Перспективы использования бора в металлургии. Сообщение 2

Представлены перспективные направления использования бора и его соединений в процессах подготовки, металлургической переработки рудных материалов и выплавки стали с целью улучшения качества конечной продукции. Разработана эффективная технология силикотермического получения ферросиликобора, содержащего 0,6  ‒  2,0  %  B и 60  ‒  80  %  Si. Преимущество данной схемы обусловлено возможностью получения борсодержащего сплава попутно при выплавке ферросилиция. Экспериментально показано, что комплексный ферросиликобор имеет более высокие служебные характеристики, чем ферробор как с позиции его производства, так и  применения для обработки стали. Результаты промышленных испытаний технологии микролегирования бором трубных марок стали с использованием нового комплексного ферросплава подтвердили высокую степень усвоения бора ‒ до 96  %. Возможность широкого применения бора для микролегирования стали обусловлена его дешевизной, доступностью и экологичностью. Согласно проведенным расчетам, бор из комплексного ферросиликобора является наиболее дешевым микроэлементом, используемым для повышения прочностных характеристик стали. Добавки В2 О3 могут успешно использоваться для формирования высокомагнезиальных жидкоподвижных сталеплавильных шлаков. Показано, что 0,37  ‒  0,55  %  В2О3 эффективно стабилизирует высокоосновные шлаки сталеплавильного и ферросплавного производств, позволяя устойчиво получать товарный кусковый материал. Приведенный обзор, результаты лабораторных и  промышленных исследований показали возможность за счет широкого применения бора на разных стадиях металлургического производства повышать технико-экономические показатели производства и качество стали и ферросплавов, эффективно утилизировать отвальные шлаки. Выдвинутые и проверенные на металлургических предприятиях технические решения не требуют капитальных затрат и реализуются присадкой микродоз бора и его соединений в объекты металлургического производства.

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

2. Применение бора и его соединений в металлургии / В.И. Жучков, Л.И. Леонтьев, А.А. Акбердин, А.А. Бабенко, А.В. Сычев. Новосибирск: Академиздат, 2018. 156 с.

3. 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.

4. Бобкова О.С., Свистунова Т.В. Воздействие бора на свойства расплавов и структурообразование сталей и сплавов на основе железа и никеля // Металлург. 2008. № 3. С. 56‒60.

5. El-Shennawy М., Farahat A.I., Masoud M.I., Abdel– Aziz A.I. Heat treatment effect on microalloyed low carbon steel with different boron content // International Journal of Mechanical Engineering. 2016. Vol. 5. No. 4. P. 9–20.

6. Adamczyk J., Ozgowicz W., Wusatowski R., Kalinowska-Ozgowicz E., Grzyb R. Boron–treated microalloyed quenched and tempered plates, their structure and properties // Journal of Materials Process ing Technology. 1997. Vol. 64. No. 1–3. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(96)02548-4

7. Opiela M. The influence of heat treatment on microstructure and crack resistance of boron microalloyed steel plates // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2010. Vol. 43. No. 1. Р. 117–124.

8. Hu J., Du L.X., Ma Y.N., Sun G. Sh., Xie H., Misra R.D.K. Effect of microalloying with molybdenum and boron on the microstruc ture and mechanical properties of ultra-low-C Ti bearing steel // Materials Science and Engineering: A. 2015. Vol. 640. P. 259–266. https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.05.087

9. Balachandran G., Menaka K., Ravichandar D. Influence of manga nese and boron alloying and processing conditions on the micro structure and the mechanical properties of 0.4 % carbon steels // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2019. Vol. 72. No. 2. P. 401– 409. https://doi.org/10.1007/s12666-018-1491-9

10. Opiela M. Effect of boron microaddition on hardenability of new developed HSLA-type steels // Archives of Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 99. No. 1/2. Р. 13–23.

11. Fujishiro T., Hara T., Terada E., Sakamoto S., Asahi H. Application of B-added low carbon bainite steels to heavy wall X80 UOE line pipe ultralow temperature usage // Proceedings of the 2010 8th Int. Pipeline Conf. 2010. Vol. 2. P. 377–382. https://doi.org/10.1115/IPC2010-31209

12. Бор, кальций, ниобий и цирконий в чугуне и стали / Под ред. С.М. Винарова. ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии, 1961. 459 с.

13. Naderi M., Ketabchi M., Abbasi M., Bleck W. Analysis of Mi crostructure 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

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

15. Murari F.D., Da Costa E Silva A.L.V., De Avillez R.R. Cold-rolled multiphase boron steels: Microstructure and mechanical proper ties // Journal of Materials Research and Technology. 2015. Vol. 4. No. 2. P. 191–196.ttps://doi.org/10.1016/j.jmrt.2014.12.001

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

17. Голубцов В.А. Теория и практика введения добавок в сталь вне печи. Челябинск, 2006. 421 с.

18. Потапов А.И. Исследование процессов микролегирования ста ли бором с целью совершенствования технологии производства борсодержащей стали: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Москва, 2013. 25 с.

19. Lopez-Chipres E., Mejia L., Maldonado C., Bedolla-Jacuinde A., El-Wahabi M., Cabrera J.M. Hot flow behavior of boron microal loyed steel // Materials Science and Engineering: A. 2008. Vol. 480. No. 1‒2. P. 49‒55. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.06.067

20. Stumpf W., Banks K. The hot working characteristics of a boron bearing and a conventional low carbon steel // Materials Science and Engineering: A. 2006. Vol. 418. No. 1‒2. P. 86‒94. https://doi.org/10.1016/j.msea.2005.11.020

21. Колбасников Н.Г., Матвеев М.А. Исследование влияния бора на высокотемпературную пластичность микролегированных сталей // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Металлургия и материаловедение. 2016. № 1. С. 129–135.

22. Yessengaliyev D., Baisanov S., Issagulov A., Zayakin O., Abdi rashit A. Thermodynamic diagram analysis (TDA) of MnO‒CaO‒ Аl2 O3 ‒SiO2 and phase composition of slag in refined ferromanga nese production // Metalurgija. 2019. Vol. 58. No. 3‒4. Р. 291‒294.

23. Гасик М.И., Гладких В.А., Жданов А.В. и др. Расчетное определение ценности марганцеворудного сырья // Электрометаллургия. 2009. № 1. С. 32‒34.

24. Kelamanov B., Samuratov Y., Akuov A., Abdirashit A., Burum bayev A., Orynbassar R. Research possibility of involvement Ka zakhstani nickel ore in the metallurgical treatment // Metalurgija. 2021. Vol. 60. No. 3‒4. P. 313‒316.

25. Заякин О.В., Жучков В.И., Лозовая Е.Ю. Время плавления никельсодержащих ферросплавов в стали // Известия вузов. Черная металлургия. 2007. № 5. С. 13‒16.

26. Жучков В.И., Заякин О.В., Леонтьев Л.И. и др. Физико-химические характеристики, получение и применение комплексных борсодержащих ферросплавов // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 5. С. 348‒364. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-5-348-354

27. Сиротин Д.В. Эффективность повышения качества стали за счет микролегирования // Препринт. Екатеринбург: Институт экономики УрО РАН, 2013. 50 с.

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

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

30. Pontikes Y., Jones P. T., Geysen D., Blanpain B. Options to pre vent 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

31. Pontikes Y., Kriskova L., Wang X., Geysen D. Additions of indus trial residues for hot stage engineering of stainless steel slags // 2nd Int. Slag Valorisation Symposium on April 18-20, 2011, Belgium. 2011. Р. 313–326.

32. Fletcher J.G., Glasser F.P. Phase relations in the system CaO– B2 O3 –SiO2 // Journal of Materials Science. 1993. Vol. 28. No. 10. P. 2677–2686. https://doi.org/10.1007/BF00356203

33. Seci A., Aso Y., Okubo M., Sudo F., Ishizaka K. Development of dusting prevention stabilizer for stainless steel slag // Kavasaki Steel Technical Report. 1986. No. 15. Р. 16‒21.

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

35. Chan C.J., Waltraud M., Young J.F. Physical stabilization of the β – γ transformation in dicalcium silicate // Journal of the American Ceramic Society. 1992. Vol. 75. No. 6. P. 1621–1627. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1992.tb04234.x

36. Zayakin O.V., Kel’ I.N. Promising directions for the stabilization of ferroalloy production slags // Materials Science Forum. 2019. Vol. 946. Р. 401‒405. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.946.401