[发明专利]一种时速350公里及以上重轨钢中氮含量的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种时速350公里及以上重轨钢中氮含量的控制方法，属于冶金工业生产的炼钢领域。

背景技术

目前，在现代钢铁生产采用100吨转炉→100吨LF精炼炉→100吨VD精炼炉→大方坯连铸→步进式加热炉→万能轧机的工艺流程生产时速350公里及以上重轨钢，铁道部对时速350公里及以上高速钢轨钢中氮含量没有明确要求，欧洲高速钢轨标准要求钢水中氮的质量百分含量不超过90×10^-6，但由于一般来说氮对钢质有害，因此包钢公司内定钢水中氮含量的上限不超过65×10^-6。2008年11月份，进行了350km/h高速轨钢的2次试生产，第一次共生产145炉，钢水中氮含量超标达到27炉，占18.6％；第二次共生产120炉，铝含量超标共26炉，占21.7％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种时速350公里及以上重轨钢中氮含量的控制方法，该方法解决了时速350公里及以上高速钢轨钢中氮含量超标的问题，提高了高速钢轨的质量。

技术解决方案：

本发明包括：转炉、LF精炼炉、VD精炼炉、大方坯连铸、步进式加热炉、万能轧机条件下生产时速350公里及以上重轨钢，转炉所用的增碳剂采用碳的质量百分含量≥93.5％的无烟煤；LF精炼炉内气压处于微正压状态即炉内气压大于1个标准大气压。

本发明将增碳剂采用碳的质量百分含量≥93.5％的无烟煤，氮含量有了一定程度的降低，由于LF精炼炉采用微正压(LF炉内气压大于1个标准大气压)操作，避免或减少了钢水中吸入空气导致氮含量的增加。

具体实施方式

本发明在现代钢铁生产工艺流程条件下，即100吨转炉-100吨LF精炼炉-100吨VD精炼炉-大方坯连铸-步进式加热炉-万能轧机生产时速350公里及以上重轨钢的条件下，将转炉中所用的增碳剂采用碳的质量百分含量≥93.5％的无烟煤；LF精炼炉内气小于1个标准大气压，有效控制了时速350公里及以上高速钢轨钢中氮含量，提高了钢水质量。

测试结果：

1试生产过程中氮含量的变化

对2008年11月份试生产的350km/h高速轨钢各工位的氮含量进行取样，包括转炉工位、精炼10min、VD炉前、VD炉后、中间包5个工位。由于钢包罐内成分不均匀，因此在这个工位没有对氮含量进行取样。

对同一熔炼号的氮含量在各工位(1-转炉出钢，2-LF炉就位10min，3-VD前，4-VD后，5-中间包)进行了取样、分析，样本数为22炉。

由表1可见，在转炉出钢工位，钢水中氮含量较低，且相对波动较小，其平均值只有21ppm。LF炉就位10min后取样，钢水中氮含量明显提高，这是因为经过10min的冶炼，加入的增碳剂及合金已经熔化在钢水中且成分基本上较均匀。另外，从表1还可以看出，从工位1到工位2氮含量大幅度增加，平均增氮量为62.2ppm。

在3工位即VD前取样，钢中的氮含量平均值增加了5.9ppm，因为在LF炉就位10min后继续冶炼过程中，电弧将空气电离，钢水不同程度地吸收了氮气，导致钢水小幅度增氮。在VD后取样，钢水中的氮含量大幅度降低，平均降低了34.5ppm，这说明我公司VD炉的脱气功能较强。在中间包取样，钢水中的氮含量平均上升了7.9ppm，这说明从VD炉到中间包钢水不同程度地与空气接触，从而吸收了氮。

表1钢水中氮含量在各工位的统计分布(N＝22)

由表1可见，从工位1到工位2和从工位2到工位3是增氮的主要环节。由于包钢转炉出钢采用低碳出钢然后再增碳的制度，因此在冶炼如重轨等高碳钢时，增碳剂使用量较大。因此对增碳剂沥青焦的化学成分进行了分析，其成分见表2。

表2沥青焦和高速轨专用优质无烟煤化学成分比较(％)