車軸鋼生產(chǎn)工藝實(shí)踐

楊仁強(qiáng)，劉列喜，唐以寧

（蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司，安徽 蕪湖 241002）

1 工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)方案

1.1 化學(xué)成分控制

綜合參考鐵路用鋼方面的實(shí)際需求，根據(jù)其對(duì)應(yīng)的力學(xué)要求，LZ50 鋼對(duì)應(yīng)的化學(xué)成分詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)表1。

1.2 生產(chǎn)工藝路線

本文所探討的LZ50 鋼，根據(jù)性能需求、實(shí)際應(yīng)用，具體的工藝流程如下：120t 氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→120tLF鋼包精煉爐→120tRH 真空脫氣爐→Φ600 連鑄機(jī)→收集→緩冷→加熱→水除磷→開(kāi)坯→連軋。

（1）轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝。為控制粗煉鋼水的P 等其他有害元素，入爐鐵水采用優(yōu)質(zhì)鐵水，其中鐵水中P 含量不大于0.07%、Si 含量不低于0.5%，且其他微量元素As、Pb 等必須滿足鐵道部下發(fā)有關(guān)車軸鋼技術(shù)文件，另外入爐廢鋼種類為自產(chǎn)廢鋼、坯頭，按照轉(zhuǎn)爐正常吹損，總裝入量都控制在140±2 t。同時(shí)在冶煉過(guò)程中，采用雙渣法和高拉補(bǔ)吹的方式來(lái)控制最終鋼水的P 含量和溫度，要求粗煉鋼水C≥0.10%、P≤0.010%、T≥1630 ℃。待到冶煉完成以后，選擇擋渣錐出鋼模式，使得鋼水下渣量得以有效控制，通常能夠控制到300 kg/爐，且可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w含量。根據(jù)生產(chǎn)要求，對(duì)應(yīng)的出鋼時(shí)間需要控制在4 min 以內(nèi)，且不可以進(jìn)行散流出鋼模式，而且出鋼過(guò)程中要保證鋼包內(nèi)全程吹氬，防止出鋼過(guò)程中鋼水吸氮和二次氧化。在進(jìn)行出鋼的進(jìn)程中，分別選擇精煉渣、白灰、硅錳、高碳鉻鐵以及高碳錳鐵，開(kāi)展造渣、合金化處理。與此同時(shí)，為有效減少出鋼之后LZ50 鋼當(dāng)中對(duì)應(yīng)的鋼水氧含量，進(jìn)行冶煉的進(jìn)程中，必須要高度重視控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量，且需要選擇Al塊+Al 線混合脫氧，具體是需要進(jìn)行分析之后，根據(jù)情況進(jìn)行補(bǔ)充［1］。

同時(shí)出鋼過(guò)程中加料順序?yàn)槌鲣?/3 時(shí)先加入鋁錠、再加入合金，出鋼2/3 后加入造渣劑。

（2）精煉爐生產(chǎn)工藝。等到鋼包最終進(jìn)站以后，需要添加脫氧劑，以此來(lái)控制成白渣時(shí)間，且時(shí)間需要＞15min，另外為控制鋼中B 類夾雜物的等級(jí)，進(jìn)站后根據(jù)鋼水中的Al 含量補(bǔ)加Al 線，冶煉中后期嚴(yán)禁補(bǔ)加Al 線。同時(shí)高度重視加強(qiáng)前期、中期成分方面的優(yōu)化，使得成分次數(shù)的調(diào)整得以明顯減少。對(duì)于相應(yīng)的渣料添加標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，主要指的是在精煉中進(jìn)行SiC、鋁粒的控制，以此來(lái)提升脫氧的效果。除此之外，為有效保障鋼中夾雜物能夠順利進(jìn)行上浮，等到冶煉完成以后，需要融入硅鈣鋇［2］。

（3）RH 真空脫氣工藝。LF 鋼包精煉爐進(jìn)行出站的情況下，需要全面保障鋼水溫度和鋼中的［Al］s 滿足要求。倘若［Als］不滿足標(biāo)準(zhǔn)，則需要給予喂鋁線。對(duì)于RH抽真空操作，必須要保證時(shí)間在20 min 以上，滿足67Pa的要求，同時(shí)需要保障持續(xù)時(shí)間高于15 min。等到破真空的情況下，參考鋼水成分進(jìn)行喂鈣線處理，具體為50ml/爐，接著進(jìn)行軟吹氬攪拌，至少需要進(jìn)行20 min 以上的操作。除此之外，在整個(gè)真空脫氣的進(jìn)程中，需要高度重視鋼液當(dāng)中的氣體含量。

（4）連鑄生產(chǎn)工藝。實(shí)施澆鑄操作以前，需要實(shí)施氬氣置換操作，并且需要全面保障整體的密封性，尤其是需要針對(duì)各個(gè)關(guān)鍵位置進(jìn)行筆鋒處理。對(duì)于結(jié)晶器進(jìn)回水的溫差需要引起重視，具體需要保持在5～7 ℃之間，最后選擇氣霧弱冷途徑開(kāi)展二次冷卻操作處理，同時(shí)要控制保護(hù)渣厚度，防止卷渣，一般來(lái)說(shuō)大圓坯總渣層厚度控制50～70 mm，其中液渣層為8～12 mm、燒結(jié)層25～30 mm、粉渣層約20～25 mm。綜合參考上述研究?jī)?nèi)容，正反轉(zhuǎn)時(shí)間為12-5-12 條件下，工藝效果最佳。

表1 LZ50 鋼元素含量分析（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 化學(xué)成分

基于此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，LZ50 車軸鋼的生產(chǎn)總量為5 爐，通過(guò)最終檢驗(yàn)，相應(yīng)的工藝要求、成分含量均完全達(dá)標(biāo)。

2.2 鑄坯表面及低倍組織檢測(cè)情況

根據(jù)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)，此次生產(chǎn)的產(chǎn)品在鑄坯表面完全達(dá)標(biāo)，同時(shí)針對(duì)鑄坯實(shí)施酸洗、車光等操作之后，低倍組織仍舊滿足要求。

2.3 碳偏析檢測(cè)

正如上文所述，車軸鋼本身對(duì)于材料硬度要求極高，要求生產(chǎn)工藝進(jìn)程中需要全面優(yōu)化電磁攪拌闡述、二冷冷卻強(qiáng)度。最終的生產(chǎn)結(jié)果能夠看出，LZ50 鋼產(chǎn)品碳偏析完全滿足要求。

2.4 氣體控制情況

對(duì)實(shí)際冶煉來(lái)說(shuō)，充分利用原輔料烘烤、精煉爐送點(diǎn)制度優(yōu)化以及澆鑄保護(hù)優(yōu)化等多元化措施，最終氣體含量完全達(dá)標(biāo)，據(jù)查閱文獻(xiàn)［3］，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)軸承鋼對(duì)鋼種的氣體的含量都有嚴(yán)格的要求，該廠氣體含量控制情況如表2 所示。

表2 LZ50 鋼氣體控制情況

2.5 夾雜物控制情況

綜合利用轉(zhuǎn)爐爐后生產(chǎn)工藝優(yōu)化、精煉爐優(yōu)化操作，本研究對(duì)各種夾雜物進(jìn)行了有效控制，質(zhì)量完全達(dá)標(biāo)。

3 結(jié) 語(yǔ)

（1）嚴(yán)格按照本研究提出的生產(chǎn)工藝，能夠有效提升車軸鋼冶煉質(zhì)量達(dá)標(biāo)。（2）煉鋼工序通過(guò)合理的精煉渣系控制、工序節(jié)奏穩(wěn)定的控制、及連鑄電攪、自動(dòng)液面等關(guān)鍵工裝備的運(yùn)用，保證軋材的氣體含量、非金屬夾雜物、碳偏析及鑄坯的質(zhì)量滿足協(xié)議要求。（3）軋制工序通過(guò)優(yōu)化控軋控冷工藝，確保了熱軋坯的晶粒度、尺寸等指標(biāo)滿足協(xié)議要求。