重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法，包括鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH精煉、連鑄、步進式加熱、熱連軋、軋后控冷的步驟，其中，所述步進式加熱時，控制爐氣溫度為1210～1250℃，一加熱段加熱時間50～80min，二加熱段時間為50～80min，均熱段時間為100～180min。實踐證明，采用該方法能有效控制鋼中MnS形態(tài)由軋制后的長條狀夾雜變?yōu)槎虠l狀，減少大型長條MnS對鋼質(zhì)的危害，同時也能大大降低重軌鋼的脫硫成本。
【專利說明】重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知,鋼中明顯變形的MnS夾雜對鋼材的橫向韌性和各向異性不利,但由于MnS與基體之間的界面對鋼中的氫有強烈的吸附作用，鋼中保持一定的Mn、S含量，能大大降低氫的擴散系數(shù)，這對于氫致裂紋非常敏感的高速重軌鋼有利，所以高速重軌鋼國際標準要求硫含量不能太低，應控制在0.008~0.025%范圍內(nèi)。但由于MnS夾雜良好的塑性，在軋制過程中的大壓下比情況下延伸很大(百米重軌軋制過程延伸近13倍)，在保證鋼中有一定S含量的情況下，MnS夾雜的控制很困難，A類夾雜物超標甚至超聲波探傷不合的問題頻繁。目前國內(nèi)高速重軌生產(chǎn)企業(yè)對MnS夾雜控制都沒有很好的辦法，為此，鐵道部取消了重軌鋼中S含量下限的標準。盡管如此，重軌鋼在脫硫成本很高的情況下，鋼中MnS夾雜問題仍然很關(guān)出。
[0003]對于MnS夾雜的控制，除脫硫外，傳統(tǒng)的方法就是采用Ca處理工藝或者添加稀土。由于Al2O3等脆性夾雜是引起鋼軌疲勞裂紋的主要原因，所以重軌鋼的冶煉都采用無鋁的脫氧工藝，且要求鋼中夾雜物生成塑性的CaO-SiO2-Al2O3系夾雜物(以黃長石類型為主的夾雜物)，這都要求鋼中控制很低的Ca、Al含量，所以重軌鋼冶煉過程中不能進行Ca處理，而添加稀土元素；但稀土元素與氧結(jié)合能力很強，若加入的稀土少往往生成的是稀土氧化物，加入稀土過多，不僅成本增加，而且鋼中會生成大量的脆性氧化物夾雜。所以對于高速重軌鋼來說，如何采取有效方法 控制MnS夾雜是一項尚待解決的重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是要提供一種重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法，采用該方法能有效控制鋼中MnS形態(tài)由軋制后的長條狀夾雜變?yōu)槎虠l狀，減少大型長條MnS對鋼質(zhì)的危害，同時也能大大降低重軌鋼的脫硫成本。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法，包括鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH精煉、連鑄、步進式加熱、熱連軋、軋后控冷的步驟，其特殊之處在于:
[0006]所述步進式加熱時，控制爐氣溫度為1210~1250°C，一加熱段加熱時間50~80min，二加熱段時間為50~80min，均熱段時間為100~180min。
[0007]優(yōu)選地，所述步進式加熱時，控制爐氣溫度為1230~1250°C。
[0008]進一步地,所述步進式加熱時,一加熱段加熱時間55~65min。
[0009]再進一步地,所述步進式加熱時,二加熱段時間為55~65min。
[0010]更進一步地，所述步進式加熱時，均熱段時間為120~160min。
[0011]研究發(fā)現(xiàn)，在1175°C條件下保溫一段時間，MnS在鋼中發(fā)生固溶，固溶形態(tài)如圖1和圖2所示，其中，圖2為圖1中A部的放大示意圖。但是，當加熱溫度過高時，MnS雖發(fā)生固溶，但在冷卻過程中容易沿晶界析出(尤其是鑄坯冷卻速度相對慢的情況下)，形成如圖3所示枝晶狀或網(wǎng)狀MnS夾雜，對MnS夾雜的尺寸控制不利。因此，控制MnS夾雜的關(guān)鍵是保證其在加熱過程中固溶，但同時又要控制其在冷卻過程中的析出，即要控制MnS夾雜的形態(tài)需要精確限定制造時的加熱制度。本發(fā)明控制在步進式加熱爐中控制爐氣溫度在1210~1250°C，優(yōu)選為在1230~1250°C。加熱制度上，本發(fā)明還通過步進式加熱爐分三段控制均熱時間，不僅能控制MnS充分固溶，而且能控制在軋制降溫過程中較快的降到固溶溫度以下，得到較好的MnS夾雜形態(tài)。所以本發(fā)明在步進式加熱過程中，控制一加熱段加熱時間50~80min，二加熱段時間為50~80min，并且嚴格控制了較長的均熱段的時間為100~180min，優(yōu)選為120~160min。如此控制較長的均熱段時間是因為，MnS夾雜在一定溫度以上在鋼中發(fā)生固溶，而固溶行為是一個溶質(zhì)元素的擴散過程，需要一定的時間，時間越長，固溶越充分，另一方面也使斷面尺寸大的方坯達到均熱利于軋制。但受到實際生產(chǎn)節(jié)奏的限制以及加熱時間過長對重軌表面脫碳的影響，確定一個合適的加熱時間既要保證弄充分固溶，又要實現(xiàn)減少重軌鋼中如圖4所示的長條狀大型MnS夾雜，而得到如圖5和圖6所示的更多危害小的短條狀MnS夾雜的技術(shù)效果。在嚴格控制好步進式加熱的爐氣溫度以及均熱段時間后，本發(fā)明的重軌鋼中MnS夾雜的控制方法對含硫范圍在高速重軌鋼國際標準要求的0.008~0.025%范圍內(nèi)鋼均能有效的控制其MnS夾雜的尺寸和數(shù)量，提高重軌產(chǎn)品合格率，因而此方法還可以降低重軌鋼冶煉過程的脫硫成本，取得明顯的經(jīng)濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為重軌鋼中MnS夾雜在固溶溫度時的固溶現(xiàn)象圖。
[0013]圖2為圖1中A部的放大示意圖。
[0014]圖3為重軌鋼中枝晶狀或網(wǎng)狀MnS夾雜。
[0015]圖4為重軌鋼中常見的長條狀MnS夾雜形貌。
[0016]圖5為一種采用本發(fā)明重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法后重軌鋼中短條狀MnS夾雜。
[0017]圖6為一種采用本發(fā)明重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法后重軌鋼中短條狀MnS夾雜。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明的重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法作進一步詳細說明。
[0019]實施例1
[0020]將鐵水分成兩批，采用鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH精煉、連鑄、步進式加熱爐加熱、熱連軋、軋后控冷的步驟制成重軌鋼，重軌鋼中硫含量為0.008%，其中:
[0021]第一批重軌鋼步進式加熱時，在步進式加熱爐加熱中爐氣溫度控制在1200°C，控制一加熱段加熱時間為60min, 二加熱段時間為60min,均熱段時間為60min ；
[0022]第二批重軌鋼步進式加熱時，在步進式加熱爐加熱中爐氣溫度控制在1240°C，控制一加熱段加熱時間為60min, 二加熱段時間為60min,均熱段時間為140min。[0023]對第一批鋼中MnS夾雜狀態(tài)進行檢測，其圖片如圖3所示，鋼軌軋材中有長條狀MnS夾雜形成，尺寸超過100 μ m。
[0024]對第二批鋼中MnS夾雜狀態(tài)進行檢測，其圖片如圖5所示，鋼軌軋材中MnS夾雜均為短條狀，尺寸基本小于50 μ m。
[0025]實施例2
[0026]將鐵水分成兩批，采用鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH精煉、連鑄、步進式加熱爐加熱、萬能軋制、軋后控冷的步驟制成重軌鋼，重軌鋼中硫含量為0.010%，其中，
[0027]第一批重軌鋼步進式加熱時，在步進式加熱爐加熱中爐氣溫度控制在1280°C，控制一加熱段加熱時間為60min, 二加熱段時間為60min,均熱段時間為80min ；
[0028]第二批重軌鋼步進式加熱時，在步進式加熱爐加熱中爐氣溫度控制1250°C，控制一加熱段加熱時間為60min，二加熱段時間為60min，均熱段時間為140min。
[0029]對第一批鋼中MnS夾雜狀態(tài)進行檢測，鋼軌軋材中有長條狀MnS夾雜形成，尺寸超過100 μ m,最長尺寸甚至超過300 μ m。
[0030]對第二批鋼中MnS夾雜狀態(tài)進行檢測，鋼軌軋材中MnS夾雜均為短條狀，尺寸基本小于50 μ m0
[0031]實施例3
[0032]將鐵水分成兩批，采用鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH精煉、連鑄、步進式加熱爐加熱、萬能軋制、軋后控冷的步驟制成重軌鋼，重軌鋼中硫含量為0.012%，其中，
[0033]第一批重軌鋼步進式加熱時，在步進式加熱爐加熱中爐氣溫度控制在1260°C，控制一加熱段加熱時間為60min, 二加熱段時間為60min,均熱段時間為50min ；
[0034]第二批重軌鋼步進式加熱時，在步進式加熱爐加熱中爐氣溫度控制在1230°C，控制一加熱段加熱時間為60min, 二加熱段時間為60min,均熱段時間為160min。
[0035]對第一批鋼中MnS夾雜狀態(tài)進行檢測，鋼軌軋材中有長條狀MnS夾雜形成，尺寸超過 100 μ m。
[0036]對第二批鋼中MnS夾雜狀態(tài)進行檢測，鋼軌軋材中MnS夾雜均為短條狀，尺寸基本小于50 μ m0
[0037]實施例4
[0038]將鐵水分成兩批，采用鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH精煉、連鑄、步進式加熱爐加熱、萬能軋制、軋后控冷的步驟制成重軌鋼，重軌鋼中硫含量為0.020%，其中，
[0039]第一批重軌鋼步進式加熱時，在步進式加熱爐加熱中爐氣溫度控制在1280°C，控制一加熱段加熱時間為60min, 二加熱段時間為60min,均熱段時間為180min ；
[0040]第二批重軌鋼步進式加熱時，在步進式加熱爐加熱中爐氣溫度控制在1245°C，控制一加熱段加熱時間為60min, 二加熱段時間為60min,均熱段時間為150min。
[0041 ] 對第一批鋼中MnS夾雜狀態(tài)進行檢測，鋼軌軋材中有長條狀MnS夾雜形成，尺寸超過100 μ m,最長尺寸甚至超過300 μ m。。
[0042]對第二批鋼中MnS夾雜狀態(tài)進行檢測，其圖片如圖6，鋼軌軋材中MnS夾雜均為短條狀，尺寸基本小于50 ·μ m。
[0043]通過上述對比實施例可以看出，每個實施例的第一批鋼均采用低于或高于本發(fā)明的重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法限定的加熱制度控制的加熱溫度和/或均熱段時間，第二批鋼均嚴格采用本發(fā)明的方法處理。結(jié)果顯示，按照本發(fā)明方法制造的重軌鋼中的MnS均為短條狀，只是隨著S含量的增加，短條狀MnS夾雜的數(shù)量有所增加，但基本沒有長條狀MnS夾雜，即MnS夾雜級別也不會超標。且在上述加熱時間內(nèi)，重軌鋼的脫碳層均在正常范圍。`
【權(quán)利要求】
1.一種重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法，包括鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH精煉、連鑄、步進式加熱、熱連軋、軋后控冷的步驟，其特征在于: 所述步進式加熱時，控制爐氣溫度為1210~1250°C，一加熱段加熱時間50~80min，二加熱段時間為50~80min，均熱段時間為100~180min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法，其特征在于:所述步進式加熱時，控制爐氣溫度為1230~1250°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法，其特征在于:所述步進式加熱時，一加熱段加熱時間55~65min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法，其特征在于:所述步進式加熱時，二加熱段時間為55~65min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的重軌鋼中MnS夾雜物的優(yōu)化控制方法，其特征在于:所述步進式加熱時，均熱 段時間為120~160min。
【文檔編號】C21D11/00GK103667647SQ201310651506
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】齊江華, 楊成威, 吉玉, 朱萬軍, 區(qū)鐵, 曹同友, 易衛(wèi)東, 馮文圣 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司