【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋼鐵冶金，尤其涉及一種鎂處理調控重軌鋼c類、d類夾雜物的冶煉工藝。
技術介紹
1、重軌鋼是一種高潔凈度、高強度、高韌性的鋼種，是鐵路軌道的主要組成部分，在鐵路運輸過程中，需承受來自車輪的巨大垂向壓力和很強的橫向摩擦力。對于重軌鋼而言，鋼中夾雜物是造成重軌鋼內部探傷、產生疲勞破損的主要原因。重軌鋼均采用非鋁脫氧工藝，由于硫含量控制嚴格，鋼中的大顆粒夾雜物常常c類、d類夾雜為主。對于采用vd真空脫氣的生產工藝，由于在vd高真空條件下鋼渣混卷充分，導致其夾雜物為多相復合夾雜物，該類型夾雜物熔點低、尺寸大、高溫下為液態，不易去除，易在鑄坯中心聚集長大，特別是c類、d類大尺寸夾雜物常常超標，這些c類、d類大尺寸夾雜易最終導致鋼軌出現夾雜、疏松、偏析等缺陷，顯著影響鋼軌的服役性能。
2、a類夾雜物，也稱為硫化物類夾雜，加工時易粘性變形；b類夾雜物，也稱氧化鋁類夾雜，夾雜物在加工方向成集團，并不連續排列的粒狀夾雜物；c類夾雜物，也稱為硅酸鹽類，是具有高的延展性,有較寬范圍的形態比(一般≥3)的單個呈黑色或深灰色夾雜物,一般端部呈銳角。d類夾雜物，也稱球狀氧化物類，通常不易變形，帶角或圓形的，形態比較小。非金屬夾雜物的控制一直都是重軌鋼生產中的重點和難點，tb/t3276-2011《高速鐵路用鋼軌》技術生產條件要求重軌鋼中夾雜物a類≤2.0級、b類≤1.0級、c類≤1.0級、d類≤1.0級，重軌鋼生產企業在實際生產時，對夾雜物的控制標準掌控的更加嚴格，通常a、b、c、d四類夾雜物的總和小于2.0級。
3、隨
4、鎂(mg)在元素周期表中屬ⅱa族的金屬元素，將金屬鎂加入到熔融的鋼液中，鎂會迅速汽化為鎂蒸氣，形成氣泡并且上浮，間接帶動鋼中夾雜物的上浮。并且鎂還對鋼中的夾雜物起到了很明顯的改性作用，在鋼液中會形成彌散分布的納米級的mgal2o4、mgo夾雜物(絕大多數2μm以下)，由于析出物具有簡單的氯化鈉晶體結構，這些夾雜物可以作為其他析出相(如硫化物、氧化鋁、碳化物、氮化物等)的形核質點，形成復合夾雜物，由于鎂脫氧產物微小彌散，眾多的鎂脫氧產物可以提供足夠的異質形核點，進而有效彌散鋼中的氧化物夾雜、硫化物夾雜、碳氮化物夾雜，從而減小鋼中夾雜物及析出相的尺寸，使它們彌散析出，改善夾雜物及析出物的形貌及分布，消除大顆粒、特別是10μm以上大尺寸夾雜物。
5、對比文獻1：一種低合金鋼及其冶煉方法_202110764914.5。該專利采用鎂對低合金鋼中a類夾雜物變性，使常規硫化物轉變為帶核心的細小硫化物，進而成為潔凈形核質點細化鋼質并提高鋼材質量。本專利主要針對重軌鋼(合金含量較高)中低熔點、大尺寸b、c類夾雜物進行改質，采用鎂對b、c類夾雜物組分影響，使其更容易上浮去除并細小、彌散化分布，解決大尺寸夾雜物問題的同時通過變性夾雜物為形核質點的方式細化鋼材組織，進而從兩方面提高鋼材質量。
6、對比文獻2：一種改善重軌鋼中a類夾雜物尺寸與分布形態的冶煉工藝_202111395455.4，通過工藝調整和加入低鋁渣洗料方式對重軌中a類夾雜物進行優化，a類夾雜物尺寸和數量得到控制，但a類夾雜物沒有變性處理，不具備成為形核質點并改善鋼材組織的能力，該方法也未提出對鋼中b、c類夾雜物有優化貢獻。
7、對比文獻3：一種高潔凈度高錳鋼的生產方法_202210946337.6，適用于硫化物、硅酸鹽等夾雜物尺寸要求較高的高錳鋼，通過設計合理的合金化工藝路線以及精煉工藝制度，有效控制鋼中夾雜物數量、種類、尺寸以及分布，同時為連鑄鋼水凝固過程mns夾雜物析出提供大量細小、彌散的形核質點，從而達到有效控制鋼中a類、c類夾雜物尺寸、形態以及在產品中分布的目的。該專利中提到的復合合金為三層結構，合金制備復雜，使用過程需要配合新的真空料倉，使用局限性較大；同時該專利對硅酸鹽(c類)夾雜物的控制主要通過降低鋼水中氧含量的方式，而非本專利提出的對b、c類夾雜物改質變性的方式，故而本專利提出的工藝與文獻3中工藝有本質上的區別。
8、對比文獻4：一種控制高鈦鋼夾雜物的鑄坯制備方法_202110676659.9，該專利是通過形成鎂鋁尖晶石或氧化鎂細小夾雜物，進而形成氮化鈦形核質點的方式，改善夾雜物分布和形態，其本質需要先形成高熔點、先形核的細小的鎂鋁尖晶石或氧化鎂，繼而在凝固過程中促進氮化鈦的彌散分布形核，沒有考慮鎂鋁尖晶石或氧化鎂在澆鑄過程中絮流風險。而本專利提出的工藝需要在澆鑄前完成對鋼中大尺寸b、c類夾雜物的變性和上浮，在澆鑄和凝固過程中，鋼種液態b、c類夾雜物已經以液態形式包裹鎂鋁尖晶石核心，故而避免了絮流問題，同時改善夾雜物的形貌和分布。
技術實現思路
1、為了解決上述技術技術問題，本專利技術的目的是提供一種鎂處理調控重軌鋼c類、d類夾雜物的冶煉工藝，通過冶煉過程適量添加含鎂包芯線，來準確調控重軌鋼中夾雜物生成類型及分布，使重軌鋼中的夾雜物多以細小彌散分布鈣硅鎂鋁氧的復合夾雜的形式存在，這不僅可以消除10微米以上大尺寸夾雜物，還可在凝固過程中可起到誘導晶內針狀鐵素體形成，從而達到細化晶粒、改善性能的作用，實現了重軌鋼性能及品質提升。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案：
3、本專利技術一種鎂處理調控重軌鋼c類、d類夾雜物的冶煉工藝，冶煉工藝包括：轉爐冶煉→lf精煉→vd真空處理→鎂處理→連鑄；其特征在于：具體生產步驟如下：
4、(1)轉爐冶煉：轉爐采用雙渣法“高拉補吹”工藝，使用硅鈣鋇脫氧，脫氧強度2.8-3.2kg/噸鋼，控制終點c％≥0.08％，p％≤0.020％，出鋼溫度1620～1650℃；出鋼過程中使用硅鈣鋇進行脫氧后，接著進行合金化處理，加入硅錳類合金、硅鐵和增碳劑，最后再加入石灰、精煉渣；
5、(2)lf精煉：lf爐全程吹氮，流量為50.0-75.0l/min，lf精煉過程用低碳硅鐵進行渣面脫氧，控制lf精煉時間大于50min，爐渣堿度4.0-7.0，精煉渣變白后使白渣保持30-50min，測溫取樣，根據取樣向lf爐中加入碳粉、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鈮鐵原料對鋼液成分進行微調，使鋼液滿足成分要求，出鋼溫度滿足1620～1650℃；
6、(3)vd真空精煉：真空精煉時，鋼液進入vd爐時確保渣層厚10-20mm，vd爐高真空度下保持時間≥15min，破空后使用氮錳線增氮，確保氮元素達標，測溫取樣，成分合格后進行鎂處理工藝；
7、(4)喂含鎂包芯線；為確保鎂改質的效果，采用如下方法確保改制效果；
8、①lf冶煉過程要嚴格控制精煉渣的成分，精煉渣要求堿度確保在3.5本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鎂處理調控重軌鋼C類、D類夾雜物的冶煉工藝，冶煉工藝包括：轉爐冶煉→LF精煉→VD真空處理→鎂處理→連鑄；其特征在于：具體生產步驟如下：
2.根據權利要求1所述的鎂處理調控重軌鋼C類、D類夾雜物的冶煉工藝，其特征在于：使用硅鈣鋇脫氧，脫氧強度3kg/噸鋼。
3.根據權利要求1所述的鎂處理調控重軌鋼C類、D類夾雜物的冶煉工藝，其特征在于：首爐過熱度35-40℃。
4.根據權利要求1所述的鎂處理調控重軌鋼C類、D類夾雜物的冶煉工藝，其特征在于：所述重軌鋼成分按質量百分比為：C：0.70-0.74％，Si：0.30-0.39％，Mn：0.90-0.98％，P≤0.022％，S≤0.024％，Cr≤0.14％，Ni≤0.09％，Cu≤0.14％，Mo≤0.018％，Ti≤0.022％，V≤0.028％，Nb≤0.009％，Al≤0.0038％，Mg：0.00013％，以及余量的Fe和不可避免的雜質。
5.根據權利要求1所述的鎂處理調控重軌鋼C類、D類夾雜物的冶煉工藝，其特征在于：所述重軌鋼成分按質量百分比為：C：0.71-0.73％
6.根據權利要求1所述的鎂處理調控重軌鋼C類、D類夾雜物的冶煉工藝，其特征在于：所述步驟⑤中，投入碳化稻殼對鋼液進行保溫，并防止鋼液氧化。
7.根據權利要求1所述的鎂處理調控重軌鋼C類、D類夾雜物的冶煉工藝，其特征在于：夾雜物按國標評級滿足：A類﹤1.0級、B類﹤1.0級、C類≤1.0級，D類﹤1.0級，且基本消除重軌鋼冶煉過程中產生的10μm以上的的C、D類大尺寸夾雜物。
...【技術特征摘要】
1.一種鎂處理調控重軌鋼c類、d類夾雜物的冶煉工藝，冶煉工藝包括：轉爐冶煉→lf精煉→vd真空處理→鎂處理→連鑄；其特征在于：具體生產步驟如下：
2.根據權利要求1所述的鎂處理調控重軌鋼c類、d類夾雜物的冶煉工藝，其特征在于：使用硅鈣鋇脫氧，脫氧強度3kg/噸鋼。
3.根據權利要求1所述的鎂處理調控重軌鋼c類、d類夾雜物的冶煉工藝，其特征在于：首爐過熱度35-40℃。
4.根據權利要求1所述的鎂處理調控重軌鋼c類、d類夾雜物的冶煉工藝，其特征在于：所述重軌鋼成分按質量百分比為：c：0.70-0.74％，si：0.30-0.39％，mn：0.90-0.98％，p≤0.022％，s≤0.024％，cr≤0.14％，ni≤0.09％，cu≤0.14％，mo≤0.018％，ti≤0.022％，v≤0.028％，nb≤0.009％，al≤0.0038％，mg：0.00013％，以及余量的fe和不可避免的雜質。
【專利技術屬性】
技術研發人員：何建中，付建勛，宋光潔，張達先，張鳳明，王奕，
申請(專利權)人：包頭鋼鐵集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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