本發(fā)明涉及電渣特種冶金，尤其涉及一種用于電渣重熔貝氏體轍叉鋼的中氟脫硫渣系及使用方法。

背景技術(shù)：

1、鐵路轍叉作為使車輪由一股鋼軌越過另一股鋼軌的平面交叉設(shè)備，既是鐵路運輸系統(tǒng)中一種高損耗量設(shè)備，也是鐵路運輸系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的部件之一。目前，鐵路轍叉材料主要包括高錳鋼和貝氏體鋼兩種類型，相比于高錳鋼轍叉，貝氏體鋼轍叉具有更好的強度、韌性以及焊接性能。

2、目前綜合性能好的新一代高耐磨貝氏體轍叉鋼的生產(chǎn)過程中通常以優(yōu)質(zhì)廢鋼為原料，經(jīng)過電爐短流程初煉與電渣重熔二次精煉獲得冶金質(zhì)量良好的鑄錠，再通過鍛壓變形熱處理加工得到合格的轍叉部件。

3、其中，電渣重熔作為一種特種冶金工序，具有高效脫除大尺寸夾雜物、提高組織均勻性、減小元素偏析、降低鑄錠宏觀缺陷等功能，在初煉的基礎(chǔ)上大幅提升金屬鑄錠冶金質(zhì)量，改善材料性能。

4、目前，國內(nèi)特冶企業(yè)在電渣重熔制備優(yōu)質(zhì)鋼或高端特種鋼時所選用的渣系通常為70％caf2-30％al2o3的二元渣系，或者其衍生的三元/四元渣系，這類渣系即為企業(yè)的通用渣系，在遇到電渣錠成分出現(xiàn)批次波動問題后憑生產(chǎn)經(jīng)驗進(jìn)行調(diào)整，缺少理論支撐。此類渣系含氟高、揮發(fā)性強、脫硫能力弱、熱穩(wěn)定性差，在大噸位電渣長時冶煉條件下易出現(xiàn)渣成分波動的問題。

5、考慮到新一代高耐磨貝氏體轍叉鋼的成分特點，易與氧結(jié)合的硅含量相對較高，且磷、硫元素需控制在較低水平，對電渣錠的成分均勻性控制提出了高要求。因此，開發(fā)新一代高耐磨貝氏體轍叉鋼專用電渣渣系和冶煉工藝具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明實施例旨在提供一種用于電渣重熔貝氏體轍叉鋼的中氟高效脫硫渣系及使用方法，用以解決現(xiàn)有貝氏體轍叉鋼在冶煉過程中存在的成分均勻性差、硅元素?zé)龘p嚴(yán)重、脫硫效果不佳、氫含量增高等問題中的至少一個。

2、一方面，本發(fā)明實施例提供了一種用于電渣重熔貝氏體轍叉鋼的中氟脫硫渣系，所述中氟脫硫渣系中各組分的質(zhì)量百分含量為：caf2：43％～51％，al2o3：21％～27％，cao：20％～26％，mgo：3％～6％，sio2：0.2％～1％，其余為雜質(zhì)；其中cao/al2o3≥0.9且0.15≤mgo/al2o3≤0.25。

3、進(jìn)一步地，所述中氟脫硫渣系中，sio2的質(zhì)量百分含量與貝氏體轍叉鋼中的si的質(zhì)量百分含量的比值為0.1～0.5。

4、值得注意的是，所述貝氏體轍叉鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：c：0.22～0.26％；si：1.5～1.9％；mn：1.5～1.9％；cr：1.1～1.5％；ni：0.4～0.7％；mo：0.3～0.5％；p＜0.010％；s＜0.010％；h≤0.0001％；n≤0.0080％；o≤0.0020％；余量為鐵以及不可避免的微量雜質(zhì)元素。

5、優(yōu)選地，所述中氟脫硫渣系中各組分的質(zhì)量百分含量為：caf2：44％～50％，al2o3：22％～25％，cao：21％～25％，mgo：3％～5.5％，sio2：0.25％～0.75％，其余為雜質(zhì)。

6、優(yōu)選地，所述中氟脫硫渣系中，caf2/al2o3≥1.8。

7、具體地，所述中氟脫硫渣系的熔點為1250～1350℃；1700～1800℃時，所述中氟脫硫渣系密度為2.45～2.65g/cm3，黏度為0.005～0.025pa·s，電導(dǎo)率為1.7～2.5s/cm。

8、另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種用于電渣重熔貝氏體轍叉鋼的中氟脫硫渣系的使用方法，應(yīng)用所述的中氟脫硫渣系，包括如下步驟：

9、步驟1、采用工業(yè)純的caf2、al2o3、cao、mgo和sio2按質(zhì)量百分含量配制渣料；

10、步驟2、對步驟1所配制的渣料進(jìn)行預(yù)熔處理：將目標(biāo)渣料在1500℃下進(jìn)行預(yù)熔化，后冷卻至25～50℃之間，采用破碎機破碎，獲得預(yù)熔渣料并真空密封保存?zhèn)溆茫?/p>

11、步驟3、將步驟2得到的預(yù)熔渣料用于貝氏體轍叉鋼的熔煉。

12、具體地，步驟3中貝氏體轍叉鋼的熔煉過程，采用惰性氣體氣氛保護(hù)功能的電渣爐進(jìn)行熔煉，熔煉過程包括如下步驟：

13、s31、電渣爐熔煉前的準(zhǔn)備工作：將熔煉用自耗電極棒裝入結(jié)晶器內(nèi)并對中，關(guān)閉爐體煙罩；

14、s32、將真空密封保存的預(yù)熔渣料解封倒入混渣料斗，混合均勻裝入帶有螺旋式加料器的加料車；

15、s33、電渣爐通電起弧完成后，通過電渣爐上煙罩加料口將預(yù)熔渣料加入結(jié)晶器中，按照設(shè)定的熔煉工藝進(jìn)行電渣熔煉，熔煉完成后獲得合金錠。

16、示例性地，s33中，在保護(hù)氣氛電渣爐內(nèi)進(jìn)行熔煉時，將預(yù)熔渣料在起弧3～5min后開始緩慢加入到電渣爐結(jié)晶器中；預(yù)熔渣料的加入速度分階段控制：熔煉前期15分鐘內(nèi)，加渣速度不超過1.0～1.8kg/min；當(dāng)爐內(nèi)形成渣池與金屬熔池且熔速提高至穩(wěn)定狀態(tài)后，提高加渣速度，并在2小時內(nèi)加入完畢剩余渣料。

17、優(yōu)選地，s33中，在熔煉1噸～20噸范圍的合金錠過程中，所述熔煉工藝的關(guān)鍵工藝參數(shù)設(shè)計范圍為：渣層厚度設(shè)計100mm～300mm，起弧階段高功率輸入為500kw～5000kw，穩(wěn)態(tài)階段低功率輸入200kw～2000kw，熔煉穩(wěn)態(tài)過程的電極熔速為4～35kg/min，穩(wěn)態(tài)階段合金錠表面渣皮厚度≤2mm。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實現(xiàn)如下有益效果之一：

19、1、本發(fā)明提供的用于電渣重熔貝氏體轍叉鋼的中氟脫硫渣系，渣系成分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、與金屬的相互作用小，各組分協(xié)同作用，具備高效脫硫、抑氫、節(jié)能等優(yōu)點，滿足貝氏體轍叉鋼的電渣熔煉要求：通過添加高含量的cao，精準(zhǔn)控制cao/al2o3、caf2/al2o3的配比，能夠顯著提升脫硫效率同時保證渣料良好的流動性和導(dǎo)電性；添加高含量的mgo，并精準(zhǔn)控制mgo/al2o3的配比，確保了渣系在冶煉條件下具有良好的流動性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、脫硫性以及抑制n、h、o等氣體元素滲透、特別是抑制氫滲透的能力；另外，本發(fā)明通過添加較低含量的caf2，有效減弱了電渣重熔冶煉過程中caf2揮發(fā)所導(dǎo)致的環(huán)境污染問題，同時也降低了對操作人員身體健康的潛在危害。

20、2、本發(fā)明提供的用于電渣重熔貝氏體轍叉鋼的中氟脫硫渣系，通過添加適當(dāng)含量的sio2，并精準(zhǔn)控制sio2的質(zhì)量百分含量與貝氏體轍叉鋼中的si的質(zhì)量百分含量的比值，能夠平衡金屬熔池中易氧化的較高含量si元素，減小鋼中si元素?zé)龘p，保證合金錠高度方向si元素含量的均勻性。

21、3、本發(fā)明的中氟脫硫渣系各組分含量范圍中覆蓋了低熔點相的組成，在用于電渣重熔貝氏體轍叉鋼前，對渣系進(jìn)行預(yù)熔處理，從而在渣料中形成穩(wěn)定的化合物相，并有效脫除了原始渣料中的水分，顯著降低了電渣重熔冶煉過程中熔渣成分與性能變化的可能性，確保了貝氏體轍叉鋼電渣重熔過程的穩(wěn)定進(jìn)行；采用本發(fā)明渣系制備的合金錠，其元素成分分布均勻，無明顯的增氫、增氮現(xiàn)象。

22、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點可從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實現(xiàn)和獲得。