350 Km／h高速轨用钢的关键冶金技术研究

2014年第1期 现代冶金 27 350 Km中国)JH要：350 Km文主要讨论了提高攀枝花钢铁集团公司 350 Km过采取一系列集成创新技术，象包精炼、结晶 器电磁搅拌以及动态轻压下、脱磷率、洁净度以及形态控制等方面得到了很大提升。成分满足S0015，P 0025，H15 X 10，004，TO2010，铸坯中心疏松和偏析10，中心裂纹和中间裂纹05， 中心碳偏析指数105，0和10，优化后的工艺满足生产350 Km术需求，并且实现了稳定生产。 关键词：洁净度；高速轨用钢；内部质量；非金属夹杂物 1前言 近年来，众多冶金工作者在提高高速轨洁净度、 强度、韧性以及焊接性等方面做了很多努力工作，以 满足用户对高速轨质量日益增长的需求。 为了生产高品质钢轨用钢，攀枝花钢铁集团公司 近年来完成了很多有关重轨工艺的系统研究，涉及领 域包括铁水预处理、次精炼、连铸等，通 过优化精炼渣、有效气体喷吹、良好的电磁搅拌以及 动态轻压下等技术可提高连铸坯治净度和质量。攀 枝花钢铁集团公司也在这些方面做了优化，结果在生 产350 Km得了很大进步。事实 上，2008年，由攀枝花钢铁集团公司为北京一天津铁 路建设提供了27 500 本文对攀枝花钢铁集团公司在过去几年来的工 业试验以及得到的结果予以总结，详细内容如下面章 节所述。 2装备及工艺操作 图1(略)给出了钢铁集团公司生产350 Km轨用钢采用的技术工艺流程示意图。正如图中所 示，整体工艺主要包括铁水予处理、复合吹炼 包精炼和送。 与原有生产重轨钢工艺相比，现有工艺做了一系 列优化，例如，在生产350 Km磷技术、在炼渣的终点组成、在杂物变性以 及在中间包采用碱性覆盖剂等。 21在于高炉炼铁使用钛磁铁矿，攀钢铁水成分磷含 量为007010、钒含量为029，因此在钢前应完成提钒任务，也就是所谓提钒后的半钢， 其硅含量水平相当低，导致生产重轨冶炼时成渣困 难、脱磷效果不佳。为了提高先研究 了高拉补吹以及低拉碳方法，具体如表1所示。从表 中可见，当高拉补吹方法改变到低拉碳工艺时，脱磷 率从原来的6529增加到823，终点P介于 000020之间的比例占总炉次的82。 表1 通过优化操作提高脱磷率 为了进一步提高优化了造 渣材料，象在转炉喷吹的高氧化铁材料，例如前期产生的污泥，结果脱磷率增加到894，终点 磷含量低于001 1。优化的造渣工艺如表2所示。 表2优化造渣方法提高脱磷率 2014年第1期 29 从图4和表5所见，经钙处理后的铸坯中硫化 物夹杂形态为点状或球状，轧制后均匀地分布在钢 中。这种夹杂物含有一定数量的组成为(e)物质据报道可以保持其原有 点状形态。特别是探测不到枝晶状硫化物或类似链 状硫化物。因此，控制最为严重的于20，其不会对最终产品质量产生不利影响。 同时，优化钙处理证明了不会对控制其它种类非金 属夹杂物产生负面作用，如表5所示。 表5 非金属夹杂物的夹杂物比例 4O 35 3o 25 碹20 蓁15 O 电磁搅拌电流，A 图5 结晶器电磁搅拌电流对等轴晶粒比的影 响(n=120炉) 图6给出了S对。从图中可以看到：随着S比的增加，对 应地小于15级的 当此比值小于01时，级。 因此，非常重要的一点是确保在实际生产中保持较 高的S比(01)。 昌 籁 瓣 塔 翠 0 100 200 300 400 00 试样长度，1111111 图6软压下模型对中心碳偏析指数的影响 23提高铸坯内部质量 为了提高钢轨用钢内部质量，系统研究了连铸 工艺的电磁搅拌、二冷动态控制、凝固末端动态软压 下技术等。 经过对120炉进行统计分析，结果表明：结晶器 电磁搅拌电流对铸坯中心等轴晶比有巨大影响。当 搅拌电流从11增加到轴晶比例从188 增加到3624，如图5所示。同时，大大减少了铸 坯中心疏松，小于10级的比例从333增加到 875 表6c&S对 舯 30 2014年第1期 图6给出了不同动态软压下模型对中心碳偏析 的影响，采用后，中心碳偏析指数从118(平均值115) 减少到101105(平均值102)。中心疏松控制 在15以下，超过15的比例从7369减少到 417，10级的比例从1053增加到25，05 级的比例从1579增力旺0 6667。 为了优化二冷系统，完成了一系列研究，例如测 试钢轨用钢高温延展性、建立连铸凝固传热模型、测 量表面温度等，建立了生产钢轨用钢的合适二冷系 统。图7给出了二冷系统对中心裂纹和中间裂纹的 影响，正如图中所示，中心裂纹和中间裂纹分数大大 降低，控制在10级以下，10级的中心裂纹和中 间裂纹比例从1136减少到135。 褥 太 Oa r 二= !睦露 80 O 20 l S 10 5 O 中心裂纹水平 图7优qE的中心裂纹和 中间裂纹分布比例 3 生产结果 通过上述提到的研究和技术，明显提高了钢轨 用钢的纯净度以及铸坯内部质量，建立了一系列生 产350 Km008年，攀枝 花钢铁集团有限公司为北京奥林匹克项目提供 27 500 就是北京至天津的350 Km。表7和表8给出了用户的试验结果，象化学组 成、非金属夹杂物、TO和TH含量，从图中可以 看到：最终产品的化学组成、非金属夹杂物、TO和 TH含量完全满足用户要求，且标准较高，合格率 达100。 通常采用宏观检验和硫印检验检测150 Km9和图8分 别给出了检测结果以及宏观相片。根据表中数据可 以推断，重轨钢坯具有较好的内部质量，因为对中心 偏析、中心疏松、缩孔、中心裂纹、中间裂纹以及角部 内裂纹均小于10级。 表7高速轨成分控制水平 显然，集成技术满足生产350 Km工业规模需求，并且将此集成创新技术也应用于 350 Km80 Km250 0中。 表8非金属夹杂物、TO和H结果 一 一 一 董 一 o 2014年第1期 31 横向 纵向 叶|心疏松、偏析、缩4L05，O 5，0 图8 350 Km型宏观相片 4结论 (1)通过将高拉碳方式改变成低拉碳方式、并 且喷吹快速成渣原料，象可使脱磷率增加到894，最终产品中的磷含量小 于0025，平均磷含量大约为0014。 ”+”+”+一+”+“+”+”+ (2)通过优化吹氩工艺，提高了夹杂物去除能 力。在精炼前期阶段采用强搅拌模式(30 37 Lt )，钢包精炼结束前，采用弱搅拌 模式(0407 Lt。)，小流量时间为 6 合精炼渣以及结晶器电磁搅拌系统优化， 钢轨用钢中TO水平减少到小于10 X 10，B、C、 。 (3)对s0008以及0004的液 态钢水采用钙处理，成功地将初始硫化物修正并且 将其水平降至小于20级。 (4)通过在凝固末端动态软压下过程中实施较 大的压下量以及采用电磁搅拌技术，极大地改善了 铸坯内部质量，满足了高速轨用钢要求。铸坯中心 缺陷，象偏析、疏松、缩孔和裂纹也成功地控制分别 小于10、05和05，同时控制碳偏析指数小于 105 张怀军译自0l 1， 兰岳光校 -+- +_一*+”+” ”卜”卜”-+”卜 攀钢跻身研究生产高强高耐候热轧钢板企业行列 由攀钢研究院和攀钢西昌钢钒共同承担的高强高耐候热轧钢板开发项目取得重大进展，攀钢高耐候 志着攀钢成为国内第二 家研究生产高强高耐候铁道车辆用热轧钢板的企业。 20世纪60年代以来，铁路重载运输首先在美国、加拿大、南非等一些地域广阔、矿产资源丰富的国家发 展起来。随后，欧洲一些国家在提高旅客列车速度的同时，也加大货物列车的重量和长度，提高重载运输量， 普遍取得良好的经济效益。重载运输对提高运输效率意义重大，已成为世界铁路运输技术发展的一个重要 趋势。同时，车辆长寿化还可大大降低用户的生产成本。 随着冶金装备更新和技术进步，为生产铁道车辆用新一代高强度高耐候腐蚀钢创造了条件，攀钢作为国 内最大的铁路用钢生产基地，于2012年立项开展研究。课题组针对铁道