[發明專利]一種高速車軸用鋼的低磷控制方法

有效

• 申請號: 201210265759.3
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN102766729A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 王之香;王玉玲;鄔中華;陳金虎
• 申請（專利權）人: 山西太鋼不銹鋼股份有限公司
• 主分類號: C21C7/064
• 分類號: C21C7/064;C21C5/52;C21C7/06;C21C7/10
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

技術領域

本發明涉及一種高速車軸用鋼的低磷控制方法。

背景技術

鐵路運輸是交通運輸的主要方式，我國鐵路客、貨運量居世界第一位。當列車運行速度提高后，不僅對線路的性能要求提高，對車體及各零件的性能要求也提到日程上來。當前，制約我國高速鐵路發展的主要障礙之一在于車軸材料國產化進程滯后，過分依靠國外引進技術和產品，特別是對時速250km/h以上的高速列車用車軸關鍵材料缺乏技術儲備。

高速動車用空心車軸是目前仍未國產化的零部件之一，制造動車車軸對鋼材質量要求極高，要求鋼質純凈度高，要求A、B、C、D類夾雜物均小于1級，磷是鋼中有害雜質，磷能顯著擴大液相和固相之間的兩相區，容易在晶界偏析，使鋼的局部組織異常，造成鋼材“冷脆”，顯著降低鋼材的低溫沖擊韌性及回火脆性，造成機械性能不均勻；磷還會引起腐蝕疲勞和焊接開裂。由于電爐煉鋼脫磷采用氧化法工藝，電爐出鋼溫度高，脫磷溫度及時間很難控制，特別是中、高碳鋼很難實現有效脫磷。

發明內容

為了克服現有高速車軸用鋼的低磷控制方法的上述不足，本發明提供一種磷控制在不大于0.006%的一種高速車軸用鋼的低磷控制方法。

本發明的技術方案主要是從電爐冶煉氧化脫磷，精煉、澆注過程防止增磷、回磷的方法，成功地生產出低磷高速動車空心車軸用鋼。

本高速車軸用鋼的低磷控制方法包括下述依次的步驟：

Ⅰ?鐵水預處理

將含P≤0.105%，S≤0.050%，溫度為1200℃～1400℃的鐵水進行預處理，鐵水預處理主要是脫硅、脫磷、脫硫，降低鐵水中的有害元素磷、硫含量。

Ⅱ?電爐冶煉

將廢鋼和預處理后的鐵水加入電爐冶煉，預處理的鐵水重量比≥70%，廢鋼爐料中的P≤0.035%，熔池脫磷溫度為1560—1580℃，在熔池形成后全程進行泡沫渣操作，泡沫渣工藝參數：FeO：12—20%；堿度：2.0—2.5%；渣層厚度：300—500mm，電爐出鋼[C]≥0.08%，[P]≤0.004%。避免LF精煉過程中回磷，出鋼時留鋼、留渣，即出渣量為零，（即無渣出鋼）。

Ⅲ??LF精煉工藝

LF精煉全程底吹氬氣，調整底吹氬氣0.4-0.8MPa；采用高Al₂O₃含量（15-30%）的高堿度R（CaO/SiO₂）=4.0～6.0渣系進行造渣、脫氧，調整化學成分。

Ⅳ?VD處理技術

真空度值≤67Pa，保持時間25分鐘以上，破空，即時加覆蓋劑（覆蓋劑成分主要為25%CaO+30%SiO₂+15%Al₂O₃+20%MgO+5%C+2.5%TFe及其它）。

澆注：采用吹Ar氣保護澆注。

本高速動車車軸用鋼的低磷控制方法，其步驟特征是：

Ⅰ?鐵水預處理

鐵水預處理時，按照鐵水量通過噴吹FeO粉、CaO＋CaF₂粉和氧氣進

行鐵水脫硅、脫磷、脫硫三脫預處理。經過鐵水預處理后，鐵水中?P≤0.070%??S≤0.020%，溫度為1250℃—1500℃。

Ⅱ?電爐冶煉

a　廢鋼和預處理鐵水加入電爐后，電爐吹氧，要求電爐氧氣吹氣量0.85±0.1?m³/t··min，吹氧5分鐘后，加入螢石、石灰造渣材料，每噸鋼水加石灰18.4±2?Kg，螢石7.3±0.3?Kg，（原理是利用氧氣將鐵水中的碳、磷等元素快速氧化到一定含量范圍，即進一步脫磷，并產生大量的化學反應熱，使加入的廢鋼熔化并使鋼水溫度提高到規定值。）吹氧10-15分鐘，測溫取樣，目標值C：0.6-1.0%?，T＝1580-1600℃，在熔池形成后進行泡沫渣操作（FeO：12-20%；堿度：2.0-2.5%），總吹氧時間25-35min。

b?初煉[P]＞0.004%時（即沒有達到[P]≤0.004%時），及時放掉磷高的初渣，并補充新渣，防止溫度升高后回磷，進行1-2次放渣、換渣操作。控制電爐出鋼鋼中[C]≥0.08%，[P]≤0.004%。停吹氧前3分鐘，嚴禁加入石灰渣料，電爐出鋼前，對所隨鋼包加入的鐵合金和Si-Al-Ba、Al塊、CaO造渣材料進行不小于30分鐘的烘烤，然后將鋼水倒入鋼包中，鋼水在鋼包中進行初步合金化。