本發明涉及一種護輪軌用重軌鋼的生產方法，屬于煉鋼工藝技術領域。
背景技術：
護輪軌分為急曲線防脫線單（雙）側護軌和大橋等用防護性護軌兩大類，作用為防止列車脫軌。“高速、重載、提高行車密度”成為當今鐵路發展的大趨勢，隨著車速的提高，鋼軌的加重，對護輪軌的純凈度、內部及表面質量也提出了更高要求。
目前重軌鋼的主要生產工藝包括：轉爐冶煉、LF+RH或VD雙精煉及大方坯連鑄工藝。我國專利“一種重軌鋼硫含量控制方法”（專利號：201110403458.8）對入爐鐵水硫含量進行控制，當入爐鐵水硫含量高于0.060%時，進行鐵水脫硫處理，以控制VD精煉過程中硫化物夾雜無法排除的技術問題，提高鋼水純凈度；現有護輪軌用重軌鋼生產方法的共同特點是采用鐵水脫硫處理，對入爐鐵水成分要求嚴格，而且均經過RH或VD真空精煉處理，生產工藝技術復雜，增加了生產成本；若不采用鐵水脫硫處理及真空處理，則鋼中有害氣體和夾雜物含量高，容易引起白點、裂紋、點狀夾雜物超標等嚴重缺陷，嚴重危害護輪軌的產品質量。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種護輪軌用重軌鋼的生產方法，實現護輪軌用重軌鋼低成本穩定生產，鑄坯中各類夾雜物控制在≤2.0級，有效降低鑄坯中心偏析和中心疏松缺陷等級，保證鑄坯內部及表面質量滿足標準要求。
解決上述技術問題的技術方案是：
一種護輪軌用重軌鋼的生產方法，包括轉爐吹煉、LF精煉、大方坯連鑄、鑄坯緩冷工藝步驟，其改進之處為：在LF精煉操作時加入渣料造二元堿度3.0～5.0的高堿度白渣進行精煉；待鋼水硫含量≤0.012wt%時，加入調渣劑進行調渣處理，控制爐渣堿度為1.5～2.0；加入鈦鐵使鋼水中鈦含量控制在0.015wt%～0.025wt%；之后軟吹出站上鋼；所述鑄坯緩冷步驟采用夾鉗下線入緩冷坑緩冷處理，鑄坯入坑溫度不低于700℃，出坑溫度不高于150℃，提供鑄坯中氫擴散的良好熱力學條件。
上述的一種護輪軌用重軌鋼的生產方法，所述大方坯連鑄工序采用定拉速澆注，澆注拉速控制在0.6～0.9m/min，與之匹配較低的過熱度15～45℃及弱的二次冷卻強度，減輕中心偏析等缺陷，保證鑄坯內部質量。
上述的一種護輪軌用重軌鋼的生產方法，所述調渣劑為石英砂或硅灰石，調渣劑的加入量為噸鋼3～8kg；加入鈦鐵后的軟吹時間≥15分鐘。
本發明原理分析：重軌鋼中氫含量及夾雜物級別對質量影響明顯，常規的工藝路線均為采用鐵水脫硫處理，經過真空精煉處理來脫氫的方法降低夾雜物等級、減少氫含量從而保證重軌鋼質量。本發明與現有技術相比，采取全程控制增氫的技術手段來減少過程增氫；包括所有和鋼水接觸的合金、輔料、耐材等物質均進行干燥處理，減少氫的帶入；充分利用緩冷工藝進一步為鑄坯中氫的擴散提供時間及溫度條件降低鑄坯中氫含量；精煉過程中加入微合金元素鈦，鋼水中的鈦和氮形成大量細小且彌散分部的TiN質點，它們與氫原子有較大的結合能，可形成不可逆陷阱，容易將氫原子固定在其周圍，可以進一步減輕氫的危害作用。在精煉過程前期采用高堿度、高還原性渣精煉的方法，強化脫氧、脫硫，保證鋼水具有較高的潔凈度，后期調整為中低堿度控制鋼中夾雜物鈣、鋁、鎂的含量，點狀夾雜物得到有效的控制；利用定拉速操作改善鑄坯內部質量，減少結晶器卷渣的發生，降低鑄坯中心偏析、中心疏松等內部缺陷等級。
本發明的有益效果為：
本發明省去了現有技術中RH或VD精煉步驟，簡化了護輪軌用重軌鋼的生產工藝流程，降低了生產成本；所生產的鑄坯內部各類夾雜物有效控制在≤2.0級，探傷合格率達90%以上，有效降低鑄坯內部中心偏析和中心疏松缺陷等級，鑄坯質量完全滿足護輪軌的質量需要，具有較為廣闊的推廣應用前景。
具體實施方式
本發明涉及一種護輪軌用重軌鋼的冶煉、連鑄生產方法，包括轉爐吹煉、LF精煉、大方坯連鑄和鑄坯緩冷工序步驟；鐵水加入廢鋼經過轉爐吹煉、脫氧合金化后在LF精煉操作時根據鋼水硫含量加入白灰、碳化硅、碳化鈣、硅鐵粉及螢石等渣料造二元堿度為3.0～5.0的高堿度白渣進行精煉，待鋼水硫含量≤0.012wt%時，加入石英砂或硅灰石等調渣劑進行調渣處理，控制爐渣堿度為1.5～2.0，調渣劑的加入量為噸鋼3～8kg；精煉渣堿度調整完成后，加入鈦鐵使鋼水中鈦含量控制在0.015wt%～0.025wt%；待溫度成分調整合適后軟吹≥15分鐘出站上鋼；連鑄工序根據鑄坯斷面采用定拉速0.6～0.9m/min澆注，與之匹配較低的過熱度15～45℃、弱的二次冷卻強度及動態輕壓下工藝把鋼水澆注成280*380或280*325斷面的鑄坯，鑄坯采用夾鉗下線入緩冷坑緩冷處理，鑄坯入坑溫度不低于700℃，出坑溫度不高于150℃，提供鑄坯中氫擴散的良好熱力學條件；本發明各步驟中使用的所有合金、渣料、耐材等與鋼水接觸物質必須經過干燥處理。
為了更好的解釋本發明，下面舉出實施例1～實施例5對本發明做進一步詳細說明：
一種護輪軌用重軌鋼的生產方法，具體冶煉工藝如下：
實施例1：爐次尾號為2501的護輪軌用重軌鋼，采用鐵水及廢鋼經120噸轉爐冶煉，終點碳的質量分數為0.08wt%，磷的質量分數為0.014wt%；轉爐出鋼后加入重軌鋼專用預熔合成渣300千克及100千克白灰后采用大流量吹氬3分鐘，保證鋼渣混合均勻。鋼水進站硫含量為0.021wt%，LF精煉采用白灰800千克、螢石150千克渣料造白渣，渣面添加碳化硅200千克和硅鐵粉100千克脫氧劑強化脫氧，精煉渣目標二元堿度控制在3.0，待鋼水硫含量降低至0.011wt%時，加入石英砂進行調渣處理，石英砂的加入量為噸鋼3kg，控制爐渣堿度為1.6，同時吹氬攪拌，攪拌時間15分鐘，鋼水中加入鈦鐵使鈦含量為0.025wt%，待溫度成分調整合適后軟吹15分鐘靜置直至上澆注平臺；鋼水在連鑄工序采用280mm×380mm斷面，定拉速0.60m/min，與之匹配的過熱度為35～45℃，二次冷卻強度為弱冷，啟用動態輕壓下，澆注成鑄坯后經出坯輥道采用夾鉗下線入緩冷坑緩冷處理，鑄坯入坑溫度721℃，出坑溫度73℃。
實施例2：爐次尾號為3733護輪軌用重軌鋼，采用鐵水及廢鋼經120噸轉爐冶煉，終點碳的質量分數為0.18%，磷的質量分數為0.019wt%；轉爐出鋼后加入重軌鋼專用預熔合成渣100千克及400千克白灰后采用大流量吹氬5分鐘，保證鋼渣混合均勻；鋼水硫含量為0.038wt%，LF精煉采用白灰1200千克、螢石300千克渣料造白渣，渣面添加碳化硅150千克及碳化鈣100千克等脫氧劑強化脫氧，精煉渣目標二元堿度控制在5.0，待鋼水硫含量降低至0.010wt%時，加入硅灰石及石英砂進行調渣處理，調渣劑的加入量為噸鋼8kg，控制爐渣堿度為2.0，同時吹氬攪拌，攪拌時間19分鐘，鋼水中加入鈦鐵使鈦含量為0.015wt%。待溫度成分調整合適后軟吹17分鐘靜置直至上澆注平臺；連鑄工序采用280mm×325mm斷面，定拉速0.90m/min，與之匹配的過熱度15～30℃，二次冷卻強度為弱冷，啟用動態輕壓下，澆注成鑄坯后經出坯輥道采用夾鉗下線入緩冷坑緩冷處理，鑄坯入坑溫度712℃，出坑溫度150℃。
實施例3：爐次尾號為0830護輪軌用重軌鋼，采用鐵水及廢鋼經120噸轉爐冶煉，終點碳的質量分數為0.09wt%，磷的質量分數為0.016wt%。轉爐出鋼后加入重軌鋼專用預熔合成渣150千克及300千克白灰后采用大流量吹氬4分鐘，保證鋼渣混合均勻；LF精煉采用白灰900千克、螢石150千克等渣料造白渣，渣面添加碳化鈣200千克、硅鐵粉100千克等脫氧劑強化脫氧，鋼水硫含量為0.027wt%，精煉渣目標二元堿度控制在4.0，待鋼水硫含量降低至0.008wt%時，加入石英砂進行調渣處理，石英砂的加入量為噸鋼5kg，控制爐渣堿度為2.0，同時吹氬攪拌，攪拌時間17分鐘，鋼水中加入鈦鐵使鈦含量為0.020wt%，待溫度成分調整合適后軟吹15分鐘靜置直至上澆注平臺。鋼水在連鑄工序采用280mm×380mm斷面，定拉速0.65m/min，與之匹配的過熱度20-40℃，二次冷卻強度為弱冷，啟用動態輕壓下，澆注成鑄坯后經出坯輥道采用夾鉗下線入緩冷坑緩冷處理，鑄坯入坑溫度700℃，出坑溫度為26℃。
實施例4：爐次尾號為3073的護輪軌用重軌鋼，采用鐵水及廢鋼經120噸轉爐冶煉，終點碳的質量分數為0.04wt%，磷的質量分數為0.011wt%；轉爐出鋼后加入重軌鋼專用預熔合成渣400千克采用大流量吹氬3分鐘，保證鋼渣混合均勻。鋼水進站硫含量為0.034wt%，LF精煉采用白灰1000千克、螢石150千克渣料造白渣，渣面添加碳化硅250千克和硅鐵粉100千克脫氧劑強化脫氧，精煉渣目標二元堿度控制在3.8，待鋼水硫含量降低至0.006wt%時，加入石英砂進行調渣處理，石英砂的加入量為噸鋼4kg，控制爐渣堿度為1.5，同時吹氬攪拌，攪拌時間15分鐘，鋼水中加入鈦鐵使鈦含量為0.023wt%，待溫度成分調整合適后軟吹15分鐘靜置直至上澆注平臺；鋼水在連鑄工序采用280mm×380mm斷面，定拉速0.70m/min，與之匹配的過熱度為15-30℃，二次冷卻強度為弱冷，啟用動態輕壓下，澆注成鑄坯后經出坯輥道采用夾鉗下線入緩冷坑緩冷處理，鑄坯入坑溫度701℃，出坑溫度64℃。
實施例5：爐次尾號為4251的護輪軌用重軌鋼，采用鐵水及廢鋼經120噸轉爐冶煉，終點碳的質量分數為0.15wt%，磷的質量分數為0.013wt%；轉爐出鋼后加入重軌鋼專用預熔合成渣200千克、300千克白灰采用大流量吹氬3分鐘，保證鋼渣混合均勻。鋼水進站硫含量為0.019wt%，LF精煉采用白灰600千克、螢石100千克渣料造白渣，渣面添加碳化硅150千克和硅鐵粉100千克脫氧劑強化脫氧，精煉渣目標二元堿度控制在3.2，待鋼水硫含量降低至0.006wt%時，加入石英砂進行調渣處理，石英砂的加入量為噸鋼3kg，控制爐渣堿度為1.7，同時吹氬攪拌，攪拌時間15分鐘，鋼水中加入鈦鐵使鈦含量為0.016wt%，待溫度成分調整合適后軟吹15分鐘靜置直至上澆注平臺；鋼水在連鑄工序采用280mm×325mm斷面，定拉速0.85m/min，與之匹配的過熱度為15-35℃，二次冷卻強度為弱冷，啟用動態輕壓下，澆注成鑄坯后經出坯輥道采用夾鉗下線入緩冷坑緩冷處理，鑄坯入坑溫度771℃，出坑溫度84℃。
檢驗實施例1～實施例5相應爐次重軌鋼鑄坯中心偏析、中心疏松等缺陷級別為1.0～1.5 級，其中81%爐次為1.0級；成品護輪軌夾雜物級別均不高于2.0級，相關指標完全滿足標準要求；重軌鋼軋制成50kg/m或60kg/m的護輪軌，夾雜物檢測A類1.5～2.0級，B類、C類及D類均不高于1.0級，鋼軌低倍檢驗合格，經NDT探傷檢測后，實施例1的探傷合格率為95.3%、實施例2的探傷合格率為94.7%、實施例3的探傷合格率為99.1%，實施例4的探傷合格率為96.9%，實施例5的探傷合格率為98.9%，均達到90%以上，有效地提高護輪軌產品的質量及社會、經濟效益。