[发明专利]一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法

说明书

本发明公开了一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，采用出钢全铝脱氧、精炼调整炉渣渣系、控制铝‑硅含量及优化合金化顺序，减少钢中硅元素的氧化，从而降低车轴钢中硅酸盐类夹杂物。首先，在出钢阶段、精炼阶段控制铝的加入，从而抑制钢中硅元素的氧化；配合使用无氟高碱度渣系（Al₂O₃：22‑35%，R≥8）、低氧氛围下硅成分合金化措施，从而控制车轴钢中危害较大的脆性硅酸盐类的生成，提高了车轴钢的钢质纯净度，检验车轴钢中硅酸盐类夹杂（C类）在0.5级以下，主要以D类或Ds类夹杂物为主，从而提升列车车轴的长期的服役安全性。

技术领域

本发明涉及纯净车轴钢冶炼生产技术，具体涉及一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，属于钢铁冶炼领域。

背景技术

车轴是铁路列车重要的承重构件之一。列车车轴服役时间长，一般在二十年以上；服役环境恶劣，承受到疲劳、弯曲、扭转、拉伸、冲击等各种复杂应力。因此，车轴质量可靠性直接关系到铁道列车的行车安全。

车轴安全性能除与车轴的成分、性能相关外，还与制造车轴用的材料纯净度密切相关。研究表明，车轴失效的主要原因是在夹杂物附近形成了疲劳裂纹，特别是钢中脆性夹杂物。

车轴钢中硅酸盐类夹杂物主要是钢中形成的SiO₂脱氧产物与钢中金属氧化物结合形成的。车轴钢中硅酸盐类夹杂物属于脆性夹杂，这类夹杂物大多呈球状或不规则形状，在钢材锻轧形变时其形状基本不变，导致其与钢材基体界面会形成微裂纹，这种微裂纹的存在对车轴的安全运行存在重大隐患。

因此，在车轴钢冶炼过程中应减少或去除钢中硅酸盐类夹杂物，这对提高车轴安全运行的质量至关重要。

发明内容

本发明旨在提供一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，通过控制钢中危害性较大的硅酸盐类脆性夹杂物，提升车轴钢的钢质纯净度，高标准满足列车安全运行对车轴材质的质量要求。

本发明提供的一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，采用“以铝抑硅”的方案，在出钢阶段、精炼阶段控制铝的加入，从而抑制钢中硅元素的氧化。并配合使用无氟高碱度渣系（Al₂O₃：22-35%，R≥8）（R为碱度，CaO/SiO₂的值）、低氧氛围下硅成分合金化措施，从而控制车轴钢中危害较大的脆性硅酸盐类的生成，提高了车轴钢的钢质纯净度，检验车轴钢中硅酸盐类夹杂（C类）在0.5级以下，主要以D类或Ds类夹杂物为主，从而提升列车车轴的长期的服役安全性。

本发明采用出钢全铝脱氧、精炼调整炉渣渣系、控制铝-硅含量及优化合金化顺序，减少钢中硅元素的氧化，从而降低车轴钢中硅酸盐类夹杂物。

本发明提供的一种控制车轴钢中的硅酸盐类夹杂物的冶炼方法，包括以下内容：

（1）采用偏心底电炉冶炼，出钢控制氧化渣流入钢包中，随钢流加入铝丸，铝丸加入量为1.8～2.5kg/吨钢。

（2）全铝脱氧，采用“以铝抑硅”的控制方案。当钢水中溶解氧含量小于4×10^-6时再进行硅元素合金化。

（3）无氟高碱度低硅成分（质量百分比）精炼渣系：CaO：45～56%，MgO：8～12%，Al₂O₃：22～35%，SiO₂：2～8%，渣系二元碱度R（CaO/SiO₂）≥8。碱度R的比例是CaO、SiO₂二者的质量比。

优选：Al₂O₃：22～30%，渣系二元碱度R（CaO/SiO₂）为8~15。

（4）LF（钢包）精炼结束后钢水中[%Al] / [%Si]（质量比）保持在15%～20%。VD真空处理结束后钢中[%Al] / [%Si]保持在5%～15%。