铁路重轨用钢冶炼技术比较研究

1、重庆科技学院毕业设计（论文） 题 目 铁路重轨用钢冶炼技术比较研究 院 （系） 冶金与材料工程学院 专业班级 冶金工程2010-01 学生姓名 学号 指导教师 职称 评阅教师 职称 2014年 6 月 4 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1

2、.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明

3、本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日重庆科技学院本科生毕业设计致谢摘要 随着社会经济的发展，对铁路运输的需求大大增加，提高铁路运输速度是能够直接降低运输成本的途径之一，所以铁路运输对重轨钢质量的要求也越来越高，特别是重轨钢的强韧性能、抗

4、疲劳性能、耐磨性能和耐腐蚀性能等等，在资源不断匮乏和产能过剩的形势下，只能不断优化冶炼工艺，提高冶炼技术，从而达到降低成本，提高质量的目的。目前国内外重轨钢冶炼技术在有的地方还存在一定差异，国内重轨钢的质量还不能完全赶上国际先进水平，特别是在重轨钢的成分、夹杂物及有害气体的控制方面还不够完善，需要不断优化工艺和设备。 本课题主要是研究关于重轨钢的一些比较成熟的冶炼工艺流程，以及冶炼效果比较好的设备和技术。主要是针对铁水预处理、转炉炼钢、炉外精炼和连铸等过程进行比较研究。关键词： 重轨钢 铁水预处理 炉外精炼 连铸 ABSTRACT With the development of society

5、 and economy, the demand for rail transport increased significantly ,improve the speed of rail transport is one way to directly reduce transportation costs, so the rail transport of heavy rail steel quality requirements are also increasing, especially in heavy rail steel strength and toughness, fati

6、gue resistance, wear resistance and corrosion resistance, in the continuous lack of resources and overcapacity situation, only to constantly optimize the smelting process, improving smelting technology, which can reduce costs and improve quality. Heavy rail steel smelting technology at home and abro

7、ad there are still some differences in the quality of heavy rail steel can not fully catch up with the advanced international level, especially in the composition of heavy rail steel inclusions and control of harmful gases is still not perfect, you need to optimize technology and equipment.  &#

8、160; The main topic is the study of heavy rail steel smelting process some of the more mature and better results smelting equipment and technology. Mainly for the comparative study of hot metal pretreatment, steelmaking, refining and continuous casting process.Keywords：Heavy rail steel； Hot Metal Pr

9、etreatment ；Refining ；Casting II目录摘要IABSTRACTII1 绪论1 1.1重轨钢中有害气体和夹杂物的危害1 1.2比较研究的目的及意义12 铁路技术发展综述3 2.1铁路技术的发展历史3 2.2铁路在中国的发展4 2.3铁路技术的发展现状4 2.4铁路的发展趋势6 2.5铁路重轨用钢发展现状6 2.6铁路重轨用钢的发展趋势83我国对铁路重轨用钢质量要求10 3.1化学成分的控制10 3.2表面质量的控制及要求标准11 3.2.1断面尺寸的要求11 3.2.2元素含量14 3.2.3取样标准144国内外冶金现状16 4.1铁水预处理16 4.1.1脱硅工艺1

10、6 4.1.2脱硫工艺19 4.1.3脱磷工艺20 4.2转炉冶炼21 4.2.1废钢比22 4.2.2枪位的控制22 4.2.3供氧强度22 4.2.4 P含量的控制23 4.2.5温度的控制23 4.2.6出钢制度23 4.3炉外精炼24 4.3.1炉外精炼的功能24 4.3.2 LF（钢包精炼炉）25 4.3.3 RH（真空循环脱气）26 4.3.4 VD（真空脱气）27 4.3.5 LF脱硫和脱氧工艺28 4.3.6 VD对H和O的控制29 4.3.7 RH对H和O的控制30 4.3.8 RH对Ca和S的控制31 4.3.9 RH对Al的控制33 4.4连铸34 4.4.1连铸机设备组

11、成及类型34 4.4.2工艺流程34 4.4.3重轨钢连铸技术的发展现状35 4.5攀钢重轨钢转炉冶炼概况38 4.5.1装料制度38 4.5.2造渣制度38 4.5.3供氧制度38 4.5.4温度的控制39 4.6国外重轨钢转炉冶炼概况39 4.6.1冶炼过程39 4.6.2废钢的控制39 4.6.3冶炼周期的控制405重轨钢冶炼工艺优化方案43 5.1 铁水预处理43 5.2转炉冶炼工艺优化43 5.3炉外精炼工艺优化44 5.3.1LF工艺优化45 5.4连铸工艺优化476 操作规程49 6.1 LF操作规程49 6.2 RH操作规程49 6.3 连铸操作规程50参考文献52致谢531

12、绪论 从1997年至今，我国先后对铁路进行了6次大提速，铁路的发展已经迈入一个全新的阶段，伴随着铁路的快速发展，技术装备也逐步提升，运输效率和质量不断提高，这对铁路用钢的质量要求也进一步提高，由于在传统的铁路上磨损是钢轨的主要损坏方式，所以各大钢厂对铁路用钢的生产上主要是偏向于要求其本身的耐磨性，无法跟上现在由于速度的大幅度提升而对钢轨的其他性能需求的步伐，钢轨的损坏形式由过去的磨损主要变成了各种不同形式的疲劳损坏，这就对钢轨的纯净度有一定要求，特别是对夹杂物的含量和钢轨中有害气体含量的要求，因为一般情况下，夹杂物是疲劳裂纹和加工过程中产生裂纹的主要成因，而白点等缺陷是由于氢含量过高，在连铸坯

13、冷凝过程中析出而产生的，所以在当前钢铁行业产能严重过剩的形势下，在成熟的技术条件下如何利用合适的冶炼工艺并且在保证重轨钢质量的同时又不增加成本是大家高度关注的一个问题。 1.1重轨钢中有害气体和夹杂物的危害 白点缺陷就是氢在重轨钢中表现的方式，就是钢轨的纵向断口轴心部位出现银亮的小点，形成的原因是钢液中氢的在钢液冷凝过程中由于溶解度的降低而析出，形成稳定的氢气，压力逐渐增大，使钢材的塑性韧性下降，容易使钢材使用过程中出现各种质量上的问题。 国内外研究表明，夹杂物对重轨钢的性能影响主要取决于钢液中铝元素和氧元素的含量，氧元素增加必然会使Al2O3含量增加，夹杂物变脆，所以在冶炼过程中，尽可能控制

14、氧元素和铝元素的含量，使用无铝脱氧剂脱氧工艺，利用真空处理净化钢液中的气体以及用搅拌的方法来减少夹杂物的含量，因为夹杂物含量越低，钢材的疲劳寿命越长，使用就越安全。1.2比较研究的目的及意义 国内的重轨钢生产厂家主要有攀钢、包钢、武钢、鞍钢四个厂家，生产工艺略有差异，技术上也不完全相同，和国外冶炼工艺技术相比，还有一定的不足，并且由于国内铁路需求的飞速发展，迫切的需要提高铁路运输的质量，节省运输成本，提高运输效率，这对钢材质量有一定的依赖性，所以就需要对冶炼工艺进行优化，吸取国内外先进的冶炼方法和工艺流程，在技术和生产方法上做一定的调整和优化，不断提高重轨钢的纯净度，在不增加成本的同时不断改善

15、钢轨的质量。 主要研究内容：1）对国内外主要重轨钢生产工艺流程进行比较分析 2）对重轨钢生产设备进行比较分析 3）提出优化方案552 铁路技术发展综述2.1铁路技术的发展历史 世界上第一次铁路的使用是在1825年的时候，英国首先开启了铁路运输的时代，伴随着经济的发展一直至今。由于铁路运输具有速度快、运输量大、可靠性高的的优点，技术得到了快速的发展，自1825年开始，到19世纪中期，铁路的轨道结构基本定型，并且伴随着西方国家的发展，在1913年铁路的运输长度已经达到110万公里，承担了80%的以上的运输量。由于工业革命，从蒸汽机车到内燃机车，再由内燃机车到电力机车，铁路也经过从低速到高速的发展，

16、1964年，世界上第一条高速铁路在日本诞生，这是世界铁路发展的第一次浪潮，第一条高速铁路运行速度达到210公里/小时，继日本之后，法国在1981年也建成了第一条高速铁路，速度达到270公里/小时，这是第二次铁路发展浪潮的开始，法国、德国、意大利等欧洲国家开始大规模修建本国的高速铁路，这也使铁路从19世纪到20世纪得到了飞速的发展，直到21世纪初期，国外已经建成的时速250公里以上的铁路总长度将近6000公里（表2.1），这也是世界铁路发展的第三次浪潮，在亚洲以及北美洲等范围内掀起了兴建铁路的高潮，总体来说，世界上的高速铁路运输网络已经逐步形成起来，客运和货运高速化不仅是经济发展的需求，也是当今

17、世界铁路发展的必然趋势。 表2 .1 欧洲高速铁路里程表 单位：公里年份 比利时 德国 西班牙 法国 意大利 荷兰 英国 欧盟1985 410 224 6431990 90 710 224 10241995 447 471 1281 248 24472000 72 636 471 1281 248 27082003 137 875 1069 1540 248 74 39432004 137 1196 1069 1540 248 74 42642005 137 1196 1090 1540 248 74 42852006 137 1285 1272 1540 876 74 51842007 13

18、7 1285 1511 1872 562 113 54802008 137 1285 1599 1872 923 113 61622009 209 1285 1604 1872 923 120 113 66022010 209 1285 2056 1896 923 120 113 66022011 209 1285 2114 2036 923 120 113 6830 统计最低时速为250km/h以上的线路。2.2铁路在中国的发展 由于资本主义的扩张，在19世纪初期，中国也开始进行铁路的建设，但是由于当时社会的沦陷，铁路发展非常缓慢，铁路的建设也主要是依赖外国，截止到1911年，中国当时的铁路

19、总长度只有7300公里，到新中国成立，其中能通车的的铁路仅有1.1万公里。在20世纪中后期，中国的铁路才开始走上正轨，分别建成了贵昆、兰青、成昆、京原、焦枝襄渝等线路。直到90年代，我国铁路建设发展突飞猛进，建成干支线1万多公里，全国的铁路网初步形成，也具有一定的规模，铁路技术也在不断的提高。在2003年，我国建成了第一条高速铁路，象征着我国铁路建设达到了一个新的里程碑，在21世纪初期，我国铁路建设长达7万多公里，总体技术装备水平，已经与世界先进水平靠齐。至今我国已经进行了6次铁路大提速，铁路技术已经进入世界先进行列，铁路在我国的发展空间不仅还很大，前景也不可估量。2.3铁路技术的发展现状 当

20、今社会强调低碳的可持续发展战略，铁路在运输的能耗以及成本和低碳技术方面优势比较突出，所以全世界的高速铁路发展都比较迅速。（图2.1） 图2.1 欧洲四个主要国家高速铁路交通流量的增长 从19世纪中后期到21世纪，铁路的结构变化不是很大，主要是对其进一步调整和优化，但是铁路的作用在社会经济增长中有着举足轻重的作用，当代铁路的发展更注重运输的品质和服务质量的提升，以达到运输的安全、高效便捷、舒适和可持续发展。 当今铁路越来越倾向于重载运输，特别是美国、加拿大、澳大利亚还有巴西和南非等国家，他们的铁路重载运输发展迅速，美国的铁路运输在综合交通体系中发挥着中流砥柱的作用，铁路运输占其市场份额40%左右

21、，在长途运输中占有巨大的优势。而澳大利亚的矿产非常丰富，矿的储量居世界前列，所以铁路对于澳大利亚的经济发展是至关重要的，也是进行矿石运输的主要方式，巴西同样也有大量的铁矿石资源，重载铁路的发展也非常迅速（如图2.2和图2.3）。图2.2 世界主要国家铁路运输货物运输周期转量变化情况图2.3 世界主要国家铁路运输旅客运输周期转量变化情况 在中国，由于经济和社会的发展，迫切需要加快速度发展铁路，铁路的发展不仅能拉动经济的增长，铁路本身的建设就是一个国家科学技术进步的体现，是经济发展的必然结果，对运输行业起着支撑的作用，并且能协调地区经济平衡发展，我国的铁路运输网还不能够完全满足国民经济的增长，所以

22、还需要大力建设铁路。和国外相比，我国的铁路发展起步比较晚，但是经过多年的研究和发展，不断引进国外先进技术，已经靠自己的力量建成了许多高速铁路，如今，我国高速铁路最高已达350公里以上的时速，已经达到国际先进水平。但是铁路的网络还需要继续优化和建设，加上中西部发展的不平衡，铁路是连接中西部的重要方式，还需要继续加快步伐，进行铁路建设。2.4铁路的发展趋势 铁路建设主要偏向于高速、快速化，这是21世纪以来铁路主要的发展方向，高速铁路不仅省时间，安全系数也大大提高，也更加舒适和方便。我国是人口大国，对客运的能力需求很大，而且高速铁路污染轻，适合城乡高频率的运输。我国处于社会主义快速发展阶段，对于大能

23、力重载运输系统和快速货物运输系统相当依赖，铁路不仅承载着运输大量的生产用煤炭、矿石、粮食和货物等重担，也要保证运输的稳定和安全，快速直达运输是铁路发展的必然趋势。为了适应社会的发展需求，快速货物运输需要达到日行1000到1500公里的能力，使国内运输形成一日圈、二日圈和三日圈的运输模式。但是高速铁路的整体技术还有所欠缺，需要在技术上进行创新，降低成本以及扩大规模，不断优化铁路的产业结构。新建高速铁路速度要求至少300Km/h，速度快，运能大，才能降低能耗和污染，进而适应社会的发展需求，高铁是世界铁路发展的共同趋势。 我国在铁路在货运方面的发展方向，主要规划好铁路运输网络，不断创新技术优化运输能

24、力，高铁客运方面主要是适应城乡经济发展，使人们的旅途生活更加便捷、安全和舒适。2.5铁路重轨用钢发展现状 伴随着经济的发展和国家大力的投资，中国铁路迎来了一个发展的高潮，在2009年铁路建设消费总钢材1900万t，钢轨约为320万t，占全国钢轨消费量的63.5%，2009年对钢轨的消费量同比增长36%，远远高出了钢材的增长幅度（图2.4）。目前主要生产钢轨的厂家有攀钢、鞍钢、武钢和包钢等厂家，从19世纪发展以来，重轨钢的发展经历了一个漫长的过程，在美国钢铁协会先后组织了三次钢铁钢轨冶金专题讨论会后，即“钢轨钢的开发、生产与性能”和“21世纪的钢轨钢”，重轨钢得到了迅速的发展（如图2.4）。 图

25、2.4 1991-2008年我国铁路用钢产量的变化 重轨钢的冶炼工艺流程国内外基本一致：铁水预处理转炉冶炼炉外精炼连铸，并且在每个冶炼环节采用各种相应的工艺进行钢水的处理，达到相应的质量要求标准。表2 .2 国内重轨生产企业产量统计和排名企业年产量/万t2008年产量排名2004年 2005年 2006年 2007年 2008年包钢41.851.3451.9553.6389.301攀钢55.6262.1767.8371.7781.302鞍钢59.6465.2467.4947.5062.963武钢10.4211.769.452.6734.134 国内在重轨钢生产工艺上已经与世界上先进水平接轨，在

26、连铸工艺上国内大部分钢厂都进行了改造，重轨钢的连铸技术都得到了很大提高，同时也引进了低过热度浇铸技术、严格控制拉速和二次冷却强度以及应用电磁搅拌和轻压下技术工艺（如表2.3）。表2.3 国内4家重轨生产企业重轨连铸机装备情况及主要技术参数名称攀钢包钢鞍钢武钢铸机形式6机6流弧形铸机6机6流弧形铸机4机4流弧形铸机5机5流弧形铸机断面280mm×380mm280mm×325mm280mm×380mm280mm×325mm280mm×410mm280mm×380mm320mm×410mm280mm×380mm结晶器长度

27、850mm850mm800mm850mm电磁搅拌技术M-EMSM-EMSM-EMSM-EMS轻压下动态轻压下量3-7mm动态轻压下量2-5mm静态动态轻压下量4-5mm二冷比水量0.2-0.5L/kg比水量0.2-0.5L/kg比水量0.2-0.5L/kg比水量0.3-0.6L/kg满包吨位48t40t30t35t防氧化方面全程保护浇注全程保护浇注全程保护浇注全程保护浇注主要钢种U71Mn、U75V、PD3U71Mn、U75VU71Mn、ARB78、PD3U71Mn、U75V 2.6铁路重轨用钢的发展趋势 由于现代科学技术的进步，列车的重量和运输水平大大提高，相应的钢轨质量要求也大大提高，钢轨

28、重型化是重轨钢发展的很重要的一个特点，因为列车和货物的压力分散在钢轨上，对钢轨的所能承受的强度要求更高，因为根据相关研究和比较，重型钢轨可以提高轨道的结构承载能力，延长线路大修的周期，但是钢轨在使用过程中产生的接触疲劳损伤也相应的增加，所以必须开发新技术，使重轨钢的抗磨性和抗接触疲劳能力提高也是大势所趋，这样才能提高货物运输速度，也能提高钢轨的使用寿命，节约成本。 第二个特点就是对于钢材的强韧度要求越来越高，从以前的钢轨使用情况了解到，原有的钢材在轨头侧向和垂直磨损消耗的速度过快，剥离，压溃等，甚至发生一些早期断裂等情况，所以钢材的寿命已经是衡量钢材冶炼的技术水平和钢材质量高低一个很重要的指标

29、，这些问题主要是由于强度低，韧性差，夹杂物过多等导致的，所以在重轨钢冶炼过程中，应该不断加强钢材的韧性。 第三个特点就是钢材的纯净度要不断提高，钢材的纯净度是重轨钢重型化和强韧化的前提，只有纯净度提高才会减少杂质，才会减少有害元素对钢材质量的影响，特别是氧元素和氢元素等。 第四个特点就是重轨钢的晶相组织的控制，现阶段的细珠光体晶相组织能使钢材的性能达到较为理想的效果，晶相细化是当今钢材质量控制技术中比较重要的一种，所以能把握好晶相的控制能使重轨钢的质量达到一个很高的水平。并且在今后重轨钢材的冶炼中，100m长的长尺重轨、淬火高强度高韧度重轨、100m淬火高强高韧重轨在国内以亚洲需求量会不断增长

30、，尽管国内四个厂家产能已经不少，但是在高速钢轨上的技术还有待提高，应该继续不断的对冶炼工艺过程不断进行优化和改进。3我国对铁路重轨用钢质量要求3.1化学成分的控制 在重轨钢内部夹杂方面和欧洲一些国家的要求标准相当，但是比美国和日本等一些国家要求要更严格。在最新重轨用钢标准的修订中，对U71MmG的化学成分进行了一定调整，调整后的钢轨成分为（如表3.1）：表3.1 3个标准中钢轨化学成分对比化学成分（Wt）TB/T 2344-2012TB/T 3276-2011 TB/T 3109-2013U71MnU75VU71MnGU71VGU71MnU75VU71MGU71VGC/%0.650.760.7

31、10.800.650.750.710.800.650.760.710.800.650.750.710.80Si/%0.150.580.500.800.150.580.500.700.150.580.500.800.150.580.500.70Mn/%0.701.200.751.050.701.200.751.050.701.200.751.050.701.200.751.05P/%0.0300.0300.0250.0250.0300.0250.0300.025S/%0.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.025V/%0.0300.04-0.140.0300.0

32、4-0.080.0300.04-0.120.0300.04-0.08Al/%0.0100.0100.0040.0040.0100.0100.0040.004H×1042.52.52.52.52.52.52.52.5O×1043030202030302020N×1049090808090908080 这次调整的内容是降低了钢种锰元素的含量，为了减轻焊缝中碳锰偏析出现马氏体的倾向情况的出现，对于硅元素的含量范围有所扩大，目的是使钢轨的硬度保持在260300HB内。 在重轨钢的成分控制方面，国内要求在氧含量和夹杂物级别以及磷和硫含量作出了比较高的要求，并且对铝的含量也有

33、一定的要求，这也是为了适应铁路发展的需求。（如表3.2和表3.3） 表3.2 欧洲、美国、俄罗斯及我国钢轨标准对非金属夹杂物的规定标准细系粗系ABCDABCDEN13674.1-1.51.51.5-1.51.51.5AREMA:2011当个3；平均2单个3；平均2TOCT P51685：2000-500m（2）-500m（2）-TB/T3276-2011，A级21112111TB/T 3276-2011，B级2.51.51.51.52.51.51.51.5 表3.3 3个标准中钢轨非金属夹杂物的级别对比夹杂物类型非金属夹杂物类别TB/T 2344-2012TB/T 3276-2011TB/T

34、3109-2013A级B级粗系细系粗系细系粗系细系粗系细系A（硫化物类）2.52.5222.52.52.52.5B（氧化铝类）1.51.5111.51.51.51.5C（硅酸盐类）1.51.5111.51.51.51.5D（球状氧化物类）1.51.5111.51.51.51.5 3.2表面质量的控制及要求标准 3.2.1断面尺寸的要求 在重轨钢的尺寸允许偏差方面国内与国外在普通钢轨上面的要求相比，国外的要求更加严格，但是在客运钢轨方面的偏差要求差不多（表3.4）。 表3.4 3个标准中钢轨断面尺寸极限偏差比项目极限偏差TB/T 2344-2012TB/T 3276-2011TB/T 3109-

35、2013运行速度200km/h运行速度200km/h钢轨高度±0.6±0.6±0.6±0.6（60D40，60TY：0.2，0.1）轨头宽度±0.5±0.5±0.5±0.5桂冠饱满度0.6，0.50.6，0.3±0.60.6，0.3接头夹板安装斜度±0.50±0.50±0.50±0.50接头夹板安装高度0.6，0.50.6，0.50.6，0.50.6，0.5轨腰厚度1.0，0.51.0，0.51.0，0.51.0，0.5轨底宽度1.0，0.5±1.0

36、77;2.0±1.0轨底边缘厚度±0.75，0.5±0.75，0.5±0.75，0.5±0.75，0.5轨底缺陷0.40.30.40.3断面斜度0.80.60.80.6断面不对称±1.2±1.2±1.2±1.3（60TY：±1.5） 由于表面质量影响到钢轨的稳定性和安全性，所以钢轨的表面质量在国内外的要求都比较严格，而且客运钢轨要求更加严格（如表3.5和表3.6）。 表3.5 国内表面质量项目缺陷深度TB/T 344-2003客运用钢轨暂行技术条件热状态0.5mm轨面和轨底0.35mm，其他部位

37、0.5mm冷状态踏面和轨底0.4mm，其他部位0.5mm踏面和轨底0.3mm，其他部位0.5mm最大缺陷-踏面0.35mm，其他部位0.5mm修磨深度修磨密度-10米内不得超过3处 表3.6 对表面质量规定对比项目中国美国AREMA:2010日本JISE1101：2001欧洲EN13674-1：2011TB/T2344-2012TB/T3276-2011TB/T 3109-2013运行速度运行速度200km/h200km/h热状态下行程的缺陷钢轨走形面0.5mm，其他部位0.6mm钢轨走形面0.35mm，其他部位0.5mm钢轨走形面0.5mm，其他部位0.6mm钢轨走形面0.35mm，其他部位

38、0.5mm0.5mm轨头及轨底0.4mm，其他部位0.6mm轨头及轨底0.35mm，其他部位0.5mm冷状态下行程的缺陷钢轨走行面和轨底下表面0.4mm，其他部位0.5mm钢轨走行面和轨底下表面0.3mm，其他部位0.5mm钢轨走行面和轨底上、下、侧表面0.4mm，其他部位0.5mm钢轨走行面和轨底上、下、侧表面0.3mm，其他部位0.5mm0.25mm轨头及轨底0.4mm，其他部位0.6mm轨头及轨底0.3mm，其他部位0.5mm缺陷修磨规定钢轨走形面0.5mm，其他部位0.6mm钢轨走形面0.35mm，其他部位0.5mm钢轨走行面和轨底上、下、侧表面0.5mm，其他部位0.6mm钢轨走行面

39、和轨底上、下、侧表面0.35mm，其他部位0.5mm-对使用有害的缺陷进行修磨，要求修磨干净钢轨走形面0.30mm，其他部位0.5mm 表3.7 国产及进口钢轨主要几何尺寸波动值对比 厂家项目钢轨高度轨头宽度轨腰厚度轨底宽度攀钢最小值175.5572.516.40149.47最大值176.5873.516.94150.82实测波动值-0.45-0.50-0.10-0.53+0.58+0.50+0.44+0.82鞍钢最小值175.8172.5216.00149.06最大值176.6073.2116.9415057实测波动值-0.19-0.48-0.50-0.94+0.60+0.21+0.44+0

40、.57法国最小值175.9072.5016.34149.78最大值176.6073.2016.78150.52实测波动值-0.10-0.50-0.16-0.22+0.60+0.20+0.28+0.52技术要求176.0±0.673.0±0.516.5（+1.0，-0.5）150.0±1.0 钢轨在国内的断面几何尺寸要求方面比国外的波动值要稍大，并且还有较少数钢种差距还比较大，特别是钢轨的轨冠饱满度和轨底不平度两个方面差距比较明显（如表3.7）。 在2013年，国家对重轨钢钢轨修订了一些具体的参数。3.2.2元素含量 近几年，重轨钢中要求铝元素的含量不能大于0.01

41、0%，氢含量应该小于0.0002%，氮含量应不大于0.008%，这就对冶炼过程中对重轨钢中元素含量控制的各个工艺有一定的要求。3.2.3取样标准 我国针对不同厂家生产的情况进行了不同检验，总结除了取样方法，一般是和国外的相同或者更高，说明我国对夹杂物的要求更加严格。 表3.9钢轨定制标准炉号按欧洲标准规定取样按TB/T 3276-2011取样ABCDABCDA01704637031-1.5-1.00.5A01105634531-1-11-191863334021-11-0.592865034011-0.51-0.5405D71311-0.51.5-11104D26270.5-0.50.511-

42、1409993210.5-110.5-0.5509511410.5-110.5-0.510500221221-0.51.5-11020054921110.51111.515013390.51-0.510.51150134010.51111-1P103022021041-10.5-P107020403031-0.51-1标准规定值 国内的钢轨定制标准大致和国外差不多（如表3.9），国内大部分标准也是参考国外标准制定的，但是在钢轨的断面和长度，以及钢种和引用标准等4个方面有一些不同，主要是存在于检验方法的不同，第一个是低倍检验，国内使用的是热酸浸进行低倍检验，这种检验方法更易反映出钢轨的缺陷细节，

43、和国外的对比就比较严格，第二个是拉伸试验，根据国内的情况，采用的是每炉取样拉伸试验。第三个就是非金属夹杂物的检验，在国外规定供货总量的5%不能超过1.5级，而国内对于时速达350公里的高速铁轨A类夹杂物不能超过2级，其他也不能超过1级，对于时速达250公里的钢轨，A类不能超过2.5级，其他类不能超过1.5级。第四个是落锤检验，和国外的相比，我国多了对钢轨焊接接头的落锤检验，这是对钢轨安全性和稳定性的要求。4国内外冶金现状4.1铁水预处理 铁水预处理工艺是在高炉炼铁之后进入炼钢厂进行冶炼之前的工序，铁水预处理能有效提高转炉操作的指标，有效提高炼钢技术水平和钢水的质量，不仅能延长转炉的寿命，还能减

44、轻转炉的冶炼压力，使冶炼过程更加精细。由于现代炼钢着种降低成本和提高质量，所以铁水预处理是必不可少的工艺环节，而且是很大一部分高纯度钢种生产的关键技术。 在20世纪60年代，铁水预处理工序主要是用来脱硫，现代炼钢的发展，脱硅和脱磷也逐渐进入到铁水预处理的环节中，铁水预处理环节的存在放宽了对铁水的质量要求，使高炉对硫、硅、磷等元素的处理不那么严格，减轻了高炉的冶炼压力，也增加了高炉能冶炼的矿石品种，使品味不高的矿石能顺利进入高炉冶炼，减轻了原料成本，并且也适应当代对低硫、低磷的钢种生产的发展需求。 在日本，铁水预处理环节中脱硫、脱磷和脱硅已经普遍用于各个钢厂，铁水预处理已经被公认为钢铁生产过程的

45、关键技术，并且日本的铁水预处理技术也是走在世界前列，现在俗称为铁水三脱。4.1.1脱硅工艺 相关研究表明，在钢水冶炼过程中，化渣和出钢温度的控制和硅含量有很大关系，硅元素保持在0.3%就可以使冶炼过程正常进行，太高则适得其反，使技术经济指标恶化，一般要求的指标是使硅元素的含量降低到0.15%以下，并且于磷元素和硅元素与氧元素的亲和力不一样，在预处理脱磷之前必须保证硅元素的含量降低到一定水平，才能使脱磷的工序顺利进行，脱磷的效果才能发挥到最好，所以在脱磷之前必须先进行脱硅处理。很多厂家在高炉铁水出铁场就开始对硅进行去除处理。 鞍钢在铁水预处理技术在20世纪50年代实施了铁水沟脱硅的技术，这项工艺

46、对于高炉来说有利，因为不增加铁水预处理的时间，并且处理效果较好，处理的能力较强，温降也小，一般来说脱硅率能达到50%，目前国内主要采用的是高炉炉外连续脱硅法（如图4.1）和铁水预处理站脱硅法（如图4.2）。图4.1 高炉出铁厂炉前连续脱硅法 炉前连续脱硅法又分为两种，一种上置法，另外一种是铁水沟喷吹法。 第一种是将降脱硅剂直接倒入铁水中，使铁水和脱硅剂自然反应，这种办法效果不是很明显。第二种是利用特定的设备将脱硅剂利用气体喷入铁水中，脱硅剂在上浮的过程中和铁水中的硅反应达到除去的硅的目的，效果比上置法较好。 表4.1 上置法和铁水沟喷吹法比较脱轨方法优点缺点上置法脱轨设备简单，脱硅剂的加入量调

47、节方便，处理能力大，需要的反应时间小少，温降小（新日铁君津厂现场测试温降为17）脱硅率低，炉前工作条件恶劣，重点硅可控性低铁水沟喷吹法脱硅率高（将脱硅剂喷出到铁水表面比喷入内部脱硫率高）喷吹设备比较浮渣，喷枪寿命短，成本高，重点硅可控性低，温降大 在国内的铁水预处理站脱硅的方法也比较多见，这种方法就是利用铁水灌或者混铁车在运输铁水过程中把脱硅剂利用气体喷入到铁水中，脱硅的原理和第一种类似，这种方法脱硅的特点是工作环境比炉前要好很多，一次性处理铁水的量比较大，而且铁水成分较炉前更加均匀稳定，脱硅终点容易控制，脱硅的能力比较强。但是也有很多缺点，处理容器的寿命明显降低，由于少了铁水的流动条件，相比

48、于炉前脱硅技术，维护费用增高，操作过程比较复杂，不易控制。图4.2 混铁车或铁水罐铁水喷吹脱硅法 表4.2 日本铁水脱硅工艺的应用情况名称时间脱硅方法备注千叶制铁所6号高炉1987年前上置法硅质量分数有0.23%降低至0.10%0.15%之间，满足了炼钢要求千叶制铁所6号高炉1987年后改为倾翻上置法改造背景，进行减产操作时，铁水中硅质量分数为0.35%0.40%，导致铁水罐的渣量大、铁水的装入量减少。日本钢管公司福山厂2号高炉1985年铁水沟喷射法脱硅后，硅质量分数降低至0.25%以下，脱硅渣起泡非常少川崎钢铁公司水岛厂1号高炉1987年前倾翻槽上置法在铁水产量增加而脱硅剂单耗不变的情况下，

49、增加投射速度，会在罐内造渣，引起喷溅，操作困难。因此，1987年水岛制铁所在倾翻槽和反应槽投射脱硅剂川崎钢铁公司水岛制铁所2、3、4号高炉1987年后二段上置法神户钢铁公司加古厂1987年二步脱硅法现在铁水沟上方采用上置法，渣前采用喷吹法脱硅，硅质量分数从0.50%降低至0.17%新日铁君津厂1987年上置法脱硅剂粒度为3mm，脱硅过程由计算机控制，人力少，但是脱硅率低新日铁室兰钢厂1979年机械搅拌法脱硅剂为铁鳞，加入量为30kg/t，硅质量分数从0.60%降到0.15%八幡厂和名古屋厂1989年两厂全部采用铁水脱硫、脱磷处理技术 国外的铁水预处理脱硅技术除了炉前铁水沟脱硅以外发展比较快的是主要是（KR法）搅拌法脱硅以及专用转炉脱硅技术或者双渣法冶炼。KR法脱硅主要是在铁水罐或者混铁车上增加机械搅拌设备，将脱硅剂人工投入铁水中，然后利用搅拌使铁水达到成分均匀以及