[发明专利]高强合金R320Cr钢轨的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术，具体地指一种高强合金R320Cr钢轨的生产方法。

背景技术

铁路大发展对钢轨性能和质量提出了更高的要求，尤其在小曲线半径或弯道多的路段，常用的热轧U75V和U71Mn钢轨表现出不耐磨、易伤损等问题。为提高钢轨使用性能和延长钢轨寿命，高强度高硬度钢轨的开发成为重要课题。尤其在国外，如：东南亚、南美一些国家和地区对钢轨硬度要求很高，因此，高强度高硬度的R320Cr钢轨具有广阔的市场前景和良好的经济效益。

R320Cr钢轨主要化学成分要求为C：0.6％～0.8％，Mn：0.8％～1.2％，Si：0.5％～1.1％，Cr：0.8％～1.2％，Al≤0.004％，O≤0.002％，H≤2.5ppm。目前，对于采用转炉冶炼-LF精炼-真空精炼-连铸的工艺流的R320Cr钢存在以下技术难点：1)R320Cr钢具有高合金(Cr，Mn)的特点，在冶炼过程中合金量大，其相对于常用的U75V和U71Mn钢轨，除要求低O和低H外，还要求钢中Al含量≤0.004％，因为合金中一般都含有一定量的Al，这对于加入0.8％～1.2％Cr的钢种来说难度很大，给冶炼工艺和生产组织带来较大挑战；2)在冶炼过程中由于合金加入量大，过程控制难度大，存在生产节奏慢，Cr的收得率低的问题；3)因R320Cr钢高Cr高C，存在铸坯裂纹敏感性高的问题。

武钢经过大量的摸索，根据自身装备条件，自主创新形成了本发明的冶炼工艺，目前武钢是国内唯一一家生产出高强合金R320Cr钢轨的企业。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种高强合金R320Cr钢轨的生产方法，该方法得到的R320Cr钢中Al含量≤0.004％，Cr合金收得率≥90％，且工艺过程易于实现。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高强合金R320Cr钢轨的生产方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸及轧制的步骤，其特征在于：所述转炉冶炼步骤，控制出钢中C的重量含量为0.01～0.02％，控制出钢温度为1640～1670℃；所述连铸步骤，恒拉速操作，控制拉速为0.6～0.7m/s，同时二冷段采用超弱冷配水，控制比水量为0.15～0.25L/kg。

进一步地，所述转炉冶炼步骤，在出钢过程中，先加入Si、Mn合金，后加入Cr铁，同时对炉渣进行改质。

进一步地，所述连铸步骤，采用大方坯连铸，连铸过程保护浇铸，二冷段采用超弱冷配水，控制比水量为0.18～0.22L/kg。

进一步地，所述连铸步骤，钢水的化学成分重量百分比如下：C：0.73～0.78％，Si：0.77～0.85％，Mn：0.95～1.05％，P：0.011～0.019％，S：0.002～0.008％，Al：0.0025～0.0035％，Cr：0.93～1.0％，H：0.00006～0.00015％，其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，所述LF炉精炼步骤，控制炉渣碱度为为1.8～2.2，加热时间为40～50min。

进一步地，所述RH精炼步骤，控制真空精炼时间为14～16min，完成精炼后软吹5～10min。

更进一步地，所述铁水脱硫步骤，控制铁水中硫的重量含量为0.0005～0.0015％。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

其一，本发明通过在转炉冶炼过程中控制出钢温度为1640～1670℃缩短了LF精炼工序加热时间，与浇铸速度匹配，从而确保生产节奏，同时，通过控制出钢C含量为0.01～0.02％，使得转炉冶炼时钢水氧含量不至于过高，降低了合金烧损，从而提高了Cr的收得率。

其二，因R320Cr钢高Cr高C，铸坯裂纹敏感性高，本发明通过优化连铸过程的二冷配水，二冷段采用超弱冷配水，控制比水量为0.15～0.25L/kg，解决了铸坯浇铸过程中容易开裂的问题；而且连铸过程严格控制钢水二次氧化，恒拉速在0.6～0.7m/s，保证中包和结晶器进一步去夹杂的能力。

其三，本发明控制LF精炼时的炉渣碱度为1.8～2.2，加热时间为40～50min，即：对于Al含量的控制，除了脱氧方式采用Si、Mn脱氧以及严格控制原料和辅料中的Al含量外，还通过控制炉渣碱度来降低钢中Al含量。