鐵路作為一種現(xiàn)代化交通運(yùn)輸工具，在世界范圍內(nèi)具有廣闊的發(fā)展前景。目

前鐵路發(fā)展的整體趨勢(shì)是高速和重載化，對(duì)重軌鋼質(zhì)量提出了更高的要求，不僅

要求高潔凈度，高強(qiáng)度、高韌性，而且必須具有良好的抗疲勞性能。重軌鋼生產(chǎn)

過程及使用過程中，非金屬夾雜物是影響其質(zhì)量最重要的原因之一，常引起探傷

不合、易產(chǎn)生疲勞裂紋等，主要是由于其鋼中非金屬夾雜物控制存在以下三個(gè)難

題：（1）夾雜物尺寸大且化學(xué)成分復(fù)雜；（2）冶煉工藝復(fù)雜，尤其在于脫氧及精

煉等重要環(huán)節(jié)；（3）尖晶石類夾雜物突出，嚴(yán)重惡化鋼軌性能。因此，合理控制

重軌鋼中的非金屬夾雜物，對(duì)重軌鋼產(chǎn)品質(zhì)量的提生及鐵路事業(yè)的進(jìn)步具有重要

意義。

（1）重軌鋼冶煉脫氧及原輔料成分設(shè)計(jì)技術(shù)。重軌鋼采用無鋁脫氧工藝，但是

在脫氧劑的使用方式及用量上缺乏理論指導(dǎo)，因此，重軌鋼脫氧過程中必須對(duì)脫

氧劑的使用方式及用量進(jìn)行合理優(yōu)化控制，本項(xiàng)目提出僅在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)加入少量

硅鈣鋇脫氧劑控氧，同時(shí)配合精煉擴(kuò)散脫氧，能將鋼中 T.O. 含量控制在 10 ppm

以下，不僅有效節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且促進(jìn)了夾雜物的去除、有效降低了夾雜物

的尺寸。在重軌鋼冶煉原材料的控制方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)時(shí)更傾向于買價(jià)格低廉

的鐵合金等原材料，從而降低生產(chǎn)成本，但是對(duì)于鐵合金及鐵合金對(duì)重軌冶煉的

影響研究幾乎為空白。本項(xiàng)目提出了使用低鋁鐵合金，降低鋼中的酸溶鋁含量，

抑制鋼中高 Al 2 O 3 夾雜物的形成，從而提升夾雜物變形能力，有效防止因脆性夾

雜物造成的疲勞缺陷。

（2）重軌鋼中硫化物夾雜控制技術(shù). 由于 MnS 有良好的變形能力，而且重軌鋼

軋制過程中變形量大，MnS 夾雜物可能延伸很長(zhǎng)，可能成為夾雜物超標(biāo)和引起超

聲波探傷不合的重要原因之一。此外，大尺寸長(zhǎng)條狀 MnS 可能成為裂紋的起點(diǎn)，

在應(yīng)力作用下首先在和鋼基體的交界處形成裂紋源。本項(xiàng)目首先通過優(yōu)化精煉造

渣制度進(jìn)一步去除鋼中 S 含量，提出將鋼中得 S 降低到 40ppm 以下。其次，通過

對(duì)重軌鋼連鑄坯及鋼軌硫化物的分布進(jìn)行研究分析，從而對(duì)冷卻制度進(jìn)行優(yōu)化，

提出先若冷后強(qiáng)冷的原則，使激冷層優(yōu)先析出的大量細(xì)小的 MnS，減小其他凝固

區(qū)的 S 的壓力，從而來控制重軌鋼中硫化物。此外，還提出了使用 CSC

（Comparison-Segmentation-Combination）方法，計(jì)算了 MnS 在不同溫度下在

不同溫度范圍內(nèi)的準(zhǔn)確的熱力學(xué)生成曲線，并研究了熱處理工藝升溫速率、保溫

溫度和保溫時(shí)間等對(duì) MnS 夾雜物的影響，促進(jìn)已生成的長(zhǎng)條狀 MnS 向彌散的紡錘

形轉(zhuǎn)變，從而達(dá)到控制 MnS 形態(tài)的目的。

（3）重軌鋼中尖晶石類夾雜控制技術(shù) 重軌鋼采用無鋁脫氧工藝，但是鋼中發(fā)現(xiàn)

MgO-Al 2 O 3 夾雜物，且部分尺寸較大，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。本項(xiàng)目首先對(duì)重軌鋼

中尖晶石夾雜物的形成機(jī)理進(jìn)行研究，得出重軌鋼中危害較大的尖晶石類夾雜物

來源于鋼中復(fù)雜氧化物夾雜在降溫冷卻過程中的析出，從而提出使用低鋁低鎂合

金，VD 前扒渣降低耐材侵蝕等減少夾雜物中 Al 2 O 3 和 MgO 含量，抑制尖晶石夾雜

物的析出。此外，VD 前扒渣也有利于控制復(fù)雜氧化物夾雜中 CaO 含量的成分，

對(duì)控制夾雜物的尺寸及提高產(chǎn)品質(zhì)量有重要作用。