[发明专利]一种重轨钢MnS夹杂物的变性方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种重轨钢MnS夹杂物的变性方法。

背景技术

重轨钢是铁路轨道的主要组成部分，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。这无疑对重轨钢质量突出了更为苛刻的要求。

由于重轨钢中MnS夹杂与基体之间的界面对钢中的氢有强烈的吸附作用，钢中保持一定的Mn、S，能大幅度降低氢的扩散系数，这对于对氢致裂纹非常敏感的重轨钢十分有利，由于真空处理后H低于1.5ppm，一般不存在H致裂纹。但是，钢中明显变形的MnS杂质对重轨钢的横向任性和各向异性不利，因此应尽量降低钢中MnS夹杂物的析出或者改变MnS的形貌。

重轨钢对MnS夹杂物较为敏感，在使用过程中要求硫化物夹杂物评级越低越好。在重轨钢中MnS的变形量相对基体材料属于较高的材料，为防止其在轧制过程发生较大形变，从而形成较大的裂纹源，需要提高MnS的硬度。

对于重轨钢MnS夹杂的控制，传统方法一般采用脱硫、Ca处理工艺或添加稀土，但均难以有效控制MnS夹杂，易出现A类夹杂物超标甚至超声波探伤不和的问题。专利CN201210243888.2公开了一种高速重轨钢中MnS夹杂物的控制方法，其采用在RH精炼操作中，当硫含量在0.01～0.02％且氧含量低于0.001％时加入钛，并控制所加入钛含量为钢液重量的0.006～0.010％，有效地降低MnS夹杂的尺寸和数量；但发明人在实践中发现，该方法未控制N含量，易差生TiN或者Ti(CN)等脆性夹杂物，严重影响钢轨的疲劳性能；同时该方法S含量控制略高，高S条件更容易形成MnS夹杂物，不利于MnS的控制，更影响改性效果，从而影响钢材性能。

本领域中，高速重轨钢要求A类夹杂物≤1.5级，普轨要求A类夹杂物≤2.0级(A类夹杂物即硫化物夹杂物)。在生产高速重轨钢时，由于A类夹杂物大于1.5级使钢轨改判普轨，造成了严重的经济损失，因此，目前急需一种能够降低重轨钢A类夹杂物评级的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种重轨钢MnS夹杂物的变性方法，该方法能够有效控制MnS杂质，提高硫化物的硬度，增加硫化物夹杂物弹性模量，降低其在轧制过程的变形量，从而降低重轨钢硫化物夹杂物的评级，提高重轨钢质量。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种重轨钢MnS夹杂物的变性方法，该方法包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、热连轧、轧后控冷的步骤，所述LF精炼中，进行精准脱硫，控制钢水S含量为0.003～0.010％，控制钢水氧活度≤0.0015％；所述转炉冶炼、LF精炼和RH精炼中，控制钢水N含量≤0.0050％，并在RH精炼中加入Ti合金，控制钢水Ti含量为0.0050％～0.0150％。

其中，上述所述的重轨钢MnS夹杂物的变性方法中，所述控制钢水S含量的操作为：在LF精炼中，通过高碱度精炼渣进行脱硫。

其中，上述所述的重轨钢MnS夹杂物的变性方法中，所述控制钢水氧活度的操作为：在LF精炼中，采用CaC₂或者SiC加入到钢包渣内。

其中，上述所述的重轨钢MnS夹杂物的变性方法中，所述控制钢水N含量的操作为：在转炉冶炼中，采用全程吹氩、低氮含量的合金进行合金化；在LF精炼中，采用小流量氩气保护；在RH精炼中，控制真空度≤100Pa，同时采用低氮合金进行合金元素微调。

其中，上述重轨钢MnS夹杂物的变性方法中，所述连铸为大方坯连铸。

本发明中，所述含量均为质量含量，所述氧活度表示为a[O]。

本发明的有益效果：

本发明通过控制钢水S含量0.003％～0.010％，a[O]≤0.0015％，N含量≤0.0050％，Ti含量0.0050％～0.0150％，使重轨钢中形成MnS、TiS、(MnS+TiS)复合夹杂物等硫化物夹杂物，常温下硫化物夹杂物弹性模量平均值达到30～40Gpa，降低了硫化物夹杂物评级，使重钢轨夹杂物评级MnS≤1.5级评级比例提高到80％～100％，显著提高了重轨钢质量，具有显著的经济效益，值得推广应用。

具体实施方式