車軸鋼生產工藝實踐

楊仁強，劉列喜，唐以寧

（蕪湖新興鑄管有限責任公司，安徽 蕪湖 241002）

1 工業生產試驗方案

1.1 化學成分控制

綜合參考鐵路用鋼方面的實際需求，根據其對應的力學要求，LZ50 鋼對應的化學成分詳細內容見表1。

1.2 生產工藝路線

本文所探討的LZ50 鋼，根據性能需求、實際應用，具體的工藝流程如下：120t 氧氣頂底復吹轉爐→120tLF鋼包精煉爐→120tRH 真空脫氣爐→Φ600 連鑄機→收集→緩冷→加熱→水除磷→開坯→連軋。

（1）轉爐生產工藝。為控制粗煉鋼水的P 等其他有害元素，入爐鐵水采用優質鐵水，其中鐵水中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 等必須滿足鐵道部下發有關車軸鋼技術文件，另外入爐廢鋼種類為自產廢鋼、坯頭，按照轉爐正常吹損，總裝入量都控制在140±2 t。同時在冶煉過程中，采用雙渣法和高拉補吹的方式來控制最終鋼水的P 含量和溫度，要求粗煉鋼水C≥0.10%、P≤0.010%、T≥1630 ℃。待到冶煉完成以后，選擇擋渣錐出鋼模式，使得鋼水下渣量得以有效控制，通常能夠控制到300 kg/爐，且可以全部轉變為氣體含量。根據生產要求，對應的出鋼時間需要控制在4 min 以內，且不可以進行散流出鋼模式，而且出鋼過程中要保證鋼包內全程吹氬，防止出鋼過程中鋼水吸氮和二次氧化。在進行出鋼的進程中，分別選擇精煉渣、白灰、硅錳、高碳鉻鐵以及高碳錳鐵，開展造渣、合金化處理。與此同時，為有效減少出鋼之后LZ50 鋼當中對應的鋼水氧含量，進行冶煉的進程中，必須要高度重視控制轉爐終點碳含量，且需要選擇Al塊+Al 線混合脫氧，具體是需要進行分析之后，根據情況進行補充［1］。

同時出鋼過程中加料順序為出鋼1/3 時先加入鋁錠、再加入合金，出鋼2/3 后加入造渣劑。

（2）精煉爐生產工藝。等到鋼包最終進站以后，需要添加脫氧劑，以此來控制成白渣時間，且時間需要＞15min，另外為控制鋼中B 類夾雜物的等級，進站后根據鋼水中的Al 含量補加Al 線，冶煉中后期嚴禁補加Al 線。同時高度重視加強前期、中期成分方面的優化，使得成分次數的調整得以明顯減少。對于相應的渣料添加標準來說，主要指的是在精煉中進行SiC、鋁粒的控制，以此來提升脫氧的效果。除此之外，為有效保障鋼中夾雜物能夠順利進行上浮，等到冶煉完成以后，需要融入硅鈣鋇［2］。

（3）RH 真空脫氣工藝。LF 鋼包精煉爐進行出站的情況下，需要全面保障鋼水溫度和鋼中的［Al］s 滿足要求。倘若［Als］不滿足標準，則需要給予喂鋁線。對于RH抽真空操作，必須要保證時間在20 min 以上，滿足67Pa的要求，同時需要保障持續時間高于15 min。等到破真空的情況下，參考鋼水成分進行喂鈣線處理，具體為50ml/爐，接著進行軟吹氬攪拌，至少需要進行20 min 以上的操作。除此之外，在整個真空脫氣的進程中，需要高度重視鋼液當中的氣體含量。

（4）連鑄生產工藝。實施澆鑄操作以前，需要實施氬氣置換操作，并且需要全面保障整體的密封性，尤其是需要針對各個關鍵位置進行筆鋒處理。對于結晶器進回水的溫差需要引起重視，具體需要保持在5～7 ℃之間，最后選擇氣霧弱冷途徑開展二次冷卻操作處理，同時要控制保護渣厚度，防止卷渣，一般來說大圓坯總渣層厚度控制50～70 mm，其中液渣層為8～12 mm、燒結層25～30 mm、粉渣層約20～25 mm。綜合參考上述研究內容，正反轉時間為12-5-12 條件下，工藝效果最佳。

表1 LZ50 鋼元素含量分析（質量分數，%）

2 實驗結果

2.1 化學成分

基于此次實驗結果來看，LZ50 車軸鋼的生產總量為5 爐，通過最終檢驗，相應的工藝要求、成分含量均完全達標。

2.2 鑄坯表面及低倍組織檢測情況

根據對應的檢測，此次生產的產品在鑄坯表面完全達標，同時針對鑄坯實施酸洗、車光等操作之后，低倍組織仍舊滿足要求。

2.3 碳偏析檢測

正如上文所述，車軸鋼本身對于材料硬度要求極高，要求生產工藝進程中需要全面優化電磁攪拌闡述、二冷冷卻強度。最終的生產結果能夠看出，LZ50 鋼產品碳偏析完全滿足要求。

2.4 氣體控制情況

對實際冶煉來說，充分利用原輔料烘烤、精煉爐送點制度優化以及澆鑄保護優化等多元化措施，最終氣體含量完全達標，據查閱文獻［3］，目前國內生產軸承鋼對鋼種的氣體的含量都有嚴格的要求，該廠氣體含量控制情況如表2 所示。

表2 LZ50 鋼氣體控制情況

2.5 夾雜物控制情況

綜合利用轉爐爐后生產工藝優化、精煉爐優化操作，本研究對各種夾雜物進行了有效控制，質量完全達標。

3 結 語

（1）嚴格按照本研究提出的生產工藝，能夠有效提升車軸鋼冶煉質量達標。（2）煉鋼工序通過合理的精煉渣系控制、工序節奏穩定的控制、及連鑄電攪、自動液面等關鍵工裝備的運用，保證軋材的氣體含量、非金屬夾雜物、碳偏析及鑄坯的質量滿足協議要求。（3）軋制工序通過優化控軋控冷工藝，確保了熱軋坯的晶粒度、尺寸等指標滿足協議要求。