[发明专利]大方坯重轨钢均质性与致密性协同提升控制方法

说明书

本发明公开的是钢铁冶金领域的一种大方坯重轨钢均质性与致密性协同提升控制方法，着重在连铸阶段的连铸电磁搅拌采用连铸结晶器电磁搅拌结合二冷电磁搅拌，其中结晶器电磁搅拌采用轻微搅拌，二冷电磁搅拌具体安装位置为距离结晶器钢液面5.0～6.0m区间；中包浇铸钢液过热度按35～45℃执行；连铸二冷阶段需要二冷区域覆盖至距离结晶器钢液面15.0m；凝固末端压下时总压下量按8～10mm执行。采用本工艺使得铸坯凝固组织组成得到改善控制，等轴晶区晶粒形态改变，凝固组织及成分均匀性改善显著，再配合合理的凝固末端压下技术，只需很小的压下量就能减小中心疏松，显著提高铸坯的致密性，从而在最经济实惠的条件下实现铸坯均质性和致密性的协同提升。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，尤其涉及一种大方坯重轨钢均质性与致密性协同提升控制方法。

背景技术

钢轨是铁路轨道的主要组成部件，在铁路运输过程中，对机车提供有效支撑及引导，需承受来自车轮的巨大垂向压力。基于我国基础建设发展需求，铁路运输正以迅猛的速度发展，并不断趋于高速化、重载化。这无疑对钢轨质量提出了更加严苛的要求。钢轨质量的提升在一定程度上体现于钢质本身质量控制水平，如高均质性、高洁净、高成分精度。其中钢轨的均质性(偏析程度越小，钢轨均质性越高)影响钢材组织的均匀性，严重的偏析会影响钢轨母材及钢轨的焊接性能，进而影响钢轨服役及使用。

在冶金行业内，大量的专家学者对铸坯偏析进行了详细研究，研究指出：钢液凝固过程中，由于溶质元素在固液相中的再分配形成了铸坯化学成分的不均匀。同时，研究指出，钢液凝固过程中，从液体中先后结晶出来的固相成分不同，结果使得一个晶粒内部化学成分不均匀，这种现象称为晶内偏析。此外，研究发现铸坯偏析的演变分布与凝固组织组成分布呈现显著对应关系；研究发现，等轴晶之所以改善中心偏析是由于密集的等轴晶晶粒将原本集中于中心的较大面积的正偏析区域进行划分，划分以后在相同的检测尺度条件下等轴晶较发达的铸坯由于检测样品中的晶粒(负偏析)占比增多，故正偏析值降低。但是随着研究的深入，发现当检测尺度小到一定程度，等轴晶晶粒间的正偏析明显，且等轴晶面积比例越大，弥散偏析分布越广，越严重。由此，认为提高等轴晶率并没有从根本上均匀钢质，而是将原本集中的正偏析钢液进行划分，弥散化细小化分布，结果造成严重的弥散偏析。

为提高钢质均质性及致密度水平，降低钢质偏析及疏松程度，广大冶金工作者开展了大量研究，但大部分文献都只研究了某些特定的工艺参数与特定尺寸的钢轨的单个特性之间的关系，而没有综合分析如何对大方坯重轨钢均质性与致密性进行协同提升，导致目前大方坯重轨钢很多只是单个特性较好，弥散偏析区域较大，综合性能不足等问题。

发明内容

为克服现有大方坯重轨钢弥散偏析区域较大，致密性低等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种可协同提升大方坯重轨钢均质性与致密性，减小弥散偏析区域和中心疏松的控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

大方坯重轨钢均质性与致密性协同提升控制方法，包括依次进行以下工艺，转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空、连铸、加热和轧制，在连铸阶段采用以下步骤进行控制：

a、连铸电磁搅拌：采用连铸结晶器电磁搅拌结合二冷电磁搅拌，其中二冷电磁搅拌具体安装位置为距离结晶器钢液面5.0～6.0m区间；结晶器电磁搅拌采用轻微搅拌，搅拌磁场强度为30×10^-4～40×10^-4T；二冷电磁搅拌的搅拌电流频率为6.0～8.0Hz，通过调节电流强度以控制搅拌磁场强度为350×10^-4～400×10^-4T；

b、中包浇铸钢液过热度：连铸过程中包钢液采用高过热度工艺浇铸，过热度控制具体按35～45℃执行；

c、连铸二冷：采用的二冷强度为强冷，具体冷却水量按比水量0.33～0.35L/kg_钢执行，二冷区域覆盖至距离结晶器钢液面15.0m；