Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ИЗУЧЕНИЕ МЕЖФАЗНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ БОРА МЕЖДУ БОРСОДЕРЖАЩИМ ОКСИДОМ И МЕТАЛЛОМ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-140-144

Полный текст:

Аннотация

С применением программного комплекса HSC 6.1 Chemistry (Outokumpu) проведены термодинамические расчеты по изучению влияния кремния (0,1 – 0,8 %), алюминия (0,005 %) и углерода (0,1 %), содержащихся в металле, на процесс восстановления бора из шлака основностью 5 в диапазоне температур 1400 – 1700 °С. Эксперименты по межфазному распределению бора между шлаком системы СаО – SiО2 – MgO – Al2O3 – B2O3 и металлом проводили в высокотемпературной печи электросопротивления Таммана. Использовали низкоуглеродистую сталь с различным содержанием кремния. Результаты термодинамического моделирования и экспериментальные данные показали принципиальную возможность осуществления прямого микролегирования стали бором за счет его восстановления кремнием, присутствующим в металле. Теоретически обоснован и экспериментально изучен процесс восстановления бора кремнием из шлака. Полученные при термодинамическом моделировании результаты свидетельствуют о термодинамической возможности восстановления бора из оксидной системы СаО – SiО2 – MgO – Al2O3 – B2O3 кремнием несмотря на его низкую (0,1 – 0,8 %) концентрацию в металле. При этом увеличение исходного содержания кремния в стали приводит к повышению концентрации восстановленного бора в металле. Приведены результаты, характеризующие влияние содержания кремния и температуры металла на содержание бора в стали. Показано, что выдержка металла под шлаком, содержащим 4,3 % B2O3 , сопровождается восстановлением бора. Основным восстановителем бора является кремний, содержание которого в металле после опыта снижается на 15 – 22 %. При этом в образце стали с повышенной концентрацией кремния содержится большее количество бора. Коэффициент усвоения бора составил от 5,8 до 6,9 %, что принципиально коррелирует с результатами термодинамического моделирования. Концентрацию бора в металле можно регулировать изменением температуры процесса и изменением содержания в стали кремния. Результаты исследований могут быть использованы при разработке технологии процесса прямого микролегирования стали бором.

Об авторах

А. В. Сычев
Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук
Россия
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник, группа Советника РАН


В. А. Салина
Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук
Россия
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник, группа Советника РАН


А. А. Бабенко
Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук
Россия
Доктор технических наук, главный научный сотрудник, лаборатория пирометаллургии цветных металлов


В. И. Жучков
Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук
Россия
Доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, группа Советника РАН


Список литературы

1. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Лаппо С.И. Борсодержащие стали и сплавы. – М.: Металлургия, 1986. – 192 с.

2. Ершов Г.С., Бычков Ю.Б. Физико-химические основы рационального легирования стали и сплавов. – М.: Металлургия, 1982. – 360 с.

3. Heckmann C.J., Ormston D., Grimpe F. etс. Development of low carbon Nb-Ti-B microalloyed steels for high strength large diameter linepipe // Iron and Steelmaking. 2005. No. 4. P. 57 – 60.

4. Асахи Х., Хаара Т., Тзуру Е. и др. Разработка ультравысокопрочных труб X120 UEO. – В сб. докладов Международного семинара «Современные стали для газонефтепроводных труб, проблемы и перспективы». – М.: Металлургиздат, 2006. С. 123 – 130.

5. Кобяков К.В., Невар Н.Ф. Исследование влияния легирования бором на свойства железоуглеродистых сплавов // Литье и металлургия. 2014. № 1 (74). С. 105 – 107.

6. Гольдштейн Я.Е., Мизин В.Г. Модифицирование и микролегирование чугуна и стали. – М.: Металлургия, 1986. – 272 c.

7. Колбасников Н.Г., Матвеев М.А. Исследование влияния бора на высокотемпературную пластичность микролегированных сталей // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. Металлургия и материаловедение. 2016. № 1 (238). С. 129 – 135.

8. Потапов А.И. Исследование процессов микролегирования стали бором с целью совершенствования технологии производства борсодержащей стали: Автореф. дис. … канд. техн. наук, 2013. – 27 с.

9. Upadhyaya N., Pujara M.G., Sakthivelb T. etc. Effect of Addition of Boron and Nitrogen on the Corrosion Resistance of Modified 9Cr-1Mo Ferritic Steel // Procedia Engineering. 2014. No. 86. P. 606 – 614.

10. Zhang Ya-long, Zhang Ying-yi1, Yang Fei-hua2, Zhang Zuotai. Effect of alloying elements (Sb, B) on recrystallization and oxidation of Mn-containing IF steel // Journal of iron and steel research, international. 2013. Vol. 20. No. 3. P. 39 – 44.

11. Wang H., Zhang T., Zhu H. etc. Effect of В2О3 on melting temperature, viscosity and desulfurization capacity of CaO-based refining flux // ISIJ International. 2011. Vol. 51. No. 5. P. 702 – 706.

12. Kyung Chul Choa, Dong Jun Munb, Yang Mo Koob, Jae Sang Leeb. Effect of niobium and titanium addition on the hot ductility of boron containing steel // Materials Science and Engineering A. 2011. Vol. 528. P. 3556 – 3561.

13. Loґpez-Chipresa E., Mejıґa I., Maldonado C. etc. Hot flow behavior of boron microalloyed steels // Materials Science and Engineering A. 2008. Vol. 480. P. 49 – 55.

14. Stumpf W., Banks K. The hot working characteristics of boron bearing and conventional low carbon steel // Materials Science and Engineering A. 2006. Vol. 418. P. 86 – 94.

15. Степанов А.И., Бабенко А.А., Сычев А.В. и др. Отработка технологии микролегирования стали бором с использованием ферросиликобора // Металлург. 2014. № 7. С. 50 – 52.

16. Bedolla-Jacuinde A., Guerra F.V., Rainforth M. etc. Sliding wear behavior of austempered ductile iron microalloyed with boron // Wear. 2015. Vol. 330-331. P. 23 – 31.

17. Коновалов Р.П. Слиток кипящей стали. – М.: Металлургия, 1986. – 176 с.

18. Yang Zhong-dong, Liu Su-lan, LI Ze-fu, Xue Xiang-xin. Oxidation of Silicon and Boron in Boron Containing Molten Iron // Jornal of iron and steel research, international. 2007. No. 14(6). P. 32 – 36.

19. Жучков В.И., Акбердин А.А., Ватолин Н.А. и др. Применение борсодержащих материалов в металлургии // Электрометаллургия. 2011. № 3. С. 25 – 29.

20. 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.

21. Roine A. Outokumpu HSC Chemistry for Windows. Chemical reactions and Equilibrium software with extensive thermochemical database. – Pori: Outokumpu research OY, 2002.


Для цитирования:


Сычев А.В., Салина В.А., Бабенко А.А., Жучков В.И. ИЗУЧЕНИЕ МЕЖФАЗНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ БОРА МЕЖДУ БОРСОДЕРЖАЩИМ ОКСИДОМ И МЕТАЛЛОМ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(2):140-144. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-140-144

For citation:


Sychev A.V., Salina V.A., Babenko A.A., Zhuchkov V.I. RESEARCH OF THE BORON INTERFACIAL DISTRIBUTION BETWEEN BORON-BEARING OXIDE AND METAL. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(2):140-144. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-140-144

Просмотров: 181


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)