[發明專利]一種車軸鋼連鑄方法

有效

• 申請號: 200910133326.0
• 申請日: 2009-03-31
• 公開（公告）號: CN101850408A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 代華云;陳永;江南紅;劉建華;雷秀華;柯曉濤;鄧通武;楊星地
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團有限公司;攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: B22D11/16
• 分類號: B22D11/16
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳小蓮;朱業剛

技術領域

本發明涉及一種車軸鋼連鑄方法。

背景技術

車軸是鐵道車輛走行的重要部件，其質量直接關系到車輛的承載能力和運輸安全。隨著鐵路向高速和重載化方向發展，對車軸的生產工藝及質量提出更高的要求。車軸鋼不僅應具有較高的強度，還應具備優良的塑性、抗沖擊性能和疲勞性能。

目前，我國的鐵道車軸鋼全部采用模鑄工藝進行生產，例如，我國現行的鐵道行業標準TB/T2945-1999《鐵道車輛用LZ50鋼車軸及鋼坯技術條件》只規定了模鑄工藝生產鐵道車軸鋼方面的內容。模鑄工藝的勞動強度大和環境污染大，生產效率低和金屬收得率低。而且模鑄工藝生產鐵道車軸鋼的成分偏析大，非金屬夾雜含量高，軋制鋼坯的表面質量差，在鋼材的潔凈度控制上存在一定的困難。例如，《特殊鋼》雜志(2005年11月，第26卷第6期，P61-62)及《本鋼技術》雜志(2006年第1期，P22-25)報道了本溪鋼鐵集團公司采用轉爐→LF-IR→RH-TB→模鑄→型鋼軋制工藝生產LZ50車軸鋼，鋼的成品化學成分碳含量波動在0.47-0.55重量％，硅含量波動在0.20-0.40重量％，錳含量波動在0.66-0.85重量％，鋼坯的低倍組織一般疏松為0.5-2.5級，中心疏松為0.5-1.5級，偏析為0.5-2.0級；非金屬夾雜A類(硫化物)為0.5-2.5級，B類(氧化物)為0.5-2.0級。

因此，迫切需要一種新的車軸鋼鑄造工藝。

連鑄是目前普遍采用的鋼鐵鑄造工藝之一，其工藝流程通常為將煉好的鋼水倒在中間包(可裝幾十噸鋼水)中，液態的鋼水通過中間包下的小孔(浸入式長水口)垂直地流到不停振動的結晶器中。結晶器外用高壓水不停冷卻，鋼水在結晶器中形成外部是固態內部仍為液態的未完全凝固的鋼鑄坯。出結晶器后是一段弧形的冷卻輥道，鑄坯在該冷卻輥道上移動，通常依次經過二冷區和空冷區而得到完全凝固的鑄坯。連鑄能連續生產，提高生產效率；能夠實現機械化，降低勞動強度；除連續澆注的第一爐和最后一爐鋼的頭坯和尾坯外，由于不需要對鋼坯的兩端進行切割，因此，能夠提高金屬收得率；此外，在連鑄過程中，通過結晶器電磁的攪拌，可以促進夾雜物和氣泡的上浮，從而有效降低鋼水中的夾雜物以及氣泡，改善鋼鑄坯表面的質量。

然而，采用連鑄工藝制備的鋼鑄坯，也存其固有的問題，如中心偏析、中心疏松等內部缺陷。

發明內容

為了克服現有技術采用的模鑄工藝生產車軸鑄坯時生產效率低和金屬收得率低，生產的車軸鋼的成分偏析大，非金屬夾雜含量高，鋼坯的表面質量差的缺陷，提供一種生產效率高和金屬收得率高，生產的車軸鋼的成分偏析小，非金屬夾雜含量低，鋼坯的表面質量好的車軸鋼連鑄方法，并且由該方法生產的車軸鋼的中心偏析、中心疏松等完全符合車軸鋼的標準。

本發明的發明人發現，由于車軸鋼屬于中碳鋼，在連鑄的凝固過程中，樹枝晶比較發達，容易在鑄坯芯部形成樹枝晶“搭橋”，凝固過程因選分結晶的作用使枝晶間富集了大量低熔點的溶質，在凝固末期鑄坯凝固終點固液兩相區的凝固收縮產生的強大抽吸力引起樹枝晶間富集雜質的殘余液體向中心流動并充填于其中，從而導致中心偏析、中心疏松等內部缺陷尤為突出，因而直接將現有的連鑄技術應用于制備車軸鋼，制備的車軸鋼很難滿足標準的要求。

在不斷的實驗過程中，本發明的發明人發現，通過同時控制澆注時鋼水的溫度，二冷區的冷卻強度，以及在所述鑄坯的凝固終點進行壓下的技術手段能夠顯著改善采用連鑄方法制備的車軸鋼的中心偏析、中心疏松等內部缺陷，使制備的車軸鋼完全符合車軸鋼的標準。

本發明提供了一種車軸鋼連鑄方法，其中，該方法包括將過熱度為20-40℃的鋼水澆注至結晶器中結晶，形成未完全凝固的車軸鋼鑄坯，將該未完全凝固的車軸鋼鑄坯從結晶器中拉出，依次送入二冷區和空冷區進行冷卻，將所述未完全凝固的車軸鋼鑄坯的表面溫度冷卻到800-850℃，然后在所述未完全凝固的車軸鋼鑄坯的凝固終點壓下4-9毫米，獲得完全凝固的車軸鋼鑄坯，所述二冷區的條件包括冷卻劑采用溫度為5-40℃的水，且比水量為0.45-0.55升/千克。

采用本發明提供的車軸鋼連鑄方法不僅能夠提高生產效率和金屬收得率，而且生產的車軸鋼的成分偏析小，非金屬夾雜含量低，鋼坯的表面質量好；此外，由該方法生產的車軸鋼的中心偏析、中心疏松等缺陷顯著降低，完全符合車軸鋼的標準。

具體實施方式