Перспективы использования бора в металлургии. Сообщение 1

В серии статей, состоящей из двух сообщений, на основании литературных и собственных данных изучено влияние бора на характеристики процессов всех стадий металлургического передела: от агломерации, выплавки чугуна и ферросплавов, до производства стали, а также воздействие бора на свойства получаемого шлака и металла. Для интенсификации процесса упрочнения окатышей на стадии жидкофазного спекания и улучшения металлургических свойств достаточно наличия в них 0,20 ‒ 0,35 % оксида бора. По данным лабораторных исследований, наличие в окатышах оксида бора повышает их прочность на сжатие в 1,5 ‒ 1,7 раза, горячую прочность ‒ в 3 ‒ 4 раза. При изучении механизма и кинетики удаления серы показано, что присутствие борного ангидрида значительно ускоряет процессы десульфурации окатышей и смещает их интенсивное протекание в область более низких температур (1050 ‒ 1100 °С). Для повышения прочностных характеристик агломерата возможна добавка в шихту В₂О₃ . Исследования показали, что ввод 0,44 % В₂О₃ приводит к снижению содержания мелочи (0 ‒ 5 мм) в 1,5 раза по сравнению с базовым образцом и не влияет на истираемость агломерата. Использование борсодержащих окатышей в доменной плавке позволило без технологических осложнений увеличить основность конечного шлака с 1,10 до 1,16, в связи с чем коэффициент распределения серы возрос с 48 до 74. Благодаря этому произошло снижение содержания серы в чугуне на 0,005 %. На основании приведенных теоретических, лабораторно-экспериментальных и промышленных данных показана возможность за счет использования бора и его соединений в процессах подготовки и металлургической переработки рудных материалов повысить технико-экономические показатели производства и качество окатышей, агломератов и чугуна.

1. Еремин Н.И. Неметаллические полезные ископаемые. М.: Издательтво Московского Университета, 2004. 444 с.

2. Романюк Т.В., Ткачев А.В. Геодинамический сценарий формирования крупнейших мировых миоцен-четвертичных борлитиеносных провинций. М.: Светоч-Плюс, 2010. 304 с.

3. Flethcer J.G., Glasser F.P. Phase relations in system CaO–B2O3–SiO2 // Journal of Materials Science. 1993. Vol. 28. No. 10. P. 2677‒2686. https://doi.org/10.1007/BF00356203

4. Ghose A., Chopra S., Young J.F. Microstructural characterization of doped dicalcium silicate polymorphs // Journal of Materials Science. 1983. Vol. 18. No. 10. P. 2905‒2914. https://doi.org/10.1007/BF00700771

5. Zayakin O.V., Kel’ I.N. Promising directions for the stabilization of ferroalloy production slags // Materials Science Forum. 2019. No. 946. Р. 401‒405. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.946.401

6. Заякин О.В., Статных Р.Н., Жучков В.И. Изучение возможности получения неразлагающегося шлака при производстве низкоуглеродистого феррохрома // Металлург. 2018. № 9. С. 25‒29.

7. Murari F.D., da Costa e Silva A.L.V., de Avillez R.R. Cold-rolled multiphase boron steels: microstructure and mechanical properties // Journal of Materials Research and Technology. 2015. Vol. 4. No. 2. P. 191–196. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2014.12.001

8. Mejia I., Bedolla-Jacuinde A., Maldonado C., Cabrera J.M. Hot ductility behavior of a low carbon advanced high strength steel (AHSS) microalloyed with boron // Materials Science and Engineering: A. 2011. Vol. 528. No. 13‒14. P. 4468–4474. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.02.040

9. Chown L.H., Cornish L.A. Investigation of hot ductility in Al-killed boron steels // Materials Science and Engineering: A. 2008. Vol. 494. No. 1‒2. P. 263–275. https://doi.org/10.1016/j.msea.2008.04.026

10. Asahi H. Overview of development and commercialization of X120 ultra-high strength UOE linepipe // Int. Symp. on Microalloyed Steels for the Oil and Gas Industry. Japan, 2007. P. 281‒293.

11. Upadhyay N., Pujar M.G., Sakthivel T., Mallika C., Laha K., Mudali U.K. Effect of addition of boron and nitrogen on the corrosion resistance of modified 9Cr-1Mo ferritic steel // Procedia Engineering. 2014. Vol. 86. P. 606‒614. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.11.086

12. Fujishiro T., Hara T., Terada E. etc. Application of B-added low carbon bainiti steels to heavy wall X80 UOE line pipe ultralow temperature use // Dzairo to Prosesu CAMP ISIJ. 2009. No. 22. P. 640.

13. Аsahi H. Development of high grade OCTG and linepipe by utilizing boron addition // Dzairo to Prosesu CAMP ISIJ. 2009. No. 22. P. 639.

14. Ким А.С., Заякин О.В., Акбердин А.А., Концевой Ю.В. Получение и применение новых комплексных борсодержащих ферросплавов // Электрометаллургия. 2009. № 12. С. 21‒24.

15. Жучков В.И., Акбердин А.А., Ватолин Н.А., Леонтьев Л.И., Заякин О.В., Ким А.С., Конуров У.К. Применение борсодержащих материалов в металлургии // Электрометаллургия. 2011. № 3. С. 25‒29.

16. Naderi M., Ketabchi M., Abbasi M., Bleck W. Analysis of microstructure and mechanical properties of different hot stamped B-bearing steels // Steel Research International. 2010. Vol. 81. No. 3. P. 216–223. https://doi.org/10.1002/srin.200900125

17. Fletcher J.G., Glasser F.P. Phase relations in the system CaO–B2O3–SiO2 // Journal of Material Science. 1993. Vol. 28. No. 10. P. 2677–2686. https://doi.org/10.1007/BF00356203

18. Durinck D., Arnout S., Mertens G., Boydens E., Jones P.T., Elsen J., Blanpain B., Wollants P. Borate distribution in stabilized stainlesssteel slag // Journal of American Ceramic Society. 2008. Vol. 91 No. 2. P. 548–554. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2007.02147.x

19. Seki A., Aso Y., Okubo M., Sudo F., Ishizaka K. Development of dusting prevention stabilizer for stainless steel slag // Kawasaki Steel Technical Report. 1986. Vol. 15. Р. 16‒21.

20. Pontikes Y., Jones P.T., Geysen D., Blanpain B. Options to prevent dicalcium silicate–driven disintegration of stainless steel slags // Archives of Metallurgy and Materials. 2010. Vol. 55. No. 4. P. 1169–1172. https://doi.org/10.2478/v10172-010-0020-6

21. Ефименко Г.Г., Ковалев Д.А. Состояние, проблемы и перспективы подготовки железорудного сырья для металлургического передела // Труды Международной конференции «Теория и практика производства чугуна», 24 – 27 мая 2004 г., Кривой Рог. Кривой Рог: Издательство КГГМК «Криворожсталь», 2004. С. 27‒37.

22. Утков В.А. Высокоосновной агломерат. М.: Металлургия, 1977. 156 с.

23. Есенжулов А.Б., Островский Я.И., Афанасьев В.И., Заякин О.В., Жучков В.И. Использование российского хроморудного сырья при выплавке высокоуглеродистого феррохрома в ОАО «СЗФ» // Сталь. 2008. № 4. С. 32‒36.

24. Тлегабулов Б.С. Влияние магнийсодержащих добавок на технико-экономические показатели аглодоменного производства // Тезисы доклада Всесоюзной конференции «Интенсификация металлургических процессов и повышение качества металлов и сплавов», 19 – 27 марта 1990 г., Тула. Тула, 1990. С. 25‒27.

25. Акбердин А.А., Ким А.С. Резервы доменного процесса для производства высококачественного стального проката // Труды Международной конференции «Научно-технический прогресс в металлургии», 29 ‒ 30 сентября 2005 г., Темиртау. Темиртау, 2005. С. 148‒156.