车轴钢生产工艺实践

杨仁强，刘列喜，唐以宁

（芜湖新兴铸管有限责任公司，安徽 芜湖 241002）

1 工业生产试验方案

1.1 化学成分控制

综合参考铁路用钢方面的实际需求，根据其对应的力学要求，LZ50 钢对应的化学成分详细内容见表1。

1.2 生产工艺路线

本文所探讨的LZ50 钢，根据性能需求、实际应用，具体的工艺流程如下：120t 氧气顶底复吹转炉→120tLF钢包精炼炉→120tRH 真空脱气炉→Φ600 连铸机→收集→缓冷→加热→水除磷→开坯→连轧。

（1）转炉生产工艺。为控制粗炼钢水的P 等其他有害元素，入炉铁水采用优质铁水，其中铁水中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 等必须满足铁道部下发有关车轴钢技术文件，另外入炉废钢种类为自产废钢、坯头，按照转炉正常吹损，总装入量都控制在140±2 t。同时在冶炼过程中，采用双渣法和高拉补吹的方式来控制最终钢水的P 含量和温度，要求粗炼钢水C≥0.10%、P≤0.010%、T≥1630 ℃。待到冶炼完成以后，选择挡渣锥出钢模式，使得钢水下渣量得以有效控制，通常能够控制到300 kg/炉，且可以全部转变为气体含量。根据生产要求，对应的出钢时间需要控制在4 min 以内，且不可以进行散流出钢模式，而且出钢过程中要保证钢包内全程吹氩，防止出钢过程中钢水吸氮和二次氧化。在进行出钢的进程中，分别选择精炼渣、白灰、硅锰、高碳铬铁以及高碳锰铁，开展造渣、合金化处理。与此同时，为有效减少出钢之后LZ50 钢当中对应的钢水氧含量，进行冶炼的进程中，必须要高度重视控制转炉终点碳含量，且需要选择Al块+Al 线混合脱氧，具体是需要进行分析之后，根据情况进行补充［1］。

同时出钢过程中加料顺序为出钢1/3 时先加入铝锭、再加入合金，出钢2/3 后加入造渣剂。

（2）精炼炉生产工艺。等到钢包最终进站以后，需要添加脱氧剂，以此来控制成白渣时间，且时间需要＞15min，另外为控制钢中B 类夹杂物的等级，进站后根据钢水中的Al 含量补加Al 线，冶炼中后期严禁补加Al 线。同时高度重视加强前期、中期成分方面的优化，使得成分次数的调整得以明显减少。对于相应的渣料添加标准来说，主要指的是在精炼中进行SiC、铝粒的控制，以此来提升脱氧的效果。除此之外，为有效保障钢中夹杂物能够顺利进行上浮，等到冶炼完成以后，需要融入硅钙钡［2］。

（3）RH 真空脱气工艺。LF 钢包精炼炉进行出站的情况下，需要全面保障钢水温度和钢中的［Al］s 满足要求。倘若［Als］不满足标准，则需要给予喂铝线。对于RH抽真空操作，必须要保证时间在20 min 以上，满足67Pa的要求，同时需要保障持续时间高于15 min。等到破真空的情况下，参考钢水成分进行喂钙线处理，具体为50ml/炉，接着进行软吹氩搅拌，至少需要进行20 min 以上的操作。除此之外，在整个真空脱气的进程中，需要高度重视钢液当中的气体含量。

（4）连铸生产工艺。实施浇铸操作以前，需要实施氩气置换操作，并且需要全面保障整体的密封性，尤其是需要针对各个关键位置进行笔锋处理。对于结晶器进回水的温差需要引起重视，具体需要保持在5～7 ℃之间，最后选择气雾弱冷途径开展二次冷却操作处理，同时要控制保护渣厚度，防止卷渣，一般来说大圆坯总渣层厚度控制50～70 mm，其中液渣层为8～12 mm、烧结层25～30 mm、粉渣层约20～25 mm。综合参考上述研究内容，正反转时间为12-5-12 条件下，工艺效果最佳。

表1 LZ50 钢元素含量分析（质量分数，%）

2 实验结果

2.1 化学成分

基于此次实验结果来看，LZ50 车轴钢的生产总量为5 炉，通过最终检验，相应的工艺要求、成分含量均完全达标。

2.2 铸坯表面及低倍组织检测情况

根据对应的检测，此次生产的产品在铸坯表面完全达标，同时针对铸坯实施酸洗、车光等操作之后，低倍组织仍旧满足要求。

2.3 碳偏析检测

正如上文所述，车轴钢本身对于材料硬度要求极高，要求生产工艺进程中需要全面优化电磁搅拌阐述、二冷冷却强度。最终的生产结果能够看出，LZ50 钢产品碳偏析完全满足要求。

2.4 气体控制情况

对实际冶炼来说，充分利用原辅料烘烤、精炼炉送点制度优化以及浇铸保护优化等多元化措施，最终气体含量完全达标，据查阅文献［3］，目前国内生产轴承钢对钢种的气体的含量都有严格的要求，该厂气体含量控制情况如表2 所示。

表2 LZ50 钢气体控制情况

2.5 夹杂物控制情况

综合利用转炉炉后生产工艺优化、精炼炉优化操作，本研究对各种夹杂物进行了有效控制，质量完全达标。

3 结 语

（1）严格按照本研究提出的生产工艺，能够有效提升车轴钢冶炼质量达标。（2）炼钢工序通过合理的精炼渣系控制、工序节奏稳定的控制、及连铸电搅、自动液面等关键工装备的运用，保证轧材的气体含量、非金属夹杂物、碳偏析及铸坯的质量满足协议要求。（3）轧制工序通过优化控轧控冷工艺，确保了热轧坯的晶粒度、尺寸等指标满足协议要求。