專利名稱：一種車軸鋼鋼錠的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金的制造方法，尤其涉及一種鋼錠的制造方法。
背景技術(shù)：
車軸鋼用于制造鐵路機(jī)車和車輛車軸的專業(yè)用鋼。車軸是承受機(jī)車、車輛質(zhì)量的關(guān)鍵部件，由于在運(yùn)行中承受旋轉(zhuǎn)彎曲和沖擊等多項(xiàng)復(fù)雜應(yīng)力，疲勞裂損是其主要破壞形式。因此，要求車軸鋼須具有足夠的強(qiáng)度和韌性，并且其對(duì)可以成為車軸裂紋源的各種冶金缺陷的要求十分嚴(yán)格。目前的車軸鋼的制造方法大多使用電爐或小型轉(zhuǎn)爐煉鋼，然后經(jīng)過成分調(diào)整工序，將鋼水成分調(diào)整到目標(biāo)范圍內(nèi)，最后澆注成鋼錠。但是，現(xiàn)有的車軸鋼制造方法存在著一些問題，其主要問題是控制形成裂紋源缺 陷的穩(wěn)定性較差，主要原因是由于鋼錠近表面夾雜物引起的裂紋缺陷所導(dǎo)致。因此，在車軸鋼的生產(chǎn)過程中必須嚴(yán)格控制鋼錠近表面的夾雜物數(shù)量，以消除現(xiàn)有的車軸鋼制造方法中存在的冶金缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種車軸鋼鋼錠的制造方法，該制造方法能夠控制鋼錠近表面的夾雜物數(shù)量，從而消除車軸鋼表面的冶金缺陷，提高車軸鋼的抗疲勞性能。本發(fā)明的構(gòu)思是控制轉(zhuǎn)爐鋼水碳含量在一定的范圍內(nèi)，并在轉(zhuǎn)爐鋼水倒出過程中的某個(gè)時(shí)刻點(diǎn)向鋼包中加入一定量的合金，以使合金元素與鐵元素形成一種復(fù)合熔體；同時(shí)一定量的合金元素與鋼水中的氧氣形成一種復(fù)合夾雜物，這種復(fù)合夾雜物非常容易從復(fù)合熔體鋼水中上浮出去。然后在鋼水表面加入一種渣料，利用此種渣料將從鋼水中上浮出來的夾雜物固定住，使夾雜物不再回到鋼水中。這樣在鋼錠凝固過程中，鋼錠近表面的夾雜物數(shù)量會(huì)大幅度減少，不會(huì)在車軸鋼表面形成影響疲勞性能的冶金缺陷。根據(jù)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種車軸鋼鋼錠的制造方法，其包括以下步驟(I)將25 35份Fe含量彡9(^丨％的廢鋼與280 295份C含量彡3. 8wt%、溫度彡1200°C的鐵水加入轉(zhuǎn)爐中。(2)轉(zhuǎn)爐熔煉吹入氧氣進(jìn)行熔煉，當(dāng)鋼水中C含量在O. 04 O. 30被％時(shí)，停止熔煉。在轉(zhuǎn)爐熔煉步驟中，氧氣與碳進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)能夠提高鋼水溫度，降低鋼水中的碳含量。同時(shí)氧氣與鐵水中的其他化學(xué)元素產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)能夠除去磷等雜質(zhì)元素。(3)加入合金將鋼水倒入鋼包中；在鋼水倒出過程中，當(dāng)鋼水倒出80 120份時(shí)，向鋼包中的鋼水加入I I. 5份Si含量彡75wt%的硅鐵合金、I. 2 I. 6份Mn含量彡80wt%的錳鐵合金、O. 3 O. 7份Al含量彡50被％的鋁鐵合金以及O. 5 I. 2份C含量^ 99wt%的碳粉。在加入合金步驟中，加入的各種合金元素與鐵元素形成復(fù)合熔體。當(dāng)加入時(shí)刻點(diǎn)在鋼水倒出80 120份時(shí)，所形成復(fù)合熔體能促進(jìn)夾雜物從鋼水中上浮。少部分合金元素同時(shí)也與鋼水中的氧氣生成了一種復(fù)合夾雜物，此種夾雜物容易從鋼水中上浮去除，也容易被渣料固定在鋼水的表面，不再進(jìn)入到鋼水 中。(4) LF精煉將O. 9 I. 3份的渣料加入到鋼包中，并從鋼包底部向鋼水中吹入流量為8 15Nm3/h的氬氣，同時(shí)將鋼水溫度升高至1600 1630°C ;其中，渣料包括以下成分氧化韓25 30wt%,氧化娃20 25wt%,氧化招10 15wt%,以及其他不可避免的雜質(zhì)。LF精煉步驟能夠促進(jìn)鋼水中的夾雜物上浮，并加入渣料，將上浮的夾雜物固定住，防止夾雜物回到鋼水中。將鋼水加熱到1600 1630°C能夠加快夾雜物的上浮速度。向鋼水中吹入一定量的氬氣是使鋼水中的夾雜物更均勻地上浮。(5)真空脫氣裝置處理當(dāng)真空度彡O. 266KPa時(shí)，脫除鋼水中的氣體，并將鋼水溫度降低至1540 1560。。。真空脫氣裝置處理是利用真空裝置降低鋼水中的氧氣含量，進(jìn)一步去除鋼水中殘留的夾雜物，同時(shí)利用鋼水的自然溫降，使鋼水溫度降低到1540 1560°C，使鋼水適合凝固過程的需要。(6)燒鑄。優(yōu)選地，在上述車軸鋼鋼錠的制造方法中，步驟(4)中的渣料還包括以下成分氧化鎂I 5wt %,氧化鐵15 22wt %,氧化猛2 6wt %,氟化|丐I 5wt %。優(yōu)選地，在上述車軸鋼鋼錠的制造方法中，步驟(6)中的澆鑄速度為4 5t/min，凝固時(shí)間為210 240min。優(yōu)選地，在上述車軸鋼鋼錠的制造方法中，步驟(6)中通入流量為10 20Nm3/h，Ar含量彡99. 8wt %的氬氣。采用本發(fā)明所述的車軸鋼鋼錠的制造方法具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)采用本發(fā)明所述的方法在生產(chǎn)車軸鋼鋼錠的過程中，能夠形成易于從鋼水中上浮的復(fù)合氧化物，大幅度減少了鋼錠近表面的夾雜物數(shù)量，甚至幾乎檢測(cè)不出夾雜物的存在，從而提高了鋼材的純凈度，并有效提升了控制引起車軸鋼疲勞裂紋冶金缺陷的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高了車軸鋼的抗疲勞性能；(2)采用本發(fā)明所述的方法生產(chǎn)的鋼錠完全滿足車軸鋼鋼錠的要求；(3)本發(fā)明的制造方法還具有易控制，易實(shí)施，成分簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1-7制造車軸鋼鋼錠的具體步驟如下(實(shí)施例1-7中，各原料的加入量見表I)(I)將25 35份Fe含量彡9(^丨％的廢鋼與280 295份C含量彡3. 8wt%、溫度彡1200°C的鐵水加入轉(zhuǎn)爐中；(2)轉(zhuǎn)爐熔煉吹入氧氣進(jìn)行熔煉，當(dāng)鋼水中C含量在O. 04 O. 30wt%，鋼水溫度在1660 1690°C時(shí)，停止熔煉；(3)加入合金將鋼水倒入鋼包中；在鋼水倒出過程中，當(dāng)鋼水倒出80 120份時(shí)，向鋼包中的鋼水加入I I. 5份Si含量彡75wt%的硅鐵合金、I. 2 I. 6份Mn含量彡80wt %的錳鐵合金、O. 3 O. 7份Al含量彡50wt %的鋁鐵合金以及O. 5 I. 2份C含量^ 99wt%的碳粉；(4) LF精煉將O. 9 I. 3份的渣料加入到鋼包中，并從鋼包底部向鋼水中吹入流量為8 15Nm3/h的氬氣，同時(shí)利用電弧將鋼水溫度升高至1600 1630°C;其中，渣料包括以下成分氧化25 30wt%,氧化娃20 25wt%,氧化招10 15wt%,氧化鎂1 5wt%,氧化鐵15 22wt%,氧化猛2 6wt%,氟化I丐I 5wt%,以及其他不可避免的雜質(zhì)；(5)真空脫氣裝置處理當(dāng)真空度彡O. 266KPa時(shí)，脫除鋼水中的氣體，并將鋼水溫度降低至1540 15600C ；(6)澆鑄在流量為10 20Nm3/h，Ar含量> 99. 8wt%的氬氣的保護(hù)下，以4 5t/min澆鑄速度澆鑄成尺寸為719mmX 887mmX 3000mm的鋼錠，凝固時(shí)間為210 240min。表I.(各原料的加入量，份)
權(quán)利要求
1.一種車軸鋼鋼錠的制造方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將25 35份Fe含量≥90wt%的廢鋼與280 295份C含量≥3. 8wt %、溫度≥1200°C的鐵水加入轉(zhuǎn)爐中； (2)轉(zhuǎn)爐熔煉吹入氧氣進(jìn)行熔煉，當(dāng)鋼水中C含量在0.04 0. 30wt%時(shí)，停止熔煉； (3)加入合金將鋼水倒入鋼包中；在鋼水倒出過程中，當(dāng)鋼水倒出80 120份時(shí)，向鋼包中的鋼水加入I I. 5份Si含量≥75wt %的硅鐵合金、I. 2 I. 6份Mn含量≥80wt%的錳鐵合金、0. 3 0. 7份Al含量≥50wt %的鋁鐵合金以及0. 5 I. 2份C含量≥99wt%的碳粉； (4)LF精煉將0. 9 I. 3份的渣料加入到鋼包中，并從鋼包底部向鋼水中吹入流量為8 15Nm3/h的氬氣，同時(shí)將鋼水溫度升高至1600 1630°C;其中，所述渣料包括以下成分氧化I丐25 30wt*%,氧化娃20 25wt*%,氧化招10 15wt*%,以及其他不可避免的雜質(zhì)； (5)真空脫氣裝置處理當(dāng)真空度<0. 266KPa時(shí)，脫除鋼水中的氣體，并將鋼水溫度降低至 1540 15600C ； (6)澆鑄。
2.如權(quán)利要求I所述的車軸鋼鋼錠的制造方法，其特征在于，步驟(4)中所述渣料還包括以下成分氧化鎂1 5wt%,氧化鐵15 22wt%,氧化猛2 6wt%,氟化韓I 5wt % o
3.如權(quán)利要求I所述的車軸鋼鋼錠的制造方法，其特征在于，步驟(6)中的澆鑄速度為4 5t/min，凝固時(shí)間為210 240min。
4.如權(quán)利要求3所述的車軸鋼鋼錠的制造方法，其特征在于，步驟(6)中通入流量為10 20Nm3/h，Ar含量≥99. 8界七％的氬氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車軸鋼鋼錠的制造方法，其步驟為原料配制→轉(zhuǎn)爐熔煉→加入合金→LF精煉→真空脫氣裝置處理→澆鑄。采用本發(fā)明所述車軸鋼鋼錠的方法能夠大幅度減少鋼錠近表面的夾雜物數(shù)量，甚至幾乎檢測(cè)不出夾雜物的存在，從而提高了鋼材的純凈度，并有效提升了控制引起車軸鋼疲勞裂紋冶金缺陷的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高了車軸鋼的抗疲勞性能。
文檔編號(hào)C21C7/10GK102634717SQ201210114600
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者張建春, 施春月, 王俊凱, 王英均 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司