高强合金R320Cr钢轨的生产方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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，常用的热乳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。
[0003]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.l%，Cr:0.8%?1.2%，A1 彡 0.004%,O ^ 0.002%,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:I) 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。
[0004]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——家生产出高强合金R320Cr钢轨的企业。
【发明内容】
[0005]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合金收得率多90%，且工艺过程易于实现。
[0006]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、连铸及乳制的步骤，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°C;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/kgo
[0007]进一步地，所述转炉冶炼步骤，在出钢过程中，先加入S1、Mn合金，后加入Cr铁，同时对炉渣进行改质。
[0008]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。
[0009]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 ?L 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。
[0010]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?50mino
[0011]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 ?1min0
[0012]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%。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0014]其一，本发明通过在转炉冶炼过程中控制出钢温度为1640?1670°C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。
[0015]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。
[0016]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S1、Mn脱氧以及严格控制原料和辅料中的Al含量夕卜，还通过控制炉渣碱度来降低钢中Al含量。
[0017]其四，本发明控制RH真空精炼时间为14?16min，避免了高碳钢中C在真空下还原渣中的Al2O3而使钢液中Al含量增加，同时也保证了 H含量；RH精炼完后进行软吹5?lOmin，进一步降低了钢水Al含量且提高了钢水纯净度。
[0018]其五，本发明方法能将R320Cr钢中全铝含量控制在0.0025?0.0035%,提高了钢轨的抗疲劳能力；Cr合金收得率在90%以上，节约了成本；LF加热时间为40?50min，能和连铸匹配，完全满足生产节奏，夹杂物合格率达100% ;所得R320Cr钢的抗拉强度Rm为1130?1190MPa，断后伸长率A为9?12%，踏面硬度为325?355HB，以较低成本得到了满足产品要求的优质高强合金R320Cr钢铸坯。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定(以下实施例中的百分数均为重量百分数)。
[0020]实施例1:
[0021]—种高强合金R320Cr钢轨的生产方法，包括以下步骤:
[0022]I)铁水脱硫:将铁水中的硫含量降到0.001 % ；
[0023]2)转炉冶炼:控制出钢C含量为0.013%,出钢温度为1660°C，出钢过程首先加入S1、Mn合金，后期加入Cr铁，同时加入渣料对炉渣进行改质，严格控制原料、辅料中的Al含量;
[0024]3) LF炉精炼:严格控制LF精炼时的炉渣碱度为2.1，加热时间为43min ;
[0025]4) RH精炼:严格控制RH真空精炼时间在15min ;
[0026]5)软吹:RH精炼完后进行软吹lOmin，软吹时控制好氩气流量，确保渣面无翻滚；
[0027]6)大方坯连铸:连铸过程保护浇铸，采用低铝保护渣，并采用恒拉速操作，拉速在0.63/s，保证中包和结晶器进一步去夹杂的能力，同时二冷段采用超弱冷配水，比水量为0.22L/kg左右，制得方坯；
[0028]7)乳制:将方坯经过万能乳制成钢轨。
[0029]经检测，所得R320Cr钢的化学成分重量百分比如下:C:0.75%, S1:0.81%, Mn:0.98%,P:0.014%, S:0.005%, Al:0.003%, Cr:0.97%,H:0.0008%，其余为 Fe 及不可避免的杂质；保证了所得R320Cr钢全铝含量能控制在0.003%, Cr合金收得率为91 %