[发明专利]一种减少钢轨中氢危害的工艺控制方法

说明书

本发明涉及一种减少钢轨中氢危害的工艺控制方法，包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼和大方坯连铸工序；铁水预处理工序，铁水预脱硫处理完毕后，铁水中的硫含量控制在0.010‑0.015 wt%之间；转炉工序，在冶炼完毕后出钢合金化中，添加主要成分为CaO和SiO₂的合成渣，保持吹氩气时间大于3分钟，在转炉出钢后快速成渣的同时，保证夹杂物充分上浮。本发明通过控制冶炼过程钢水中MnS和夹杂物含量，达到增设“氢陷阱”的目的，而又不使夹杂物含量超标，将钢轨中的氢危害降至最低。

技术领域

本发明涉及一种经济有效的降低钢轨中氢危害的工艺控制方法，属于冶金工业生产的炼钢领域。

背景技术

作为铁路的支撑，钢轨是重要的基础。而钢轨对质量的要求可以说是非常苛刻的，涉及到人生命安全问题，所以相比其他钢，钢轨钢对质量的要求最为严格。氢含量的高低对钢轨影响非常大，钢轨中氢含量高，会导致钢轨服役寿命大幅降低，甚至出现断轨，也就是通常人们说的氢致白点，严重威胁列车的安全运行。

在传统炼钢过程中，通过铁水预处理，可以有效地降低钢水中的S含量，进而实现减少A类夹杂物的数量；通过RH或者VD可以实现氢含量控制在2.5ppm以下，以满足铁路对钢轨的质量要求，所以目前凡是给中国铁路总公司提供钢轨的生产厂必须具备脱氢工序。在高铁发展的同时，更快的速度也是人们一直追求的目标，而速度进一步提高，必然将进一步提高对钢轨的质量控制要求，尤其是对钢轨中氢含量有着更为苛刻的要求，高速轨要求钢轨中的氢含量不得大于2.0ppm。如何进一步提升钢轨钢质量，尤其是钢轨内部质量，夹杂物、氢含量、氧含量的控制等，成为业内重点关注的课题。

中国专利申请201810985622.2公开了“一种钢轨氢含量的控制方法”；201710317633.9公开了“一种控制钢轨中氢含量的方法”；这两项发明申请均是借助减少钢水冶炼过程中原材料的水分，对钢包、中间包等与钢水直接接触的耐火材料进行烘烤，再对最终的铸坯进行缓冷控制等措施，以达到降低钢中氢含量的目的。以上两项发明申请均是针对如何减少钢中的氢含量进行的研究，但如何减少钢中既有氢含量对钢轨的危害，却没有提及，而钢中氢含量带来的危害，会严重危及列车的运行安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种减少钢轨中氢危害的工艺控制方法，通过控制冶炼过程钢水中MnS和夹杂物含量，达到增设“氢陷阱”的目的，而又不使夹杂物含量超标，将钢轨中的氢危害降至最低。

解决上述技术问题的技术方案是：

减少钢轨中氢危害的工艺控制方法，包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼和大方坯连铸工序；

所述铁水预处理工序，铁水预脱硫处理完毕后，铁水中的硫含量控制在0.010-0.015 wt%之间；

所述转炉工序，在冶炼完毕后出钢合金化中，添加主要成分为CaO和SiO₂的合成渣，保持吹氩气时间大于3分钟，在转炉出钢后快速成渣的同时，保证夹杂物充分上浮，合成渣成分组成及质量百分含量为：CaO：38-52%，SiO2：40-50%，MgO≤8.0% ，P≤0.08%，S≤0.15%，CaF₂≤5%。

上述的减少钢轨中氢危害的工艺控制方法，所述LF精炼工序造低碱度还原渣，保证顶渣碱度在1.5-2.5之间，还原渣保持15分钟以上，吹氩10分钟以上，保证钢水液面不裸露，减少外界空气对钢水的污染，同时有效促进夹杂物充分上浮。

所述RH精炼工序，保证真空度在67Pa以下，使钢水在真空环境下充分循环，处理完毕后，软吹时间延长至20分钟以上，使夹杂物充分上浮，进而提升钢水质量。

上述的减少钢轨中氢危害的工艺控制方法，所述在LF处理完毕后，钢水硫含量控制在0.007-0.010wt%之间；LF精炼后成分确保符合成品要求，避免RH过程添加合金，增加钢水夹杂。