一种提高高速、重载铁路钢轨钢内部质量的方法与流程

本发明涉及炼钢，尤其涉及一种提高高速、重载铁路钢轨钢内部质量的方法。

背景技术：

1、高速铁路是现代交通重要的运输方式，作为一种安全可靠、快捷舒适、运载量大、低碳环保的运输方式，已经成为世界交通业发展的重要趋势。钢轨作为支撑铁路发展的重要构件，其产品质量、使用性能等关系铁路的安全运行，是影响国计民生的重要产品。高速铁路的高可靠、高安全性对钢轨质量提出了更高的要求。国内各钢轨生产厂均开展了全方位的产学研联合科技攻关，大幅提高了生产工艺与产品质量稳定性。例如鞍钢通过采用提高转炉终点碳含量、保证vd炉真空脱气效果、优化合金加入工艺、改善lf炉化渣条件和成渣方式等措施，降低钢水中的氢、氧、氮和夹杂物含量；攀钢通过优化断面，稳定拉速，优化轻压下、二冷区电磁搅拌参数，优化结晶器冷却水量，稳定过热度等措施提高连铸坯内部质量。这些工艺的优化均起到了提升钢轨内部质量的目的，然而随着铁路高速、重载的要求不断提升，以及更高的钢轨服役性能要求，对钢轨内部质量提出了更高的要求，本发明结合最前沿冶金技术与传统技术融合，提出了更有效的控制工艺。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种提高高速、重载铁路钢轨钢内部质量的方法，实现提升重轨钢纯净度，减少铸坯表面缺陷。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种提高高速、重载铁路钢轨钢内部质量的方法，包括：

4、1)、采用280ⅹ380mm的铸坯断面，结晶器采用整体结构的管式结晶器；

5、2)、拉速控制在0.62-0.67m/min范围，超产该范围的铸坯全部挑出判废；

6、3)、采用双通道中间包电磁感应加热技术，过热度控制为25℃-30℃；

7、4)、采用中间包内置非均匀脉冲电场去除夹杂物技术；

8、5)、采用铸坯离线控温缓冷技术，重轨钢的控温缓冷参数为：保持铸坯入缓冷坑的温度在450℃以上，通过温度自动调控系统在8个小时内升温到700℃以上，保持8小时以上，采用空冷的方式将铸坯缓冷至200℃以下。

9、进一步的，非均匀电场的电极采用环形电极布置在中间包内部。

10、进一步的，所述电磁感应加热技术采用对称双通道设计，通道长度大于1500mm，有效提升了加热效率；同时为了保证中间包内钢水均匀，通道砖钢水的出口有两个，孔径均为φ150mm，且对向远边的出口与钢流方向的夹角为90°，对向近边的出口与钢流方向的夹角为120°。

11、进一步的，所述非均匀性脉冲电场的设备主要包括脉冲电源、连接导线和电极；具体为：脉冲电源正极通过镀镍铜线与中间包内水口底部的内置环形电极连接；脉冲电源负极通过镀镍铜线固定在塞棒螺栓顶部，以塞棒作为电极。连接后在塞棒头部和水口之间形成了非均匀脉冲电场，且塞棒头部与水口碗部之间的流钢通道电流密度最大。

12、进一步的，所述环形电极为铝镁碳材质，材质质量百分比的成分含量为：al2o3：50％-60％、mgo：10％-25％、sio≤10％、ca0≤10％，内径为φ115mm，外径为φ215。

13、进一步的，电场工艺参数具体为：脉冲电源输入电压为380v交流电，输出波形为正、负和比例脉冲矩形波，占空比范围35-65％，脉宽范围200-800ms，脉周范围200-800ms，输出电流最大为1000a，最大平均电流为500a，输出电压最大为36v。

14、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

15、1)杜绝了表面的凹陷、冷疤、渣坑等缺陷，缺陷率显著降低；

16、2)铸坯夹杂物95％以上可控制在5μm以下，钢坯中的氢含量98％可控制在1.5ppm以下；

17、3)钢坯等轴晶率可提高的75％以上。

技术特征：

1.一种提高高速、重载铁路钢轨钢内部质量的方法，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的提高高速、重载铁路钢轨钢内部质量的方法，其特征在于：非均匀电场的电极采用环形电极布置在中间包内部。

3.根据权利要求1所述的提高高速、重载铁路钢轨钢内部质量的方法，其特征在于：所述电磁感应加热技术采用对称双通道设计，通道长度大于1500mm，有效提升了加热效率；同时为了保证中间包内钢水均匀，通道砖钢水的出口有两个，孔径均为φ150mm，且对向远边的出口与钢流方向的夹角为90°，对向近边的出口与钢流方向的夹角为120°。

4.根据权利要求1所述的提高高速、重载铁路钢轨钢内部质量的方法，其特征在于：所述非均匀性脉冲电场的设备主要包括脉冲电源、连接导线和电极；具体为：脉冲电源正极通过镀镍铜线与中间包内水口底部的内置环形电极连接；脉冲电源负极通过镀镍铜线固定在塞棒螺栓顶部，以塞棒作为电极。连接后在塞棒头部和水口之间形成了非均匀脉冲电场，且塞棒头部与水口碗部之间的流钢通道电流密度最大。

5.根据权利要求1所述的提高高速、重载铁路钢轨钢内部质量的方法，其特征在于：所述环形电极为铝镁碳材质，材质质量百分比的成分含量为：al2o3：50％-60％、mgo：10％-25％、sio≤10％、ca0≤10％，内径为φ115mm，外径为φ215。

6.根据权利要求1所述的提高高速、重载铁路钢轨钢内部质量的方法，其特征在于：电场工艺参数具体为：脉冲电源输入电压为380v交流电，输出波形为正、负和比例脉冲矩形波，占空比范围35-65％，脉宽范围200-800ms，脉周范围200-800ms，输出电流最大为1000a，最大平均电流为500a，输出电压最大为36v。

技术总结
本发明公开了一种提高高速、重载铁路钢轨钢内部质量的方法，包括：1)、采用280ⅹ380mm的铸坯断面，结晶器采用整体结构的管式结晶器；2)、拉速控制在0.62‑0.67m/min范围，超产该范围的铸坯全部挑出判废；3)、采用双通道中间包电磁感应加热技术，过热度控制为25℃‑30℃；4)、采用中间包内置非均匀脉冲电场去除夹杂物技术；5)、采用铸坯离线控温缓冷技术，重轨钢的控温缓冷参数为：保持铸坯入缓冷坑的温度在450℃以上，通过温度自动调控系统在8个小时内升温到700℃以上，保持8小时以上，采用空冷的方式将铸坯缓冷至200℃以下。

技术研发人员：谌智勇,李茂峰,邬美强,王文义,倪磊,乔瑞栋,呼波,杨乐,张志兵
受保护的技术使用者：包头钢铁（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21