УДК 669.1
ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ БОРОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФЕРРОСИЛИКОБОРА
© Степанов Александр Игоревич1, канд. техн. наук; Бабенко Анатолий Алексеевич2, д-р техн. наук; Сычев Александр Владимирович2, канд. техн. наук; Жучков Владимир Иванович2, д-р техн. наук; Мурзин Александр Владимирович1, e-mail: MurznAV@stw.ru; Дресвянкина Людмила Евгеньевна1; Ушаков Максим Владимирович1
1 ОАО «Северский трубный завод». Россия, г. Полевской Свердловской обл. E-mail: ushakovmv@stw.ru
2 ФГБУН Институт металлургии УрО РАН. Россия, г. Екатеринбург. E-mail: ntm2000@mail.ru Статья поступила 23.05.2014 г.
Впервые разработана и внедрена в условиях ОАО «СТЗ» технология раскисления и экономного микролегирования стали комплексным борсодержащим ферросплавом - ферросиликобором взамен дорогостоящей порошковой проволоки с наполнителем ФБ17.
Ключевые слова: борсодержащие стали; ферросиликобор; микролегирование; комплексный ферросплав; концентрация бора; усвоение.
Одним из перспективных направлений повышения совокупности механических, технологических и эксплуатационных свойств металлопроката является микролегирование стали бором. Бор существенно повышает качество проката уже при содержании его в стали в количестве 10-4...10-3%. При таких содержаниях бора наблюдаются улучшение прокаливаемости термически обрабатываемых сталей, повышение прочностных и пластических характеристик при контролируемой прокатке или после термической обработки, а также хорошая свариваемость [1-4].
Основным борсодержащим ферросплавом, используемым для микролегирования стали бором, является ферробор (ФБ17), содержащий 17-20% В, присадку которого осуществляют на заключительной стадии внепечной обработки при низком окислительном потенциале металла.
В ЭСПЦ ОАО «СТЗ» освоена технология выплавки борсодержащей трубной стали 24ХМФР. Микролегирование стали бором осуществляют в ковше после завершения всех операций внепеч-ной обработки стали, включая вакуумирование металла, с использованием порошковой проволоки с наполнителем ФБ17. При расходе ферро-бора в количестве 0,13-0,15 кг/т стали концентрация бора в металле достигает 0,0025-0,0030%. При этом отмечено, что исследуемая сталь марки 24ХМФР может рассматриваться как экономно-легированный металл для обсадных труб групп
прочности Л в хладостойком исполнении по ТУ 14-3Р-82-2005. Однако низкий расход ферро-бора, обусловленный необходимостью иметь в готовой стали не более 0,002-0,003% В, сопровождается, как правило, нестабильностью его усвоения и распределения в объеме металла.
Одним из перспективных направлений решения проблемы является использование для раскисления и микролегирования стали комплексных борсодержащих лигатур и ферросплавов, в состав которых наряду с бором входят элементы с более высоким химическим сродством к кислороду [2, 5, 6]. Содержание бора в комплексных ферросплавах целесообразно поддерживать на уровне, не превышающем 1-2%, что дает возможность увеличить массу вводимого в жидкий металл ферросплава и повысить стабильность усвоения бора.
В ЭСПЦ ОАО «СТЗ» проведены экспериментальные исследования по отработке технологии микролегирования бором трубных марок стали, подвергаемых закалке и отпуску с использованием нового комплексного ферросплава - фер-росиликобора (ФСБ), содержащего 0,6-0,85% В, 64-65% ост. Бе. Отработку технологии осуществляли на сталях Д, 32ХГМРА и 26ХГМРА. Раскисление металла, формирование рафинировочного шлака и микролегирование стали бором осуществляли в ковше после выпуска плавки из печи.
Технологические параметры плавок с ФСБ
Сталь ФСБ, кг Содержание бора в ФСБ, % Количество металла в ковше, т чк-п, % мпробы к-п, РРт ррт ФБ17, кг [В] марк., ррт
начало обработки конец обработки
32ХГМРА 550 0,80-0,85 141 0,217 30 25 27 0 25
32ХГМРА 550 0,80-0,85 142 0,225 32 25 25 0 25
26ХГМРА 552 0,60-0,70 140 0,171 20 18 17 5 26
26ХГМРА 551 0,60-0,70 142 0,213 22 19 27 6 24
26ХГМРА 554 0,60-0,70 142 0,224 18 15 30 10 27
26ХГМРА 554 0,60-0,70 142 0,209 17 13 26 11 27
26ХГМРА 553 0,60-0,70 142 0,215 16 15 24 9 25
26ХГМРА 554 0,60-0,70 141 0,227 18 15 30 9 25
26ХГМРА 582 0,60-0,70 138 0,233 23 18 18 5 30
26ХГМРА 582 0,60-0,70 142 0,237 20 18 18 10 31
26ХГМРА 584 0,60-0,70 142 0,247 23 19 26 5 25
26ХГМРА 584 0,60-0,70 140 0,235 18 18 29 10 28
26ХГМРА 621 0,60-0,70 141 0,254 18 19 26 6 25
26ХГМРА 625 0,60-0,70 141 0,248 22 19 28 6 25
26ХГМРА 626 0,60-0,70 142 0,204 20 17 27 6 25
Примечание. Бц К-П- содержание кремния в 1 пробе на установке ковш-печь; [В]пробы К-П ррт - изменение содержания бора в металле в процессе обработки стали на установке ковш-печь; [В]то, ррт - содержание бора в металле после вакууматора; [В] марк., ррт - содержание бора в готовом металле; ФБ17, кг - количество ферробора в виде порошковой проволоки с наполнителем ФБ17, заданной на вакууматоре.
Первая серия опытных плавок была проведена на стали марки Д с использованием ФСБ, содержащего 64,0% и 0,7-0,8% В. Использование фер-росиликобора такого состава обеспечило без изменения существующей технологической схемы раскисления металла ферросилицием достаточно высокую степень усвоения бора, изменяющуюся в пределах 77,8-96,3% (в среднем 86,6%). При этом в течение всего времени внепечной обработки стали от момента раскисления металла в ковше на выпуске до завершения вакуумной обработки, а затем и разливки содержание бора в стали, концентрация которого достигала 0,0021-0,0027% по приходу на установку внепечной обработки стали (УВОС), было стабильным и обеспечивало его содержание в металле на разливке не менее 0,0020%. Опытный металл по механическим свойствам удовлетворял требованиям технических условий.
Вторая серия плавок была проведена для изучения влияния концентрации бора в ФСБ на эффективность микролегирования сталей 32ХГ-МРА и 26ХГМРА. На двух плавках использовали по 500 кг ФСБ, содержащего 0,80-0,85% В, на остальных - по 552-626 кг, содержащего 0,600,85% В.
Массу ферросиликобора рассчитывали исходя из необходимости обеспечения в первой пробе на УВОС содержания бора 0,20-0,25%. При более низких содержаниях бора предусмотрено дополнительное введение его в виде порошковой проволоки с наполнителем ФБ17 по окончании вакуумной обработки. Основные параметры опытных плавок в зависимости от расхода ФСБ и содержания бора в нем приведены в таблице.
Видно, что в зависимости от расхода ФСБ содержание бора в металле в начале обработки на установке ковш-печь варьировалось в зависимости от содержания бора в ФСБ. При расходе 550 кг ФСБ на плавку, содержащего 0,8-0,85% бора (первые две выплавки), содержание бора в готовом металле достигает 0,0025% без корректировки состава по ходу внепечной обработки и разливки металла, при этом отмечается высокая стабильность усвоения бора, обеспечивающая „ его содержание на уровне 0,0030-0,0032% в конце 5 обработки стали на установке ковш-печь, 0,0025- ,1 0,0027% ррт - после вакуумирования и 0,0025% ®
- в готовой стали. ^
>
На остальных плавках при расходе 551-626 кг Ц ФСБ, содержащего 0,6-0,7% В, его концентрация |
в стали в конце обработки металла на установке ковш-печь не превышала 0,0013-0,0019%. Для обеспечения же гарантированного содержания его в маркировочном анализе не менее 0,0020% осуществляли дополнительную присадку в виде порошковой проволоки с наполнителем ФБ17 по окончании вакуумной обработки в количестве 5-11 кг/ковш. Также установлено, что для обеспечения содержания бора в маркировочном анализе в пределах 0,002-0,004% без корректировки его содержания порошковой проволокой ФБ17 необходимо использовать ФСБ с содержанием бора 0,8-1%.
Заключение. Использование ФСБ, содержащего не менее 0,8-0,85% В, обеспечило сохранение существующей технологической схемы раскисления металла ферросилицием, совмещенной с микролегированием стали бором при достаточно высокой степени его усвоения (более 80%). При этом отмечен достаточно стабильный химический состав стали по содержанию бора в течение всего времени внепечной обработки.
При расходе ФСБ на уровне 550 кг на плавку, содержащего 0,8-0,85% В, обеспечивается гарантированное содержание кремния и бора в стали без дополнительных операций по корректировке состава металла.
Для обеспечения содержания бора в стали на уровне 0,0025-0,0032% целесообразно концентрацию бора в ФСБ поддерживать на уровне 0,8-1%.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 13-08-12162 и гранта 13-3-023-ТМК.
Библиографический список
1. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Лаппо С.И. Борсодер-жащие стали и сплавы. М. : Металлургия. 1986. 383 с.
2. Жучков В.И., Акбердин А.А., Ватолин Н.А. и др.
Применение борсодержащих материалов в металлургии // Электрометаллургия. 2011. № 3. С. 25-28.
3. Пилюшенко В.Л., Вихлевщук В.А., Лепорский С.В. и др. Научные и технологические основы микролегирования стали. М. : Металлургия. 1994. 383 с.
4. Парусов В.В., Сычков А.Б., Парусов Э.В. Теоретические и технологические основы производства высокоэффективных видов катанки. Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС. 2012. 376 с.
5. Манашев И.Р., Шатохин И.М., Зиатдинов М.Х. и
др. Особенности микролегирования стали бором новым материалом - боридом ферротитана // Сталь. 2009. № 10. С. 34-38.
6. Ким А.С., Заякин О.В., Акбердин А.А. и др. Получение и применение новых комплексных борсодержащих ферросплавов // Электрометаллургия. 2009. № 12. С. 21-24.
ADJUSTMENT OF THE TECHNOLOGY OF MICROALLOYING WITH BORON OF STEEL WITH THE USE OF FERROSILICOBORON
©Stepanov A.I., Cand. Sci. (Eng.); Babenko A.A., Dr Sci. (Eng.); Sychev A.V., Cand. Sci. (Eng.); Zhuchkov V.I., Dr Sci. (Eng.); Murzin A.V.; Dresvyankina L.E.; Ushakov M.V.
For the first time the technology of deoxidation and lean microalloying of steel by complex boron-containing ferroalloy - ferrosilicoboron, instead of expensive cored wire with the filler FB17, was developed and introduced at JSC "STW". Keywords: boron steel; ferrosilicoboron, microalloying; complex ferroalloy; the concentration of boron; recovery.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.