車軸鋼鋼錠的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種合金的製造方法，尤其涉及一種鋼錠的製造方法。
背景技術：
車軸鋼用於製造鐵路機車和車輛車軸的專業用鋼。車軸是承受機車、車輛質量的關鍵部件，由於在運行中承受旋轉彎曲和衝擊等多項複雜應力，疲勞裂損是其主要破壞形式。因此，要求車軸鋼須具有足夠的強度和韌性，並且其對可以成為車軸裂紋源的各種冶金缺陷的要求十分嚴格。目前的車軸鋼的製造方法大多使用電爐或小型轉爐煉鋼，然後經過成分調整工序，將鋼水成分調整到目標範圍內，最後澆注成鋼錠。但是，現有的車軸鋼製造方法存在著一些問題，其主要問題是控制形成裂紋源缺 陷的穩定性較差，主要原因是由於鋼錠近表面夾雜物引起的裂紋缺陷所導致。因此，在車軸鋼的生產過程中必須嚴格控制鋼錠近表面的夾雜物數量，以消除現有的車軸鋼製造方法中存在的冶金缺陷。
發明內容
本發明的目的在於提供一種車軸鋼鋼錠的製造方法，該製造方法能夠控制鋼錠近表面的夾雜物數量，從而消除車軸鋼表面的冶金缺陷，提高車軸鋼的抗疲勞性能。本發明的構思是控制轉爐鋼水碳含量在一定的範圍內，並在轉爐鋼水倒出過程中的某個時刻點向鋼包中加入一定量的合金，以使合金元素與鐵元素形成一種複合熔體；同時一定量的合金元素與鋼水中的氧氣形成一種複合夾雜物，這種複合夾雜物非常容易從複合熔體鋼水中上浮出去。然後在鋼水表面加入一種渣料，利用此種渣料將從鋼水中上浮出來的夾雜物固定住，使夾雜物不再回到鋼水中。這樣在鋼錠凝固過程中，鋼錠近表面的夾雜物數量會大幅度減少，不會在車軸鋼表面形成影響疲勞性能的冶金缺陷。根據上述發明目的，本發明提供了一種車軸鋼鋼錠的製造方法，其包括以下步驟(I)將25 35份Fe含量彡9(^丨％的廢鋼與280 295份C含量彡3. 8wt%、溫度彡1200°C的鐵水加入轉爐中。(2)轉爐熔煉吹入氧氣進行熔煉，當鋼水中C含量在O. 04 O. 30被％時，停止熔煉。在轉爐熔煉步驟中，氧氣與碳進行的化學反應能夠提高鋼水溫度，降低鋼水中的碳含量。同時氧氣與鐵水中的其他化學元素產生的化學反應能夠除去磷等雜質元素。(3)加入合金將鋼水倒入鋼包中；在鋼水倒出過程中，當鋼水倒出80 120份時，向鋼包中的鋼水加入I I. 5份Si含量彡75wt%的矽鐵合金、I. 2 I. 6份Mn含量彡80wt%的錳鐵合金、O. 3 O. 7份Al含量彡50被％的鋁鐵合金以及O. 5 I. 2份C含量^ 99wt%的碳粉。在加入合金步驟中，加入的各種合金元素與鐵元素形成複合熔體。當加入時刻點在鋼水倒出80 120份時，所形成複合熔體能促進夾雜物從鋼水中上浮。少部分合金元素同時也與鋼水中的氧氣生成了一種複合夾雜物，此種夾雜物容易從鋼水中上浮去除，也容易被渣料固定在鋼水的表面，不再進入到鋼水 中。(4) LF精煉將O. 9 I. 3份的渣料加入到鋼包中，並從鋼包底部向鋼水中吹入流量為8 15Nm3/h的氬氣，同時將鋼水溫度升高至1600 1630°C ;其中，渣料包括以下成分氧化韓25 30wt%,氧化娃20 25wt%,氧化招10 15wt%,以及其他不可避免的雜質。LF精煉步驟能夠促進鋼水中的夾雜物上浮，並加入渣料，將上浮的夾雜物固定住，防止夾雜物回到鋼水中。將鋼水加熱到1600 1630°C能夠加快夾雜物的上浮速度。向鋼水中吹入一定量的氬氣是使鋼水中的夾雜物更均勻地上浮。(5)真空脫氣裝置處理當真空度彡O. 266KPa時，脫除鋼水中的氣體，並將鋼水溫度降低至1540 1560。。。真空脫氣裝置處理是利用真空裝置降低鋼水中的氧氣含量，進一步去除鋼水中殘留的夾雜物，同時利用鋼水的自然溫降，使鋼水溫度降低到1540 1560°C，使鋼水適合凝固過程的需要。(6)燒鑄。優選地，在上述車軸鋼鋼錠的製造方法中，步驟(4)中的渣料還包括以下成分氧化鎂I 5wt %,氧化鐵15 22wt %,氧化猛2 6wt %,氟化|丐I 5wt %。優選地，在上述車軸鋼鋼錠的製造方法中，步驟(6)中的澆鑄速度為4 5t/min，凝固時間為210 240min。優選地，在上述車軸鋼鋼錠的製造方法中，步驟(6)中通入流量為10 20Nm3/h，Ar含量彡99. 8wt %的氬氣。採用本發明所述的車軸鋼鋼錠的製造方法具有以下優點(I)採用本發明所述的方法在生產車軸鋼鋼錠的過程中，能夠形成易於從鋼水中上浮的複合氧化物，大幅度減少了鋼錠近表面的夾雜物數量，甚至幾乎檢測不出夾雜物的存在，從而提高了鋼材的純淨度，並有效提升了控制引起車軸鋼疲勞裂紋冶金缺陷的穩定性，進而提高了車軸鋼的抗疲勞性能；(2)採用本發明所述的方法生產的鋼錠完全滿足車軸鋼鋼錠的要求；(3)本發明的製造方法還具有易控制，易實施，成分簡單的優點。
具體實施例方式實施例1-7製造車軸鋼鋼錠的具體步驟如下(實施例1-7中，各原料的加入量見表I)(I)將25 35份Fe含量彡9(^丨％的廢鋼與280 295份C含量彡3. 8wt%、溫度彡1200°C的鐵水加入轉爐中；(2)轉爐熔煉吹入氧氣進行熔煉，當鋼水中C含量在O. 04 O. 30wt%，鋼水溫度在1660 1690°C時，停止熔煉；(3)加入合金將鋼水倒入鋼包中；在鋼水倒出過程中，當鋼水倒出80 120份時，向鋼包中的鋼水加入I I. 5份Si含量彡75wt%的矽鐵合金、I. 2 I. 6份Mn含量彡80wt %的錳鐵合金、O. 3 O. 7份Al含量彡50wt %的鋁鐵合金以及O. 5 I. 2份C含量^ 99wt%的碳粉；(4) LF精煉將O. 9 I. 3份的渣料加入到鋼包中，並從鋼包底部向鋼水中吹入流量為8 15Nm3/h的氬氣，同時利用電弧將鋼水溫度升高至1600 1630°C;其中，渣料包括以下成分氧化25 30wt%,氧化娃20 25wt%,氧化招10 15wt%,氧化鎂1 5wt%,氧化鐵15 22wt%,氧化猛2 6wt%,氟化I丐I 5wt%,以及其他不可避免的雜質；(5)真空脫氣裝置處理當真空度彡O. 266KPa時，脫除鋼水中的氣體，並將鋼水溫度降低至1540 15600C ；(6)澆鑄在流量為10 20Nm3/h，Ar含量> 99. 8wt%的氬氣的保護下，以4 5t/min澆鑄速度澆鑄成尺寸為719mmX 887mmX 3000mm的鋼錠，凝固時間為210 240min。表I.(各原料的加入量，份)
權利要求
1.一種車軸鋼鋼錠的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)將25 35份Fe含量≥90wt%的廢鋼與280 295份C含量≥3. 8wt %、溫度≥1200°C的鐵水加入轉爐中； (2)轉爐熔煉吹入氧氣進行熔煉，當鋼水中C含量在0.04 0. 30wt%時，停止熔煉； (3)加入合金將鋼水倒入鋼包中；在鋼水倒出過程中，當鋼水倒出80 120份時，向鋼包中的鋼水加入I I. 5份Si含量≥75wt %的矽鐵合金、I. 2 I. 6份Mn含量≥80wt%的錳鐵合金、0. 3 0. 7份Al含量≥50wt %的鋁鐵合金以及0. 5 I. 2份C含量≥99wt%的碳粉； (4)LF精煉將0. 9 I. 3份的渣料加入到鋼包中，並從鋼包底部向鋼水中吹入流量為8 15Nm3/h的氬氣，同時將鋼水溫度升高至1600 1630°C;其中，所述渣料包括以下成分氧化I丐25 30wt*%,氧化娃20 25wt*%,氧化招10 15wt*%,以及其他不可避免的雜質； (5)真空脫氣裝置處理當真空度<0. 266KPa時，脫除鋼水中的氣體，並將鋼水溫度降低至 1540 15600C ； (6)澆鑄。
2.如權利要求I所述的車軸鋼鋼錠的製造方法，其特徵在於，步驟(4)中所述渣料還包括以下成分氧化鎂1 5wt%,氧化鐵15 22wt%,氧化猛2 6wt%,氟化韓I 5wt % o
3.如權利要求I所述的車軸鋼鋼錠的製造方法，其特徵在於，步驟(6)中的澆鑄速度為4 5t/min，凝固時間為210 240min。
4.如權利要求3所述的車軸鋼鋼錠的製造方法，其特徵在於，步驟(6)中通入流量為10 20Nm3/h，Ar含量≥99. 8界七％的氬氣。
全文摘要
本發明公開了一種車軸鋼鋼錠的製造方法，其步驟為原料配製→轉爐熔煉→加入合金→LF精煉→真空脫氣裝置處理→澆鑄。採用本發明所述車軸鋼鋼錠的方法能夠大幅度減少鋼錠近表面的夾雜物數量，甚至幾乎檢測不出夾雜物的存在，從而提高了鋼材的純淨度，並有效提升了控制引起車軸鋼疲勞裂紋冶金缺陷的穩定性，進而提高了車軸鋼的抗疲勞性能。
文檔編號C21C7/10GK102634717SQ201210114600
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者張建春, 施春月, 王俊凱, 王英均 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司