Особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных сталей
В условиях ЧАО «МК «Азовсталь» проанализированы динамика и структура производства борсодержащих сталей, рассмотрена существующая технология микролегирования бором низкоуглеродистых конструкционных сталей. Показано, что степень усвоения бора при использовании ферробора ФБ 20 с размером частиц 10–50 м...
Saved in:
| Published in: | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Date: | 2018 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2018
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/166504 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных стале / Л.Ю. Назюта, Л.С. Тихонюк, И.Н. Костыря, Ю.В. Хавалиц // Металл и литье Украины. — 2018. — № 3-4 (298-299). — С. 18-27. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859942533658836992 |
|---|---|
| author | Назюта, Л.Ю. Тихонюк, Л.С. Костыря, И.Н. Хавалиц, Ю.В. |
| author_facet | Назюта, Л.Ю. Тихонюк, Л.С. Костыря, И.Н. Хавалиц, Ю.В. |
| citation_txt | Особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных стале / Л.Ю. Назюта, Л.С. Тихонюк, И.Н. Костыря, Ю.В. Хавалиц // Металл и литье Украины. — 2018. — № 3-4 (298-299). — С. 18-27. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Металл и литье Украины |
| description | В условиях ЧАО «МК «Азовсталь» проанализированы динамика и структура производства борсодержащих сталей, рассмотрена существующая технология микролегирования бором низкоуглеродистых конструкционных сталей. Показано, что степень усвоения бора при использовании ферробора ФБ 20 с размером частиц 10–50 мм колеблется в широких пределах 50–90 % и зависит от системы легирования, окисленности металла, а также расхода нитридообразующих элементов (титана) в период микролегирования. Установлено, что для увеличения степени усвоения бора микролегирование ферробором следует осуществлять в конце внепечного рафинирования на установке ковш-печь (УКП) (или вакууматоре VD) совместно с алюминием и титаном. При этом остаточное содержание этих элементов в металле должно составлять не менее 0,034 и 0,015 %, соответственно, а в период микролегирования расход феррокальция должен быть не менее 0,2 кг/т стали. Это позволит стабилизировать процесс и повысить степень усвоения бора до 90–93 %.
В умовах ПРАТ «МК«Азовсталь» проаналізовано динаміку і структуру виробництва боровмісних сталей, розглянуто існуючу технологію мікролегування бором низьковуглецевих конструкційних сталей. Показано, що ступінь засвоєння бору при використанні ферробору ФБ 20 з розміром частинок 10–50 мм коливається в широких межах 50–90 % і залежить від системи легування, окислення металу, а також витрати нітридотвірних елементів (титану) в період мікролегування. Встановлено, що для збільшення ступеня засвоєння бору мiкролегування ферробором слід здійснювати в кінці позапічного рафінування на установці ківш-піч (УКП) (або вакууматорі VD) спільно з алюмінієм і титаном. При цьому залишковий вміст цих елементів в металі має становити не менше 0,034 і 0,015 %, відповідно, а в період мікролегування витрата феррокальція повинна бути не менше 0,2 кг/т сталі. Це дозволить стабілізувати процес і підвищити ступінь засвоєння бору до 90–93 %.
In the conditions of PJSC "MK "Azovstal" the dynamics and structure of production of boron-containing steels are analyzed, the existing technology of microalloying by boron of low-carbon structural steels is considered. It is shown that the degree of boron assimilation using a ferroboron FB 20 with a particle size of 10–50 mm varies within a wide range of 50–90 % and depends on the doping system, the oxidation of the metal, and the flow rate of the nitride-forming elements (titanium) during the microalloying period. It was found that to increase the degree of boron assimilation, micro-ferroboration by ferroborem should be carried out at the end of the out-of-furnace refining by ladle–furnace unit (LFU) (or vacuum degasser VD) together with aluminum and titanium. In this case, the residual content of these elements in the metal should be not less than 0.034 and 0.015 %, respectively, and during the microalloying the consumption of ferrocalcium should be not less than 0.2 kg/t of steel. This will stabilize the process and increase the digestion of boron up to 90–93 %.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:11:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
18 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 3-4 (298-299)
сти для получения экономно-легированных сталей,
эксплуатационные характери стики которых во мно-
гих случаях не только не уступают, но и превосходят
уровень свойств сталей, получаемых с применением
традицион ной системы легирования.
В настоящее время нет четкой общепризнанной
теории, которая могла бы объяснить механизм влия-
ния бора на качественные показатели металла.
По мнению большинства исследователей, основ-
ной отличительной способностью бора является вы-
сокая поверхностная активность и, соответственно,
способность влиять на размер и состояние границ
зерна.
Многие ученые расценивают бор как интенсифи-
катор (модификатор) влияния других элементов на
прокаливаемость, а не как самостоятельно легирую-
щий элемент [1–3, 7–8]. По их мнению, это влияние
в большей степени зависит от содержания в металле
других элементов. Для разных типов стали и систем
легирования влияние бора различно и объясняется
особенностями строения атомов бора.
При этом практически все исследователи под-
черкивают, что благотворное влияние бора на тех-
нические характеристики (прежде всего на прокали-
ваемость) проявляются только в сталях, прошедших
термомеханическую обработку.
В процессах термической обработки и контроли-
руемой прокатки введение бора способствует сни-
жению химической неоднородности, измельчению
столбчатых кристаллов в непрерывнолитой заготов-
ке и формированию мелкодисперсной структуры.
Б
ор – один из наиболее востребованных в металлур-
гии элементов, который применяется для микроле-
гирования и модифицирования чугуна и стали.
Анализ литературных источников. Со-
гласно проведенному анализу [1–6], в отечественной
и зарубежной металлургии микролегирование (моди-
фицирование) бором используется при производстве
специальных сталей (для повышения их технологи-
ческих и служебных характеристик), при производ-
стве углеродистой стали (для повышения прокали-
ваемости без применения дорогих микролегирующих
элементов); в производстве низколегированных кон-
струкционных сталей с целью экономии более доро-
гих легирующих элементов (Mo, Ni, Cr) без ухудше-
ния механических и служебных свойств.
Особый интерес вызывает влияние бора на струк-
туру низкоуглеродистых сталей с содержанием угле-
рода 0,02–0,03 % [5], в которых благодаря микролеги-
рованию бором удалось получить структуру нижнего
бейнита и создать трубную сталь класса прочности
Х120 [6].
Использование бора позволяет повысить про-
каливаемость металла, снизить эффект старения и
повысить жаропрочность стали (за счет упрочнения
границ зерен нитридами бора).
При выплавке мало- и среднеуглеродистой стали
особенностью борсодержащих сталей является их
высокая пластичность, а также благоприятное соот-
ношение пластических и прочностных свойств [2–7].
Применение бора, наряду с другими микролегиру-
ющими элементами, открывает широкие возможно-
УДК 669.046.554
Л. Ю. Назюта1, д-р техн. наук, профессор
Л. С. Тихонюк2, нач. техн. отдела
И. Н. Костыря3, вед. инженер
Ю. В. Хавалиц1, мастер ПО, e-mail: uliya1981havalic@gmail.com
1ГВУЗ Приазовский государственный технический университет, Мариуполь
2ЧАО ММКИ ООО «Метинвест», Мариуполь
3ЧАО «МК «АЗОВСТАЛЬ», Мариуполь
Особенности микролегирования бором при выплавке
низколегированных конструкционных сталей
В условиях ЧАО «МК «Азовсталь» проанализированы динамика и структура производства борсодержащих
сталей, рассмотрена существующая технология микролегирования бором низкоуглеродистых конструкционных
сталей. Показано, что степень усвоения бора при использовании ферробора ФБ 20 с размером частиц 10–50 мм
колеблется в широких пределах 50–90 % и зависит от системы легирования, окисленности металла, а также
расхода нитридообразующих элементов (титана) в период микролегирования.
Установлено, что для увеличения степени усвоения бора микролегирование ферробором следует осуществлять
в конце внепечного рафинирования на установке ковш-печь (УКП) (или вакууматоре VD) совместно с алюминием
и титаном. При этом остаточное содержание этих элементов в металле должно составлять не менее 0,034 и
0,015 %, соответственно, а в период микролегирования расход феррокальция должен быть не менее 0,2 кг/т
стали. Это позволит стабилизировать процесс и повысить степень усвоения бора до 90–93 %.
Ключевые слова: борсодержащая сталь, раскисление, модифицирование, микролегирование, степень
усвоения.
19ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 3-4 (298-299)
По мнению автора работы [10], влияние бора на
прокаливаемость основана на способности тормо-
зить превращение аустенита в феррит и образовы-
вать более твердые фазы – бейнит и мартенсит.
При более высоком содержании бора (более
3*10-3 %) его концентрация превышает предел рас-
творимости в a-железе – 0,002 %. На границах об-
разуются крупные карбиды бора, способствующие
образованию феррита, и прокаливаемость падает.
Для обеспечения максимального эффекта прокали-
ваемости при содержании бора 0,003 % сталь долж-
на содержать 0,020–0,05 % алюминия и 0,02–0,05 %
титана [11].
Влияние бора на прокаливаемость зависит от со-
держания азота, углерода и других элементов вне-
дрения. Ранее установлено, что в присутствии азота
влияние бора на прокаливаемость резко снижается.
С повышением углерода эффект прокаливаемости
также снижается, а при [С] > 0,9 % практически от-
сутствует.
В среднеуглеродистой (0,3–0,4 % С) низколегиро-
ванной стали присутствие небольших добавок бора
(2–4*10-3) значительно повышает прокаливаемость.
Этот эффект давно используют за рубежом. При оди-
наковой прокаливаемости микролегирование бором
позволяет снизить расход более дорогих легирую-
щих элементов. В Германии стали, легированные
бором, типа 32CrВ4 применяются для изготовления
болтов [11].
В низколегированных сталях повышение содер-
жания бора более 5-10-3 % делает сталь малопла-
стичной и красноломкой. Красноломкость объясняют
наличием легкоплавкой тройной эвтектики, состо-
ящей из оксикарбидов бора различного состава на
основе FeB с Тпл = 1175 °С.
Вместе с тем известно, что высокое содержание
бора (в количестве 4–7*10-3 %) подавляет процесс
старения за счет образования нитридов бора [12].
Механизм такого воздействия достаточно изучен.
Известно, что действие свободного азота ухудша-
ет пластические свойства металла и вызывает эф-
фект старения. Микродобавки бора, связывая азот в
нитриды, уменьшают вероятность развития процес-
сов старения. Бор выводит азот (а также углерод) из
кристаллической решетки железа и снижает степень
упрочнения металла. Поэтому этот эффект зависит
от содержания углерода в стали. В высокоуглероди-
стой (0,7–0,9 % С) кордовой стали рекомендуют обе-
спечить соотношения В/N менее 0,4, а в низкоугле-
родистой стали – катанке оптимальное соотношение
В/N = 0,8 [12–14].
В связи с этим, для подавления процесса старе-
ния низкоуглеродистой полуспокойной стали с со-
держанием углерода 0,06 % в металле должно со-
держаться не менее 5–10-3 % бора, а в высокоуглеро-
дистой стали – 2,5*10-3 %.
Способность интенсивно изменять структуру ме-
талла при ускоренном охлаждении металла делает
бор обязательным компонентом многих высокопроч-
ных низколегированных сталей и является предпо-
сылкой снижения в них содержания никеля, молиб-
дена и других легирующих элементов.
Вследствие высокой температуры плавления бо-
ра 2027 °С и его соединений (нитриды бора имеют
температуру плавления 2730 °C, карбиды – 2345 °С)
он образует дополнительные центры кристаллиза-
ции и измельчает структуру металла. В процессах
термомеханической обработки и контролируемой
прокатки эти частицы закрепляют границы зерен ау-
стенита и тем самым сдерживают их рост. Эффект
стабилизации переохлажденного аустенита достига-
ется при значительно меньших концентрациях бора,
чем углерода, и меньших скоростях охлаждений от
температур под закалку [2, 5, 9].
Все борсодержащие стали имеют мелкозерни-
стую структуру. Для большинства низколегированных
конструкционных сталей технические характеристи-
ки металла зависят от его микроструктуры. Вместе
с тем, по мнению С. М. Винарова, влияние бора на
качество стали, в том числе на прокаливаемость, не
всегда зависит от его влияния на размер зерна.
Поэтому, при оценке эффективности микролеги-
рования бором предлагают сравнивать качествен-
ные показатели борсодержащих сталей и такой же
стали (аналогичного химического состава) без бора.
По мнению М. П. Брауна, бор является одним из
наиболее эффективных микролегирующих элемен-
тов. При этом следует отметить, что положительное
влияние бора как микролегирующей добавки реали-
зуется только за счет растворенного бора, а не в со-
ставе неметаллических включений.
С помощью существующих аналитических методов
невозможно продифференцировать общее и свобод-
ное (растворимое) содержание бора. При использова-
нии химического метода можно отделить растворимую
и нерастворимую в кислотах часть бора. Однако это
не является маркером для принятия решения по тех-
нологии борирования стали различного назначения.
Влияние бора связано с особенностями кристал-
лического строения атома, с его способностью обра-
зовывать твердый раствор внедрения и высокой по-
верхностной активностью.
Что касается оптимального содержания бора в
стали, то оно зависит от системы легирования стали.
Установлено положительное влияние бора (в количе-
стве 1–3*10-3 %) на прокаливаемость и устойчивость
стали против межкристаллитной коррозии – МКК.
Коррозионностойкие стали, легированные бором,
широко используются в атомной энергетике благода-
ря высокой стойкости к МКК. Последняя определяет-
ся концентрацией бора на границах зерен. На при-
мере сталей 02Х17Н15Р показано, что при содержа-
нии бора более 0,003 % отрицательное влияние на
стойкость к МКК связано с образованием вторичных
боридов – избыточных фаз в структуре сталей [10].
Наиболее изучено влияние бора на прокалива-
емость стали. Прокаливаемость – это способность
стали приобретать высокую твердость на различную
глубину. При этом механизм такого воздействия до
конца не изучен.
Известно, что увеличение прокаливаемости до-
стигается за счет растворимого бора, который кон-
центрируется на границах зерен и препятствует об-
разованию зародышей феррита.
20 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 3-4 (298-299)
Для большинства легирующих элементов положи-
тельное влияние на свойства стали пропорциональ-
но количеству вводимой добавки. Бор же существен-
но повышает качество металла уже при введении его
в количестве 10-4–10-3 %.
При таких содержаниях влияние бора на прока-
ливаемость и вязкость низко- и среднелегиро ванных
сталей соответствует эффекту легирования хромом,
марганцем, молибденом или никелем с содержанием
их в 100–300 раз большем добавок бора [2, 14].
В некоторых литературных источниках сообща-
ется, что действие 1–2,5*10-3 бора эквивалентно
действию 1,33 [Ni] + 0,31[Cr] + 0,4 [Ni], а действие
2,0*10-3 бора на прокаливаемость равнозначно
влиянию 1,5 [Ni] [9].
Высокая активность бора по отношению к кисло-
роду и азоту позволяет использовать его в нестарею-
щих и коррозионностойких сталях. Содержание бора
в них составляет 0,002–0,005 %.
Важнейшими предпосылками применения бора
является его дешевизна, доступность, экологическая
безопасность и, главное, крайне малые требуемые со-
держания в стали. Краткий анализ литературных дан-
ных о рекомендуемых содержаниях бора в металле
показал, что он находится в пределах 0,0005–0,005 %.
Результаты и обсуждение. Проблема полу-
чения качественных борсодержащих сталей должна
решаться за счет правильной технологии внепечной
обработки (раскисления и микролегирования стали).
В работах [5–18] обобщен опыт микролегирова-
ния бором низколегированных малоуглеродистых и
высокоуглеродистых сталей.
Основная задача при производстве борсодержа-
щий сталей – получение стабильного содержания ак-
тивного (свободного) бора в расплаве.
Добиться требуемых стабильных содержаний
бора, из-за его высокой реакционной способности к
растворенным в металле кислороду и азоту, доста-
точно сложно. Бор легко окисляется и связывает в
нитриды даже малыми остаточными концентрация-
ми в металле кислорода и азота.
В процессе кристаллизации активность (раскис-
лительная способность) бора увеличивается. Чтобы
исключить влияние вторичного окисления металла в
процессе непрерывной разливки стали (НРС) следу-
ет иметь в жидком металле присутствие компонен-
тов, имеющих более высокую реакционную способ-
ность (например, алюминия, титана, циркония, РЗМ).
Необходимость блокирования взаимодействия
бора с азотом для получения стабильного содержа-
ния свободного бора рассмотрена в работе [19]. Для
предотвращения нитридообразования в процессе
кристаллизации сталь обрабатывают исключительно
сильными нитридообразующими элементами (тита-
на и кальция).
Поэтому микролегирование бором осуществляют
на заключительных этапах внепечного рафинирова-
ния после обработки сильными раскислителями и
деазотирующими элементами.
Высокая эффективность микролегирования бо-
ром достигается при предварительном раскислении
металла алюминием и титаном, который является
более сильным нитридообразующим элементом.
При этом следует отметить, что бор обладает более
высокой поверхностной активностью по сравнению с
титаном [17].
Однако при этом необходимо точно дозировать
расход титана. Считают, что при производстве бор-
содержащих сталей с содержанием бора 1–2*10 3 %
необходимо обеспечить содержание титана
(0,015–0,03 %) [18].
Хорошие результаты дает совместное микро-
легирование стали бором, алюминием и кальцием
(карбидом кальция). Бор и кальций являются наи-
более сорбционно-активными элементами, препят-
ствующими обогащению границ зерен азотом, серы,
марганцем, ванадием и титаном. Они подавляют воз-
никновение там карбонитридов ванадия и титана.
В работе [8] показано, что очищение границ зерен,
снижение содержания в них серы и карбонитридов
титана наблюдается при 10([Са] + [В])/[S] = 2,5–3,5.
Применение кальция, обладающего более высо-
кой раскислительной способностью, позволяет по-
лучить в процессе микролегирования оптимальную
окисленность металла, сократить расход алюминия
и, соответственно, повысить чистоту стали по неме-
таллическим включениям.
Значительное влияние на качество стали оказы-
вает состав борсодержащих материалов. Основной
борсодержащий легирующий материал на металлур-
гических предприятиях Украины – ферробор (ФБ) с
содержанием бора 15–20 %.
Однако, учитывая высокий угар бора (50–60 %),
все чаще его вводят в составе комплексных лигатур,
содержащих сильные раскислители (Al, Ti, ЩЗМ), ко-
торые защищают бор от угара и, переходя в металл,
влияют на процесс кристаллизации и свойства стали.
Оптимальные результаты получаются при исполь-
зовании бора в составе специальных лигатур, напри-
мер силикобора (с содержанием бора – 5-10 %).
Так, например, за рубежом используют комплекс-
ные ферросплавы Грейнал (Япония), ВАТС (Англия),
которые наряду с бором содержат алюминий, титан,
кремний и цирконий. Китайские компании предлага-
ют лигатуру содержащую (%): 2–3 бора, 20–30 тита-
на, до 2 алюминия и не более 3 кремния. В России
(ММЗ) при выплавке стали 40 ГР опробована трех-
компонентная лигатура содержащая (%): 59 титана,
6,4 бора и 10,1 алюминия. Основой такой лигатуры
является диборид титана [18].
К сожалению, высокая стоимость таких ферро-
сплавов и их доступность не позволяет украинским
предприятиям их использовать.
В условиях МЦ «Запорожстали» в 1960–1964 гг.
при отработке технологии производства низкоуглеро-
дистой стали (типа 08Ю) для глубокой штамповки в
качестве борсодержащего материала использовали
ферроборал, содержащий: 6–10 % алюминия и 1 %
кремния. Его вводили в изложницы [12].
Более поздние исследования на этом предприя-
тии показали возможность повышения степени усво-
ения бора за счет использования фракционного фер-
робора (ФБ20) [20]. Микролегирование производили
в стальковше после окончательного раскисления
21ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 3-4 (298-299)
ферромарганцем. Степень усвоения бора, в зависи-
мости от фракционного состава (ФБ20), составляла
29 % при использовании материала с размером ча-
стиц менее 3 мм, 76 % при их размере 5–10 мм и
более 90 % при крупности частиц 20–40 мм.
Высокая степень усвоения бора (65–94 %) была
получена ИЧМ НАН Украины в условиях Молдав-
ского металлургического завода при производстве
низкоуглеродистой катанки. Микролегирование про-
изводили борсодержащей проволокой, вводимой в
сталь-ковш (150 т) в предварительно раскисленный
металл [15].
В этот период на ряде предприятий Украины ос-
воено производство низколегированной конструкци-
онной стали 65Г. Сталь разливали сифоном. Ферро-
бор фракцией 8–10 мм в количестве 0,12–0,28 кг/т
стали вводили в центровую совместно с ферроти-
таном. Степень усвоения этих элементов достигала
90 % [16].
За рубежом разработаны технологии микроле-
гирования бором, которые позволяют получить ста-
бильно высокую степень усвоения бора на уровне
80–90 % за счет микролегирования ферробором в
составе порошкообразной проволоки, изменения
технологии раскисления и использования современ-
ных способов внепечной обработки.
В условиях ЧМК (Россия) освоено производство
борсодержащих сталей (20ХГР, 30 ХР, 30 Г1Р, 35 ГР)
с использованием современных систем внепечной об-
работки и разливкой сифоном. Ферробор присажива-
ли после глубокого раскисления металла алюминием
и титаном в конце доводки на установке ковш-печь
(УКП). Внепечная обработка гарантировала точное
попадание в заданный химический состав низколеги-
рованных сталей независимо от состава металлоших-
ты. Содержание серы, азота и бора обеспечивалось
на уровне 0,005, 0,007 и 0,002 %, соответственно [21].
Научный и практический интерес представляет
опыт МК «Азовсталь» по освоению технологии произ-
водства низколегированных борсодержащих сталей.
Одной из первых на комбинате была освоена
технология производства низколегированной кон-
струкционной стали А514В (аналог 20ГХМФТР)
следующего химического состава (массовая доля,
%): 0,12–0,21 С; 0,70–1,00 Mn, 0,2–0,35 Si, ≤ 0,0035
S, ≤ 0,0035 P, 0,4–0,6 Cr, 0,15–0,25 Mo, 0,03–0,08 V,
0,01–0,03 Ti, 0,0005–0,005 B. Стандарт регламен-
тировал механические характеристики в следую-
щих пределах: sВ = 760–895 МПа, s0,2 ≥ 690 МПа,
d5 ≥ 18 %, y ≥ (40–50) %.
За период 1993–1998 гг. на комбинате выплавлено
более 100 тыс. т стали А514В. Технология производ-
ства этой стали предусматривала выплавку полупро-
дукта в 350-т конвертерах верхнего дутья, внепечную
обработку на УКДС, разливку на МНЛЗ, а затем нор-
мализацию с последующей термической обработкой
в проходных печах [17, 22].
Раскисление металла и микролегирования бором
(ФБ-20) производили на выпуске металла в ковше
совместно с обработкой синтетическим шлаком (или
ТШС). В этих условиях степень усвоения бора не
превышала 20 %.
С целью предотвращения окисления бора и, соот-
ветственно, повышения степени его усвоения до 50 %
было рекомендовано уменьшить содержание азота
до 0,008 %, увеличить содержание бора до 0,003 %, а
также повысить содержание в стали алюминия и ти-
тана до 0,05–0,06 % и 0,025–0,030 % соответственно.
По мнению разработчиков этой технологии, мас-
совое производства борсодержащих сталей в этот
период сдерживалось рядом технологических труд-
ностей, в том числе отсутствием современных
средств внепечной обработки, а также необходимо-
стью предотвращения связывания бора в нитриды.
Неудовлетворительная прокаливаемость стали
была вызвана значительной долей бора, связанного
в нитриды. При толстом листе (более 20 мм) это при-
вело к образованию в центральной части феррито-
перлитовой зоны с нормализованной структурой, что
снижало конструкционную прочность металла.
С внедрением на комбинате современной техно-
логии внепечной обработки на УКП и вакууматоре
(VD), которая позволяет снизить в конечном металле
содержание кислорода и азота (за счет понижения
температуры на повалке), эта задача легко решает-
ся за счет совместного микролегирования бором и
нитридообразующими элементами (алюминием, ти-
таном и кальцием), которые имеют относительно вы-
сокую реакционную способность.
В 2012 г. выплавлено около 70 тыс. т борсодержа-
щих сталей (1,5 % от общего производства). В даль-
нейшем, производство сократилась до 14–15 тыс. т в
2015–2016 гг. Это связано с изменением сортамента
стали, в котором доля высококачественного металла
постепенно снижается, а также с дефицитом борсо-
держащих ферросплавов, поставка которых в насто-
ящее время осуществляется из Китая.
Анализ сортамента борсодержащих сталей за
исследуемый период показал, что микролегирова-
ние бором, как правило, используют для производ-
ства низколегированных марганцовистых конструк-
ционных сталей, содержащих около 0,2–0,3 % С и
1,0–1,2 % Mn, с целью повышения их жаропрочности
(в результате упрочнения границ зерен боридами) и
экономии основных легирующих.
В табл. 1 представлены некоторые технико-эконо-
мические показатели, системы легирования, особен-
ности микролегирования бором основных типов бор-
содержащих сталей, в том числе легированных нике-
лем (70MTLTV), хромом (Z092 и 25Х2ГСБ) и хромом
и молибденом (А514В и 16Х2ГСБ), а также наиболее
качественная сталь для сварных конструкций, леги-
рованных хромом, никелем и молибденом (S690QL).
Металл предназначен для изготовления сварочных
конструкций, сосудов, работающих под давлением,
а также деталей, подвергающихся сильному износу.
Основные потребители борсодержащих сталей – ма-
шиностроительные предприятия Украины, Италии,
Египта, США.
Технология выплавки этих сталей была пример-
но одинакова. На плавках использовали 280–290 т
передельного низкомарганцовистого чугуна, содер-
жащего (%мас.): 0,1–0,2 Mn, 05–08 Si, 0,015–0,030 S.
Температура чугуна – 1290-1330 °С.
22 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 3-4 (298-299)
Расход лома на плавках был примерно одина-
ков и составлял, в среднем 25,2 % от массы метал-
лошихты. Совместно с ломом загружали никель и
ферромолибден. Плавки вели с передувом. С целью
снижения окисленности ванны в период продувки
применяли уголь АО в количестве 2,5–12 кг/т стали.
Продолжительность продувки составляла 15–18 мин,
расход кислорода – 18-20 тыс. куб. м. На выпуске ме-
талл содержал 0,04–0,06 % С и 0,05–0,06 % Mn. Тем-
пература металла на сливе из конвертера состав-
ляла 1600–1620 °С. В шлаке содержалось 16–18 %
окислов железа. Окисленность металла – не более
0,06–0,08 %.
Основную массу раскислителей вводили в стале-
разливочный ковш (СК) с донной продувкой аргоном.
Окончательное раскисление, микролегирование и
модифицирование металла производили на уста-
новке ковш-печь (УКП) на заключительных этапах
рафинирования. На некоторых марках стали (Z092 и
S690QL) – в период вакуумирования. На плавках ис-
пользовали ФБ 20 с размером частиц 10–50 мм.
Выборочно (по 5 плавок каждой марки) опреде-
ляли степень усвоения бора и удельный расход не-
которых раскислителей. О окисленности металла в
период кристаллизации судили по содержанию в нем
кислоторастворимого алюминия [Alкр], кальция и ти-
тана – табл. 2.
О степени усвоения элементов раскислителей су-
дили по их удельному расходу из расчета на 0,01 %
их усвоения металлом. Это позволило исключить
влияние на этот показатель различных факторов, в
том числе марок стали, состава металлошихты, тех-
нологии разливки (серийность МНЛЗ) и др. Во избе-
жание этого, при расчете стандартной степени усво-
ения бора и титана (%) делали поправку на средний
выход жидкой стали в данной серии плавок [23].
Ниже приведены особенности микролегирования
анализируемых марок стали.
Как следует из представленных данных, на плав-
ках стали S690QL, А514В и 25Х2ГСБ микролегиро-
вание бором осуществлялось совместно с титаном,
алюминием и кальцием. Степень усвоения бора
Таблица 1
Характеристики наиболее востребованных борсодержащих (низколегированные Mn-содержащие
конструкционные) сталей
1. Марка стали 70MTLTV S690QL A514 Z092 16Х2ГСБ 25Х2ГСБ
2. Назначение Сварные конструк-
ции. Для сосудов,
работающих под
давлением
Для деталей,
подвергающих-
ся сильному из-
носу. Сварные
конструкции
Жаропрочная
безникелевая
сталь с преде-
лом текучести
700 МПа
Низколеги-
рованный
листовой
прокат
Аналог S690QL, горно-шахт-
ное оборудование, машино-
строение, сварные конструк-
ции
3. Потребите-
ли, (стандар-
ты)
Индия, США, Испа-
ния. (ASTM A516/
A516M, КМС 232-
001-2015)
Италия, Укра-
ина и Египет
(KMC01-15,
EN10025-
6:2004)
Украина, Еги-
пет, Израиль,
Турция. (США
ASTM A517/
A517M)
Италия. На
заводы «Ме-
тинвеста»
(KMC01-15,
ЕПП11-13,
950013-
0049)
Украины, Беларусь, Египет
Украина (KMC01-15, ТУ-У 27-1
- 26416904-201:2010)
4. Система ле-
гирования Mn, Ni, Nb, Ca, B Mn, Cr, Ni, Mo,
Ti, V, Ca, B
Mn, Cr, Mo, Ti,
V, Ca, B Mn, Cr, Ca, B Mn, Cr, Mo, Ti,
V, Ca, B
Mn, Cr, Ti,
V, B
5. Содержание,
%
N* 0,002/<0,007 0,002/<0,007 0,002/<0,006 0,002/<0,006 0,002/<0,007 н.д./ <0,006
B 0,001 0,0013 0,001 0,002 0,001 0,0018
Ti <0,005 0,015 0,015 <0,005 0,016 0,024
Са 0,0024 0,0018 0,0022 0,0015 0,0011 0,0016
Alк.р. 0,027 0,032 0,034 0,034 0,035 0,032
6. Расход бора,
%
кг/0,01% 68,83 31,8 31,05 59,14 77,2 34,44
кг/т стали 0,02 0,012 0,009 0,037 0,021 0,020
Степень усвое-
ния В, % 50 90 86,8 56,4 57 90
7. Внепечная
обработка АКП АКП+VD АКП+VD АКП+VD АКП АКП
8. Период
микролегиро-
вания бором
В конце рафиниро-
вания на АКП, со-
вместно с Al и Ca
На VD совмест-
но с Al, Ti и Са
На АКП до вво-
да последней
порции AL, Ti и
Ca перед VD
На VD со-
вместно с Al
и Са
В конце рафи-
нирования на
АКП, совмест-
но с Ti и Ca
(без Al)
В конце ра-
финирования
на АКП, со-
вместно с Al
и Ti
* на МНЛЗ/готовой стали
23ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 3-4 (298-299)
составляла более 86 %. Остаточное содержание [Alкр]
и [Ti] составляло 0,034 и 0,015 % соответственно.
При этом следует отметить, что высокая степень
усвоения бора не гарантировала высокое содер-
жание в металле «активного» бора. Возможно, его
часть пошла на образование нитридов.
При производстве стали 70MTLV и Z092 без ми-
кролегирования титаном, несмотря на относительно
высокий расход алюминия (0,027 и 0,034 %, соответ-
ственно) степень усвоения бора была почти в 2 раза
меньше.
На плавках стали 16Х2ГСБ, в которых микролеги-
рование бором и титаном осуществлялось без одно-
временного раскисления алюминием, степень усвое-
ния бора была также невелика.
По мнению авторов статьи, это связано с повы-
шенной жидкотекучестью шлака в период доводки на
агрегате ковш-печь (АКП). Расход плавикового шпата
на плавках 16Х2ГСБ составлял 2,6 кг/т. В то время
как на плавках стали 25Х2ГСБ не превышал 0,51 кг/т.
Последнее явилось причиной и более низкой степе-
ни усвоения бора на плавках стали 70MTLV и Z092, в
период доводки которых также использовали значи-
тельное количество плавикового шпата (1,2 и 1,3 кг/т).
Согласно действующей технологии, кусковой бор
вводится в металл сверху. При этом шлаковая фаза
оказывает значительное влияние на его усвоение.
Предварительный анализ показал необходимость
корректирования технологии раскисления и микроле-
гирования борсодержащих сталей.
Отработку режимов микролегирования бором
производили на основании данных 25 плавок стали
А514В. Более подробно технология производства
этой стали освещена в работе [23]. Ввод ферробо-
ра производили после полного раскисления металла
алюминием совместно с более сильными нитридоо-
бразующими элементами – титаном и кальцием.
На рис. 1 представлено влияние на степень усво-
ения бора кислоторастворимого алюминия в готовой
стали. Установлено, что в зависимости от раскислен-
ности металла степень усвоения бора колеблется в
широких пределах 58–90 %. Средняя степень усво-
ения бора на исследуемом массиве плавок – 86,8 %.
Анализ показал, что на основном массиве плавок
(более 75 %) степень усвоения бора составляет 60–
80 %, и только на 20 % от общего числа плавок она
превышает 80 %. Наиболее высокая степень усвое-
ния бора отмечалась на плавках, в металле которых
остаточное содержание кислоторастворимого алю-
миния составляло не менее 0,034 %, а содержание
титана – более 0,015 %. Это почти в два раза меньше
рекомендуемых значений при освоении этой стали
без использования современных средств внепечной
обработки [17].
Как показали результаты анализа, нестабиль-
ность степени усвоения обусловлена влиянием на
этот процесс технологии раскисления, в том числе
окисленности металла в период микролегирования и
содержания в нем «активного» титана. Ранее уста-
новлено [23], что степень усвоения титана зависит от
соотношения расходов алюминия и титана в период
микролегирования.
Для определения оптимального расхода этих эле-
ментов, которые должны повысить степень усвоения
Таблица 2
Удельный расход элементов при раскислении борсодержащих сталей
Марка
стали
Расход чистых элементов, кг*
Mn Si Al V Nb Ti Cr В
70MTLTV 3245/3087 1140/750 5 42/– – – 6,83/–
A514B 2933/2933 996/979 5452374 123/– – 56/– 1748/1748 3,10/–
S690QL 4526/4116 1308/1142 430/174 175/– – 79,8/– 1360/1360 4,14/–
Z092 4042/3884 975/864 509/130 – – – 1199/1122 12,42/–
16Х2ГСБ 2926/2926 918/918 560/470 104/– – 81/– 1591/1591 7,24/–
25Х2ГСБ 5754/5754 2712/2567 457/252 300/– – 108/108 2278/2278 6,21/–
*Числитель – общий расход элементов раскислителей, знаменатель – расход в стальковше
Марка
стали
Удельный расход элементов, кг/0,01 % (кг/т стали)
Mn Si Al V Nb Ti Cr В
70MTLTV 30,33/9.77 54,3/3,43 181/1,8 – 32/0,125 – – 68,83/0,020
А514В 31,88/8,78 38,3/2,98 160,3/1,8 34,22/0,369 – 37,2/0,16 37,18/5,23 31,05/0,0093
S690QL 38,69/14,16 48,46/4,09 110,33/1,34 33,06/0,55 – 53,2/0,24 38,85/4,25 31,8/0,012
Z092 34,54/12,31 46,42/2,93 115,79/1,53 – – – 41,34/3,6 59,14/0,037
16Х2ГСБ 32,15/7,5 36,74/2,35 127,26/1,43 31,51/0,27 31,51/0,27 50,75/0,21 39,78/4,076 72,22/0,021
25Х2ГСБ 35,52/16,56 41,09/7,8 114/1,3 36,59/0,86 – 46,87/0,31 39,28/6,59 34,44/0,018
24 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 3-4 (298-299)
бора, были проанализированы различные режимы
внепечной обработки указанных марок стали теку-
щего производства.
На рис. 2 и 3 показано, что с целью снижения угара
титана и, соответственно защиты бора от окисления и
нитридообразования, микролегирование бором сле-
дует осуществлять в конце раскисления при содержа-
нии в металле [Alкр] ≥ 0,020 %, совместно с последней
порцией алюминия при соотношении расходов алю-
миния и титана 1,0–1,2 ед. При этом расход ферро-
кальция должен составлять не менее 0,2 кг/т стали.
Если при выплавке борсодержащих сталей пред-
усмотрена операция вакуумирования, то микролеги-
рование бором следует осуществлять там.
На основе полученных результатов могут быть
скорректированы режимы внепечной обработки дру-
гих типов борсодержащих сталей, в том числе уточ-
нены расходы и последовательность микролегирова-
ния металла алюминием, титаном и бором.
Для стали S690QL микролегирование бором на
VD, в соответствии с данными рекомендациями, по-
зволит снизить расход феррокальция почти в 2, а
ферротитана в 1,4 раза за счет повышения степени
усвоения бора на 20–30 % .
Выводы
Разработана и внедрена технология микролеги-
рования стали кусковым ферробором низколегиро-
ванной конструкционной стали, позволяющая полу-
чить стабильно высокую степень его усвоения на
уровне 80–90 %.
Для увеличения степени усвоения бора при его
содержании в готовом металле 0,001–0,002 % микро-
легирование ферробором следует осуществлять в
конце рафинирования на УКП или VD совместно с
алюминием и титаном. При этом остаточное содер-
жание этих элементов в готовом металле должно со-
ставлять не менее 0,034 и 0,015 %, соответственно,
а в период микролегирования расход феррокальция
должен быть не менее 0,2 кг/ т стали.
Предлагаемая технология позволяет сократить
расход раскислителей и легирующих при сохранении
качественных показателей стали.
Влияние раскисленности готовой стали на степень усвоение бора при выплавке стали А514В: а – прямая – сред-
нее содержание титана – 0,015 %; б – А514В (I при [Ti] – 0,015 %), Z092 (II – без микролегирования [Ti]) и S690 (III – микро-
легирование VD)
Рис. 1.
Значительное влияние на эффективность микро-
легирования бором оказывает физическое состоя-
ние покровного шлака. Следует избегать формирова-
ния жидкоподвижных шлаков на основе плавикового
шпата.
Влияние раскисленности металла перед микроле-
гированием на степень усвоения титана
Влияние соотношения расходов вводимых одно-
временно алюминия и титана на степень усвоения бора.
Сталь А514В
Рис. 2.
Рис. 3.
ба
25ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 3-4 (298-299)
1. Бор, кальций, ниобий и цирконий в чугуне и стали / Пер. с англ., под редакцией С. М. Винарова. – М.: Металлургиздат,
1961. – 174 с.
2. Лякишев И. П., Плинер Ю. А., Лаппо С. И. Борсодержащие стали и сплавы. – М. : Металлургия, 1986. – 191 с.
3. Гольдштейн Я. Е., Мизин В. Г. Модифицирование и микролегирование чугуна и стали. – М.: Металлургия, 1986. – 272 с.
4. Браун М. П. Микролегирование стали. – Киев: Наук. думка, 1982. – 303 с.
5. Бобкова О. С., Свистунова Т. В. Воздействие бора на свойства расплавов и структурообразование сталей и сплавов
на основе железа и никеля // ФГУП ЦНИИчермет им И. П. Бардина, журнал Металлург. – 2008. – № 3. – С. 56–60.
6. Heckmann C. J., Ormston D., Grimpe F. Development of low carbon Nb-Ti – B microalloyed steels for high strength large
diameter linepipe // Ironmaking and Steelmaking. – 2005. – Vol. 32. – № 4. – P. 337–371.
7. Бабенко А. А., Жучков В. И., Смирнов Л. А. и др. Исследование и разработка комплексной технологии производства
низкоуглеродистой борсодержащей стали с низким содержанием серы // Сталь. – 2015. – № 11. – С. 48–50.
8. Троцан А. И., Харлашин П. С., Бродецкий И. Л. и др. Модифицирующее и микролегирующее действие комплексних
модификаторов в стали // Металл и литье Украины. – 2000. – № 3–4. – С. 23–25.
9. Барадынцева Е. А., Глазунова Н. А., Роговцева О. В. Влияние микролегирования бором на прокаливаемость сталей //
Литье и металлургия. – 2016. – № 3. – С. 70–74.
10. Дергач А. Т. Влияние бора на микроструктуру и свойства труб из низкоуглеродистой аустенитной хромоникелевой
стали // Вопросы атомной науки и техники. – 2005. – № 5. – С. 80–86.
11. Энжинир С. Й., Финклер Х., Гульден Х. и др. Сталь с 1 % хрома и бором для высокопрочных болтов // Черные метал-
лы. – 1990. – № 1. – С. 34–40.
12. Литвиненко Д. А. Бор в малоуглеродистой стали для глубокой штамповки // Сталь. – 1964. – № 4. – С. 357–361.
13. Кижнер М., Сычков А. Б., Шекшеев М. А. Малашкин С. О., Камалова Г. Я. Влияние металлургических факторов и тер-
мической обработки на структуру катанки под металлокорд // Вестник МГТУ. – 2016. – № 2. –С. 83–91.
14. Парусов В. В., Сычков А. Б., Деревянченко И. В., Жигарев М. А. Новое применение бора в металлургии // Вестник
МГТУ. – 2005. – № 2. – С. 15–17.
15. Богданов И. А., Сычков Л. Б., Деревянченко И. В. Разработка и освоение борсодержащих сталей // Металлург. –
1999. – № 2. – С. 29–30.
16. Ярошевская Е. С., Быковский С. В., Морозов В. Б. Повышение степени усвоения титана и бора // Сталь. – 1992. –
№ 8. – С. 26–29.
17. Бобылев М. В., Носоченко О. В., Мельник С. Г. и др. Освоение производства термоулучшенного листа толщиной до
40 мм из высокопрочной борсодержащей стали типа 20ХГМФТР с гарантированным комплексом и др. // Металл и ли-
тье Украины. – 1998. – № 7–8. – С. 6–8.
18. Манашев И. Р., Шатохин И. М., Зиатдинов М. Х., Бигеев В. А. Особенности микролегирования стали бором и новым
материалом – боридом ферротитана // Сталь, 2009. – С. 34–38.
19. Михайлов Г. Г., Макровец Л. А., Смирнов Л. А. Термодинамический анализ реакций взаимодействия // Вестник ЮУр-
ГУ. – Серия «Металлургия». – 2015. – Т. 15. – № 2. – С. 5–12.
20. Камкина Л. В., Манидин В. С., Пройдак С. В. Физико-химические и технологические особенности производства эко-
номнолегированных борсодержащих сталей // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2015. – № 6. –
С. 19–23.
21. Зорин А. И., Подкорытов А. Л., Захаров В. Б. и др. Производство борсодержащих марок стали с регламентированным
содержанием серы в условиях ЧМК // Металлург. – 2005. – № 1. – С. 10–14.
22. Бобылев М. В., Курдюков А. А., Носоченко О. В. и др. Повышение эффективности легирования бором стали для тер-
моулучшенных толстых листов производства ОАО «МК «Азовсталь» // Сталь. – 1998. – № 4. – С. 55–57.
23. Назюта Л. Ю. Влияние технологии раскисления на степень усвоения титана при выплавке низколегированных ста-
лей // Бюллетень НТИ «Черная металлургия». – 2016. – № 7. – С. 47–51.
ЛИТЕРАТУРА
1. Vinarov, S.M. (Ed.) (1961). Bor, kal’tsii, niobii i tsirkonii v chugune i stali [Boron, calcium, niobium and zirconium in cast iron
and steel, transl. from English]. Moscow: Metallurgizdat, 174 p. [in Russian].
2. Liakishev, I.P., Pliner, Yu.A., Lappo, S.I. (1986). Borsoderzhashchie stali i splavy [Boron-containing steels and alloys]. Moscow:
Metallurgiia, 191 p. [in Russian].
3. Gol’dshtein, Ya.E., Mizin, V.G. (1986). Modifitsirovanie i mikrolegirovanie chuguna i stali [Modification and microalloying of
cast iron and steel]. Moscow: Metallurgiia, 272 p. [in Russian].
4. Braun, M.P. (1982). Mikrolegirovanie stali [Microalloying of steel]. Kiev: Nauk. dumka, 303 p. [in Russian].
5. Bobkova, O.S., Svistunova, T.V. (2008). Vozdeistvie bora na svoistva rasplavov i strukturoobrazovanie stalei i splavov na
osnove zheleza i nikelia [Effect of boron on the properties of melts and the formation of steels and alloys based on iron and
nickel]. FGUP TsNIIchermet im. I. P. Bardina, zhurnal “Metallurg”, no. 3, pp. 56–60. [in Russian].
6. Heckmann, C.J., Ormston, D., Grimpe, F. (2005). Development of low carbon Nb-Ti-B microalloyed steels for high strength
large diameter linepipe. Ironmaking and Steelmaking, Vol. 32, no. 4, pp.337–371 [in English].
REFERENCES
26 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 3-4 (298-299)
7. Babenko, A.A., Zhuchkov, V.I., Smirnov, L.A. et al. (2015). Issledovanie i razrabotka kompleksnoi tekhnologii proizvodstva
nizkouglerodistoi borsoderzhashchei stali s nizkim soderzhaniem sery [Research and development of an integrated technology
for the production of low-carbon boron-bearing steel with a low sulfur content]. Stal’, no. 11, pp. 48–50 [in Russian].
8. Trotsan, A.A., Kharlashin, P.S., Brodetskii, I.L. et al. (2000). Modifitsiruiushchee i mikrolegiruyushchee deistvie kompleksnikh
modifikatorov v stali [Modifying and microalloying action of complex modifiers in steel]. Metall and lit’e Ukrainy, no. 3–4,
pp. 23–25 [in Russian].
9. Baradyntseva, E.A., Glazunova, N.A., Rogovtseva, O.V. (2016). Vliianie mikrolegirovaniia borom na prokalivaemost’ stalei
[Effect of microalloying by boron on the hardenability of steels]. Lit’e i metallurgiia, no. 3, pp. 70–74 [in Russian].
10. Dergach, A.T. (2005). Vliianie bora na mikrostrukturu i svoistva trub iz nizkouglerodistoi austenitnoi khromonikelevoi stali
[Effect of boron on the microstructure and properties of pipes from low-carbon austenitic chromium-nickel steel]. Voprosy
atomnoi nauki I tekhniki, no. 5, pp. 80–86 [in Russian].
11. Enginir, S.Y., Finkler, H., Gul’den, H. et al. (1990). Stal’ s 1 % khroma i borom dlia vysokoprochnykh boltov [Steel with 1 %
chromium and boron for high strength bolts]. Chernye metally, no. 1, pp. 34–40 [in Russian].
12. Litvinenko, D.A. (1964). Bor v malouglerodistoi stali dlia glubokoi shtampovki [Boron in low-carbon steel for deep stamping].
Stal’, no. 4, pp. 357–361 [in Russian].
13. Kizhner, M., Sychkov, A.B., Sheksheev, M.A., Malashkin, S.O., Kamalova, G. a. (2016). Vliianie metallurgicheskikh faktorov i
termicheskoi obrabotki na strukturu katanki pod metallokord [Influence of metallurgical factors and heat treatment on the wire
rod structure for metal cord]. Vestnik MGTU, no. 2, pp. 83–91 [in Russian].
14. Parusov, V.V., Sychkov, A.B., Derevianchenko, I.V., Zhigarev, M.A. (2005). Novoe primenenie bora v metallurgii [New
application of boron in metallurgy]. Vestnik MGTU, no. 2, pp. 15–17 [in Russian].
15. Bogdanov, I.A., Sychkov, L.B., Derevianchenko, I.V. (1999). Razrabotka i osvoenie borsoderzhashchikh stalei [Development
of boron-containing steels]. Metallurg, no. 2, pp. 29–30 [in Russian].
16. Yaroshevskaia, E.S., Bykovskii, S.V., Morozov, V.B. (1992). Povyshenie stepeni usvoeniia titana i bora [Increase in the degree
of assimilation of titanium and boron]. Stal’, no. 8, pp. 26–29 [in Russian].
17. Bobylev, M.V., Nosochenko, O.V., Mel’nik, S.G. et al. (1998). Osvoenie proizvodstva termouluchshennogo lista tolshchinoi
do 40 mm iz vysokoprochnoi borsoderzhashchei stali tipa 20KHGMFTR s garantirovannym kompleksom i dr. [Mastering the
production of heat-treated sheet thickness of up to 40 mm from high-strength boron-containing steel type 20ХГМФТР with
guaranteed complex, etc.]. Metall I lit’e Ukrainy, no. 7–8, pp. 6–8 [in Russian].
18. Manashev, I.R., Shatokhin, I.M., Ziatdinov, M.Kh., Bigeev, V.A. (2009). Osobennosti mikrolegirovaniia stali borom i novym
materialom – boridom ferrotitana [Features of microalloying of steel by boron and a new material – boride of ferrotitanium].
Stal’, pp. 34–38 [in Russian].
19. Mikhailov, G.G., Makrovets, L.A., Smirnov, L.A. (2015). Termodinamicheskii analiz reaktsii vzaimodeistviia [Thermodynamic
analysis of interaction reactions]. Vestnik YuUrGU, seriia “Metallurgiia”, Vol. 15, no. 2, pp. 5–12 [in Russian].
20. Kamkina, L.V., Manidin, V.S., Proidak, S.V. (2015). Fiziko-khimicheskie i tekhnologicheskie osobennosti proizvodstva
ekonomnolegirovannykh borsoderzhashchikh stalei [Physicochemical and technological features of production of economically
alloyed boron-containing steels]. Metallurgicheskaia i gornorudnaia promyshlennost’, no. 6, pp.19–23 [in Russian].
21. Zorin, A.I., Podkorytov, A.L., Zakharov, V.B. et al. (2005). Proizvodstvo borsoderzhashchikh marok stali s reglamentirovannym
soderzhaniem sery v usloviiah CHMK [Production of boron-bearing steel grades with a regulated sulfur content in the CMP].
Metallurg, no. 1, pp.10–14 [in Russian].
22. Bobylev, M.V., Kurdiukov, A.A., Nosochenko, O.V. et al. (1998). Povyshenie effektivnosti legirovaniia borom stali dlia
termouluchshennykh tolstykh listov proizvodstva OAO «MK «Azovstal’» [Increasing the efficiency of alloying with boron steel
for thermally improved thick sheets produced by JSC «MK» Azovstal «]. Stal’, no. 4, pp. 55–57 [in Russian].
23. Naziuta, L.Yu. (2016). Vliianie tekhnologii raskisleniia na stepen’ usvoeniia titana pri vyplavke nizkolegirovannykh stalei
[Influence of deoxidation technology on the degree of titanium assimilation in the smelting of low-alloy steels] Biulleten’ NTI
“Chernaia metallurgiia”, no. 7, pp. 47–51 [in Russian].
В умовах ПРАТ «МК«Азовсталь» проаналізовано динаміку і структуру виробництва боровмісних сталей, розглянуто
існуючу технологію мікролегування бором низьковуглецевих конструкційних сталей. Показано, що ступінь засвоєння
бору при використанні ферробору ФБ 20 з розміром частинок 10–50 мм коливається в широких межах 50–90 %
Анотація
Л. Ю. Назюта1, д-р техн. наук, професор; Л. С. Тихонюк2, нач. техн.
відділу; І. М. Костиря3, пров. інженер; Ю. В. Хавалиць1, майстер в/н,
e-mail: uliya1981havalic@gmail.com
1ДВНЗ Приазовський державний технічний університет, Маріуполь
2ПРАТ ММКІ ТОВ «Метінвест», Маріуполь
3ПРАТ «МК «АЗОВСТАЛЬ», Маріуполь
Особливості мікролегування бором при виплавці низьколегованих конструкційних
сталей
27ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 3-4 (298-299)
Ключові слова Боровмісна сталь, розкислення, модифікування, мікролегування, рівень засвоєння.
In the conditions of PJSC "MK "Azovstal" the dynamics and structure of production of boron-containing steels are analyzed,
the existing technology of microalloying by boron of low-carbon structural steels is considered. It is shown that the degree
of boron assimilation using a ferroboron FB 20 with a particle size of 10–50 mm varies within a wide range of 50–90 % and
depends on the doping system, the oxidation of the metal, and the flow rate of the nitride-forming elements (titanium) during
the microalloying period.
It was found that to increase the degree of boron assimilation, micro-ferroboration by ferroborem should be carried out at the
end of the out-of-furnace refining by ladle–furnace unit (LFU) (or vacuum degasser VD) together with aluminum and titanium.
In this case, the residual content of these elements in the metal should be not less than 0.034 and 0.015 %, respectively,
and during the microalloying the consumption of ferrocalcium should be not less than 0.2 kg/t of steel. This will stabilize the
process and increase the digestion of boron up to 90–93 %.
Boron-containing steel, deoxidation, modifying, microalloying, degree of assimilation.Keywords
Поступила 17.04.18
Summary L. Yu. Naziuta1, Doctor of Engineering Sciences, Professor;
L. S. Tykhoniuk2, Head of Technical Department; I. N. Kostyria3, Leading
Engineer; Yu. V. Khavalits1, Master of Production Training, e-mail:
uliya1981havalic@gmail.com
1SHEI “Pryazovskyi State Technical University”, Mariupol
2PJSC “Ilyich Iron and Steel Works”, Mariupol
3PJSC “Azovstal Iron and Steel Works”, Mariupol
Features of microalloying with boron during smelting of low-alloy structural steels
і залежить від системи легування, окислення металу, а також витрати нітридотвірних елементів (титану) в період
мікролегування.
Встановлено, що для збільшення ступеня засвоєння бору мiкролегування ферробором слід здійснювати в кінці
позапічного рафінування на установці ківш-піч (УКП) (або вакууматорі VD) спільно з алюмінієм і титаном. При цьому
залишковий вміст цих елементів в металі має становити не менше 0,034 і 0,015 %, відповідно, а в період мікролегування
витрата феррокальція повинна бути не менше 0,2 кг/т сталі. Це дозволить стабілізувати процес і підвищити ступінь
засвоєння бору до 90–93 %.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-166504 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2077-1304 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:11:41Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Назюта, Л.Ю. Тихонюк, Л.С. Костыря, И.Н. Хавалиц, Ю.В. 2020-02-24T20:37:03Z 2020-02-24T20:37:03Z 2018 Особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных стале / Л.Ю. Назюта, Л.С. Тихонюк, И.Н. Костыря, Ю.В. Хавалиц // Металл и литье Украины. — 2018. — № 3-4 (298-299). — С. 18-27. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/166504 669.046.554 В условиях ЧАО «МК «Азовсталь» проанализированы динамика и структура производства борсодержащих сталей, рассмотрена существующая технология микролегирования бором низкоуглеродистых конструкционных сталей. Показано, что степень усвоения бора при использовании ферробора ФБ 20 с размером частиц 10–50 мм колеблется в широких пределах 50–90 % и зависит от системы легирования, окисленности металла, а также расхода нитридообразующих элементов (титана) в период микролегирования. Установлено, что для увеличения степени усвоения бора микролегирование ферробором следует осуществлять в конце внепечного рафинирования на установке ковш-печь (УКП) (или вакууматоре VD) совместно с алюминием и титаном. При этом остаточное содержание этих элементов в металле должно составлять не менее 0,034 и 0,015 %, соответственно, а в период микролегирования расход феррокальция должен быть не менее 0,2 кг/т стали. Это позволит стабилизировать процесс и повысить степень усвоения бора до 90–93 %. В умовах ПРАТ «МК«Азовсталь» проаналізовано динаміку і структуру виробництва боровмісних сталей, розглянуто існуючу технологію мікролегування бором низьковуглецевих конструкційних сталей. Показано, що ступінь засвоєння бору при використанні ферробору ФБ 20 з розміром частинок 10–50 мм коливається в широких межах 50–90 % і залежить від системи легування, окислення металу, а також витрати нітридотвірних елементів (титану) в період мікролегування. Встановлено, що для збільшення ступеня засвоєння бору мiкролегування ферробором слід здійснювати в кінці позапічного рафінування на установці ківш-піч (УКП) (або вакууматорі VD) спільно з алюмінієм і титаном. При цьому залишковий вміст цих елементів в металі має становити не менше 0,034 і 0,015 %, відповідно, а в період мікролегування витрата феррокальція повинна бути не менше 0,2 кг/т сталі. Це дозволить стабілізувати процес і підвищити ступінь засвоєння бору до 90–93 %. In the conditions of PJSC "MK "Azovstal" the dynamics and structure of production of boron-containing steels are analyzed, the existing technology of microalloying by boron of low-carbon structural steels is considered. It is shown that the degree of boron assimilation using a ferroboron FB 20 with a particle size of 10–50 mm varies within a wide range of 50–90 % and depends on the doping system, the oxidation of the metal, and the flow rate of the nitride-forming elements (titanium) during the microalloying period. It was found that to increase the degree of boron assimilation, micro-ferroboration by ferroborem should be carried out at the end of the out-of-furnace refining by ladle–furnace unit (LFU) (or vacuum degasser VD) together with aluminum and titanium. In this case, the residual content of these elements in the metal should be not less than 0.034 and 0.015 %, respectively, and during the microalloying the consumption of ferrocalcium should be not less than 0.2 kg/t of steel. This will stabilize the process and increase the digestion of boron up to 90–93 %. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных сталей Особливості мікролегування бором при виплавці низьколегованих конструкційних сталей Features of microalloying with boron during smelting of low-all oy structural steels Article published earlier |
| spellingShingle | Особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных сталей Назюта, Л.Ю. Тихонюк, Л.С. Костыря, И.Н. Хавалиц, Ю.В. |
| title | Особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных сталей |
| title_alt | Особливості мікролегування бором при виплавці низьколегованих конструкційних сталей Features of microalloying with boron during smelting of low-all oy structural steels |
| title_full | Особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных сталей |
| title_fullStr | Особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных сталей |
| title_full_unstemmed | Особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных сталей |
| title_short | Особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных сталей |
| title_sort | особенности микролегирования бором при выплавке низколегированных конструкционных сталей |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/166504 |
| work_keys_str_mv | AT nazûtalû osobennostimikrolegirovaniâboromprivyplavkenizkolegirovannyhkonstrukcionnyhstalei AT tihonûkls osobennostimikrolegirovaniâboromprivyplavkenizkolegirovannyhkonstrukcionnyhstalei AT kostyrâin osobennostimikrolegirovaniâboromprivyplavkenizkolegirovannyhkonstrukcionnyhstalei AT havalicûv osobennostimikrolegirovaniâboromprivyplavkenizkolegirovannyhkonstrukcionnyhstalei AT nazûtalû osoblivostímíkroleguvannâborompriviplavcínizʹkolegovanihkonstrukcíinihstalei AT tihonûkls osoblivostímíkroleguvannâborompriviplavcínizʹkolegovanihkonstrukcíinihstalei AT kostyrâin osoblivostímíkroleguvannâborompriviplavcínizʹkolegovanihkonstrukcíinihstalei AT havalicûv osoblivostímíkroleguvannâborompriviplavcínizʹkolegovanihkonstrukcíinihstalei AT nazûtalû featuresofmicroalloyingwithboronduringsmeltingoflowalloystructuralsteels AT tihonûkls featuresofmicroalloyingwithboronduringsmeltingoflowalloystructuralsteels AT kostyrâin featuresofmicroalloyingwithboronduringsmeltingoflowalloystructuralsteels AT havalicûv featuresofmicroalloyingwithboronduringsmeltingoflowalloystructuralsteels |