[发明专利]一种高速动车车轴用钢的冶炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速动车车轴钢的冶炼方法，具体讲是高速动车车轴30NiCrMoV12钢的冶炼方法。

背景技术

车轴是铁路列车重要的走行部件，其质量直接关系铁路运行安全。目前，我国高速动车车轴全部采用进口，国内尚属空白。车轴的失效形式主要是疲劳断裂，疲劳断裂是一个裂纹产生、扩展导致断裂的过程。非金属夹杂物的危害主要是促进疲劳裂纹产生，并在一定条件下加速裂纹扩展，从而加速疲劳破坏，而且夹杂物所在之处往往是疲劳裂纹源。因此，车轴钢对夹杂物级别要求非常严格，特别是时速在200公里以上的高速动车车轴要求A类、B类、C类、D类夹杂物均不大于1.0级。解剖进口30NiCrMoV12钢车轴，其钢中A类、B类、C类、D类夹杂物均不大于0.5级，外国钢铁公司对30NiCrMoV12钢的冶炼技术对外保密，公知的冶炼技术如国内的常规冶炼方法生产的车轴钢，A类、B类、C类、D类夹杂物难以都控制在小于1级，夹杂物控制水平还达不到高速车轴的使用要求。

发明内容

为了克服现有车轴用30NiCrMoV12钢的精炼方法的上述不足，本发明提供一种钢中A类、B类、C类、D类夹杂物均不大于0.5级的高速动车车轴用钢的冶炼方法。

本发明是通过精炼措施，降低钢中夹杂物，净化钢质，提高车轴钢及车轴的综合性能。

本用于生产高速动车车轴用钢的冶炼方法的关键技术是在电炉冶炼过程中完成熔化、氧化和脱P，控制铁水比80-95％，出钢时[P]≤0.008％，严禁下氧化渣；在钢包精炼炉精炼过程中，采用高碱度、高Al₂O₃含量渣系，控制熔渣碱度R(CaO/SiO₂)＝4.0～6.0，精炼渣中Al₂O₃含量为20％～40％；LF精炼全过程底吹氩气；VD精炼工序喂硅钙线，2-5米/吨钢。采用本发明的冶炼方法，可以使钢中[O]≤20×10^-6，[N]≤50×10^-6；非金属夹杂物级别达到：A类、B类、C类、D类夹杂物级别均不大于0.5级，实物质量达到进口车轴钢的冶金水平。

本发明冶炼的是高速动车车轴30NiCrMoV12钢，该钢种的成分的质量百分比为：

C 0.26-0.31％；Si 0.20-0.35％；Mn 0.55-0.70％；S≤0.005％P≤0.015％；Cr 0.75-0.90％；Ni 2.90-3.30％；Mo 0.45-0.55％V 0.08-0.13％。

其余为Fe和不可避免的杂质。

本高速动车车轴30NiCrMoV12钢的精炼方法包括下述依次的步骤：

I电炉冶炼

将废钢和预处理后的铁水加入电炉冶炼，预处理后的铁水的重量比例80％-95％。预处理后的铁水中P≤0.070％并且S≤0.010％；预处理后的铁水温度不低于1250℃，一般为1250℃-1500℃；废钢中的P≤0.015％并且S≤0.010％；

先将废钢加入电炉中，再加入铁水，然后开始吹氧，开吹5-10分钟加入造渣材料石灰，加入量为每吨钢(即预处理铁水+废钢后的每吨)20-40kg。

废钢熔化和铁水氧化同时进行，在冶炼过程中废钢及石灰炉料迅速熔化，同时脱C、脱P、去氧气、氮气、去夹杂，在P≤0.008％后，电炉出钢。电炉出钢前，先根据所冶炼的钢种在钢包精炼炉的钢包内加入石灰、萤石、合成渣、硅铝钡、硅铁、中铬、镍板、金属锰与钼铁；铁合金、中铬、镍板、金属锰与钼铁的加入量应使钢水中对应金属元素的含量达到相应技术要求的中下限。即钢水中金属元素的含量的重量百分比为：

Mn 0.55-0.62％；Cr 0.75-0.82％；Ni 2.90-3.10％；Mo 0.45-0.50％；

石灰、萤石、合成渣与硅铝钡的加入量使熔渣碱度R(CaO/SiO₂)＝4.0～6.0。

烘烤不少于30分钟，然后把电炉的钢水倒入钢包中，钢水在钢包中进行初步合金化。

II钢包炉精炼