完善精煉裝置中的精煉工藝,，采用保證鋼軌中氧含量降低的脫氧新制度,，依據(jù)氧含量確定鋼中非金屬夾雜的特性和數(shù)量,。當(dāng)氧含量降低到25ppm時，基本以脆性斷裂氧化夾雜為主;而當(dāng)氧含量大于40ppm時,，則以塑性硅酸鹽為主要形態(tài),。
目前，俄羅斯冶金行業(yè)具有足夠強大的技術(shù)裝備,，能夠有效地改進(jìn)鋼軌的冶金質(zhì)量,。由于實施一系列措施，包括研究熔煉工藝,、采用綜合脫氧方法,、利用鋼軌變形處理以及精煉和真空處理裝置，有可能將鋼軌中的氧含量降至20ppm,，并同時降低非金屬夾雜的夾雜度,。
新庫茲涅茨克鋼鐵公司利用電爐生產(chǎn)鐵路用鋼軌。一臺型號為ДСП--100H10（凸窗出鋼,、95MVA變壓器,、BSE公司的供氧系統(tǒng)）;另一臺型號為ДСП—100И7（虹吸出鋼、80MVA變壓器,、彎形門式氧氣風(fēng)嘴）,。這兩臺電爐利用25%～40%液態(tài)鐵水進(jìn)行熔煉，在上爐留下的15～30t爐渣和金屬內(nèi),，加入金屬廢鋼裝料,。為了加快爐中金屬料和碳氧化物的熔煉過程，利用有效的氧氣噴嘴,，BSE公司的噴嘴或者門式氧氣風(fēng)嘴Fuchs和彎形風(fēng)嘴,。鼓入氧氣的一般消耗量達(dá)到1萬m3/h。
鐵水在裝入廢金屬前直接注入,，當(dāng)達(dá)到目標(biāo)溫度,，且碳含量大于0.7%時，在電爐啟動的情況下,，將非脫氧金屬排放到無渣罐,。在往罐中排放的過程中添加造渣劑。造渣劑由石灰和螢石,，以及通過計算錳在成品鋼中最低含量的硅錳合金組成,。在排放的過程中，通過底部多孔風(fēng)嘴對罐中的鋼水吹入氮氣,，壓力為0.7Mpa,，消耗量為20m3/h。排完以后，進(jìn)入精煉裝置,，繼續(xù)對鋼水進(jìn)行處理,，以達(dá)到要求的化學(xué)成分及澆注溫度。
為降低鋼水中碳含量,，在精煉裝置中開發(fā)了精煉新工藝。當(dāng)帶有金屬的罐進(jìn)入精煉爐后,，通過底部多孔風(fēng)嘴以20m3/h的消耗量進(jìn)行提前3min吹氬,，進(jìn)行溫度測量、提取金屬和鋼渣試樣,，繼續(xù)利用夾送器按125g/t Ca的計算量添加硅鈣合金絲,。通過添加ФС75渣、0.4～0.7kg/t焦炭粉和石灰,，造Fe0含量小于0.5%和堿度2.5～3.0的液態(tài)渣,。
當(dāng)?shù)玫焦拗薪饘僭嚇拥幕瘜W(xué)分析結(jié)果后，再加入鐵合金及其他合金,。第二次按125g/t Ca加入硅鈣合金絲,，進(jìn)行最終脫氧，但不早于精煉結(jié)束前5min,。利用Heraeus Electr0-Nite公司的Hydris儀器,，在完成階段確定溫度和氧含量。經(jīng)過爐外精煉,，鋼水在尺寸為300mm×300mm的結(jié)晶器,，四流連鑄機上進(jìn)行澆鑄。
由于在精煉裝置中完善精煉工藝,，并采用脫氧新制度,，新庫茲涅茨克鋼鐵公司鋼軌鋼中平均氧含量達(dá)到27.8ppm。這種情況下,，氧化夾雜脆性鏈的平均長度為0.18mm,。
為了確立依氧含量變化的鋼軌中非金屬夾雜數(shù)量和特性關(guān)系，進(jìn)行了不同氧含量鋼的金相研究,。在成品軌氧含量小于25ppm時,，夾雜物基本上是鈣鋁酸鹽脆性斷裂線條（Ca0.Al203）。
在這種氧含量下,，最大夾雜長度不超過10μm,，鋼的鈣鋁酸鹽夾雜度水平評價平均不超過ГОСТ1778—70渣1級。盡管在脫氧工藝中去除了含鋁材料,，在非金屬夾雜線條中仍存在Al203,。顯然，鐵合金和罐中渣是鋁產(chǎn)生的源頭。
隨著氧含量升高到40ppm時,，非金屬夾雜的特性和數(shù)量明顯地發(fā)生了變化,。脆性斷裂氧化夾雜數(shù)量減少，而產(chǎn)生應(yīng)變的硅酸鹽的比例增加,。在硅酸鹽夾雜的里還存在鋁和鈣,，在顯微切片上看到的硅酸鹽夾雜，其形式是長度為0.12～0.30mm黑灰色細(xì)的均勻分布線條,。
在更高的氧含量下,，非金屬夾雜基本上是長度為0.25～0.53mm的單一硅酸鹽。這些夾雜物的鋼夾雜度平均與ГОСТ1778—70渣2級相符,。
由于與脆性斷裂氧化夾雜相比,，微小塑性硅酸鹽對投入運行的鋼軌壽命影響很小。含有塑性硅酸鹽外殼的鋁氧化物是比較安全的夾雜種類,。
除此而外,，還可以確定不依氧含量為轉(zhuǎn)移，與內(nèi)源夾雜一樣,，在鋼軌中遇見的還有少數(shù)長度達(dá)1.5mm外源特性的夾雜,。一般來說，這樣的夾雜具有多相組成,，且基本上是進(jìn)入結(jié)晶器中的渣滴和耐火材料或造渣劑的微粒,。
依據(jù)組成不同而變化的多相渣夾雜在軋制中表現(xiàn)出不一樣的變形。一些氧化物夾雜,，形成帶有尖的或縱向裂開端的粗糙線條,，其組成元素的順序為[Mn]>[Si]>[Al]>[Ca]>[S]，在軋制時會產(chǎn)生塑性變形,。而另一些夾雜,，氧化物為波浪形線條，其組成的元素順序為[Ca]>[Si]>[Mn]>[Al]>[Ti]>[Mg]>[K]>[S],，該夾雜在軋制時不會產(chǎn)生變形,。
通常情況下，外源氧化夾雜具有偶然性,，在鋼軌鋼中極少遇到,。
研究表明，鋼中氧含量的降低,，會使應(yīng)變硅酸鹽夾雜數(shù)量的明顯減少,，而脆性斷裂復(fù)雜氧化物比例增加。因此,，這是一個不良的傾向,。
俄羅斯鐵路運輸科研所開展的批量試驗結(jié)果表明,，具有硅酸鹽高份額的К23批次鋼軌與Т17-22批次鋼軌相比，其使用壽命要長,。而Т17-22鋼軌是利用真空煉鋼,，硅酸鹽含量較低，而鈣鋁酸鹽含量較高,。該結(jié)果證明,，鋼軌使用壽命不僅取決于鋼中的氧含量，而且也取決于非金屬夾雜的類型,。
為了保證鋼軌更優(yōu)良的使用特性,，理論上最好使非金屬夾雜的夾雜度最小。但與此同時,，在鋼中氧含量降低的同時，如何保證非金屬夾雜確定形式和組成的問題也逐漸顯現(xiàn)出來,。