Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор технологических приемов, проблем, способов оптимальных решений использования бора в качественной металлургии .8
1.1 Влияние бора на свойства и качество стали 8
1.2 Технологические схемы производства борсодержащих марок стали, особенности и проблемы 12
1.3 Форма присутствия бора в стали. Понятие о «эффективном» боре 14
1.4 Прогнозирование требований по химическому составу к металлическому расплаву и требуемых присадок бора в зависимости от марки стали 21
1.5 Взаимодействие бора с железом 21
1.6 Типы твердых растворов и растворимость бора в железе 23
1.7 Методы оценки присутствия бора в твердом растворе 28
1.8 Выводы по обзору литературы и постановка задачи исследования 34
2 Теоретический анализ взаимодействия бора с компонентами металлического расплава 35
2.1 Физико - химическая оценка приоритетных соединений бора с компонентами расплава в исследуемых сталях 35
2.2 Опытные плавки борсодержащей стали в лаборатории в вакуумной индукционной печи 2.2.1 Технология и порядок проведения плавки 45
2.2.2 Анализ результатов 48
2.3 Математическое моделирование взаимодействия бора с металлическим расплавом 56
2.3.1 Определение равновесной концентрации кислорода 56
2.3.2 Методика расчета «эффективного» бора 58
2.3.3 Обоснование выбора ведущего элемента для термодинамической модели 60
2.3.4 Результаты модельных расчетов 70
2.4 Проверка адекватности модели 74
3 Анализ экспериментальных данных по производству борсодержащей стали в условиях ОАО«ОЭМК» 76
3.1 Особенности производства борсодержащих марок стали по различным технологическим схемам 76
3.2 Влияние режима рафинирования и вида борсодержащего материала на усвоение бора и величину «эффективного» бора 81
3.3 Влияние состава металла и режима термообработки на служебные свойства борсодержащей стали 84
3.4 Исследование зависимости механических свойств металла от химического состава 91
4 Обсуждение результатов заводских плавок. рекомендации 95
4.1. Обсуждение результатов анализа заводских плавок 95
4.2 Рекомендации по усовершенствованию технологии выплавки борсодержащих сталей в ОАО «ОЭМК» 102
Выводы 103
Список использованных источников 105
Приложение а 114
- Технологические схемы производства борсодержащих марок стали, особенности и проблемы
- Взаимодействие бора с железом
- Технология и порядок проведения плавки
- Влияние режима рафинирования и вида борсодержащего материала на усвоение бора и величину «эффективного» бора
Введение к работе
Актуальность работы
На современном этапе развития производства при повсеместном истощении природных ресурсов и ухудшении экологической обстановки наиболее остро встают вопросы разработки ресурсосберегающих технологий получения металлопродукции при одновременном повышении ее качества. В решении этой проблемы ведущая роль принадлежит микролегированным, в том числе борсо-держащим, сталям. Хорошо известно положительное влияние микролегирования бором на прокаливаемость и закаливаемость конструкционных сталей. Способность интенсивно измельчать структуру при ускоренном охлаждении делает бор обязательным компонентом многих высокопрочных низколегированных сталей, разработка которых является одним из важнейших направлений в металлургии. Микродобавки бора позволяют экономить такие остродефицитные легирующие элементы как никель, хром и марганец не снижая качества стали. Несмотря на технологические преимущества борсодержащих сталей, их внедрение в массовое производство сопряжено с определенными трудностями, к числу которых относятся сложности металлургического характера (необходимость получения строго нормированных концентраций бора в процессе выплавки стали, поддержание на заданном уровне содержания азота, титана и алюминия) и ограничения научно-обоснованных рекомендаций по выбору режима легирования стали бором в зависимости от технологических особенностей производства. В настоящее время накоплен значительный экспериментальный и теоретический материал, характеризующий поведение бора в сталях и особенности их (сталей) применения. Тем не менее, такие важные аспекты, как влияние технологии металлургического производства и параметров термической обработки борсодержащих сталей на прокаливаемость, не нашли однозначного толкования. Механизм влияния бора на прокаливаемость, термодинамические условия образования сегрегации бора и присутствие его в растворе в несвязанном состоянии раскрыты не полностью, и требуют дальнейшего изучения.
Задачи исследования
-
Исследование процесса взаимодействия бора с компонентами металлического расплава с целью определения приоритетных соединений бора в стали и установление предельных концентраций элементов, влияющих на долю «эффективного» бора.
-
Разработка математической модели, позволяющей прогнозировать долю «эффективного» бора в металле в зависимости от состава стали.
-
Анализ промышленных плавок борсодержащих марок стали с целью определения основных факторов, влияющих на долю «эффективного» бора и механические свойства стали.
-
Разработка рекомендаций по совершенствованию технологии выплавки борсодержащих марок стали.
Научная новизна
-
На основании результатов исследования взаимодействия бора с компонентами расплава показано, что приоритетными соединениями являются нитриды, сульфиды и оксиды. Они оказывают основное влияние на величину «эффективного» бора в металле, причем роль азота является определяющей для целого класса сталей (20Г2Р, 18ХГР, 35ГР и т.д.). Установлена зависимость между содержанием титана, алюминия и азота, обеспечивающая получение необходимой концентрации несвязанного в нитриды бора.
-
Предложена математическая модель, позволяющая оценить долю «эффективного» бора в расплаве в зависимости от содержания легирующих и наиболее активных по отношению к нему элементов, что требует управления режимами десульфурации, раскисления и деазотации, для получения заданного содержания «эффективного» бора.
-
Установлено влияние технологических факторов на усвоение бора - получение его заданного содержания в несвязанном виде: последовательность и количество вводимых в металл алюминия, кальция, титана и время выдержки ванны после введения указанных элементов в сталь.
Практическая значимость
-
Результаты работы использованы при регламентировании состава в части оптимизации расхода легирующих материалов, борсодержащих сталей и включены в нормативно - техническую документацию по выплавке металла.
-
Обосновано использование порошковой проволоки с наполнителем - фер-робор взамен кусковых материалов. С учетом выполненного исследования выданы рекомендации по использованию порошковой проволоки для производства борсодержащих марок стали.
-
Результаты работы использовались при оптимизации технологии производства в условиях ОАО «ОЭМК» стали типа 20Г2Р.
-
Предложена и опробована в условиях предприятия (ОАО «ОЭМК») математическая модель для прогнозирования содержания «эффективного» бора и расчета необходимого количества присаживаемого ферробора, исходя из химического состава стали.
Апробация работы
Материалы диссертации доложены на двенадцатом Конгрессе сталеплавильщиков (Выкса, 2012 г.), а также технических совещаниях в ОАО «ОЭМК» (г. Старый Оскол, 2009 - 2010 гг.)
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликованы 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и приложения, изложена на 116 страницах машинописного текста и содержит 42 рисунка, 47 формул и 19 таблиц. Список литературы включает 101 источник.
Достоверность научных результатов
Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных методик исследования (HSC Chemistry 6.0 и других компьютерных программ) и аттестованных измерительных установок и приборов. Текст диссертации и автореферат проверен на отсутствие плагиата с помощью программы «Антиплагиат» (http: ).
Технологические схемы производства борсодержащих марок стали, особенности и проблемы
Темпы развития черной металлургии определяются не только совершенствованием металлургических агрегатов и процессов, но и возможностью удовлетворения постоянно растущих требований к качеству металла при минимальном расходовании легирующих компонентов. На современном этапе развития производства при повсеместном истощении природных ресурсов и ухудшении экологической обстановки наиболее остро встают вопросы разработки экологически обоснованных и ресурсосберегающих технологий получения металлопродукции при одновременном повышении ее качества. В решении этой проблемы ведущая роль принадлежит микролегированным (в том числе борсодержащим) маркам стали. Использование бора (наряду с ванадием, титаном, ниобием, РЗМ и др.) открывает новые возможности для получения экономнолегированных сталей, эксплуатационные характеристики которых во многих случаях не только не уступают, но и превосходят уровень свойств сталей, получаемых с применением традиционной системы легирования.
Важнейшей характеристикой конструкционных марок стали является прокаливаемость, которая значительно возрастает при микролегировании бором. Однако, в литературе недостаточно сведений о влиянии на прокаливаемость борсодержащих сталей технологических особенностей ее производства: типа процесса выплавки стали, характера используемых шихтовых материалов, агрегата (конвертер или электродуговая печь). В периодической литературе практически отсутствуют данные о воздействии продолжительности отдельных периодов плавки, температурного хода плавки, скорости кристаллизации, условий разливки на величину «эффективного» бора и механические свойства продукции. Гудремон Э. высказал предположение, что метод выплавки стали, способ ее раскисления и природа раскислителей оказывает влияние на прокаливаемость стали лишь в том случае, если они при водят к изменению размера аустенитного зерна. [25] Авторы работы [19] приходят к выводу о том, что при одинаковом химическом составе и величине зерна аустенита условия шихтовки, емкость печей, способ разливки, масса и формат слитков/заготовок не оказывают влияния на прокаливаемость среднелегированных конструкционных сталей. В технических условиях на поставку стали с гарантированной прокаливаемостью, принятых, например, в США [11], способ производства и переработки стали не оговаривается.
В сталях, легированных бором, лучшая прокаливаемость достигается при меньшем размере зерна аустенита. К элементам, позволяющим компенсировать нежелательный рост зерна относятся: алюминий, титан, цирконий, ниобий, ванадий и др. Их введение в сталь, совместно с микродобавками бора обеспечивает связывание азота и углерода в стабильные мелкодисперсные карбонитриды типа Me(CxNi_x), которые способствуют торможению миграции границ и, следовательно, сохранению мелкодисперсной зеренной структуры до достаточно высоких температур. Количественное определение необходимого уровня добавки легирующих элементов являлось одной из целей данной диссертационной работы. "Связывание" азота и кислорода обеспечивает защиту бора, имеющего высокое сродство к указанным элементам, от взаимодействия с ними. Этим достигается увеличение концентрации «эффективного» бора и, как следствие, повышение прокаливаемое стали.
Наряду с уровнем прокаливаемое, важным показателем качества металла является ее стабильность, определяемая по разбросу кривых прокаливаемое в пределах полосы, что определяется колебаниями химического состава стали. Поэтому оптимизация состава борсодержащих сталей по содержанию углерода и легирующих элементов является актуальной задачей [12, 13].
Влияние бора на степень чистоты по неметаллическим включениям и микроструктуру слитков исследовали в работах [14, 15]. Бор в низколегированной стали при содержании его до 0,045 % не влияет на тип и состав неметаллических включений. При общем увеличении степени загрязненности размеры включений таковы, что не влияют на хладостойкость стали. С увеличением содержания бора уменьшается внецентренная ликвация, фронт кристаллизации формируется равномернее, повышаются прочностные и пластические характеристики по сечению слитка.
Одним из важнейших требований к качеству в условиях крупномасштабного производства микролегированной стали является обеспечение равномерности распределения легирующих элементов по всему объему металла, Однако данных, касающихся распределения бора в слитках сталей, в литературе недостаточно. Авторы [16] исследовали распределение бора в крупном слитке кипящей стали. Показано, что содержание бора по сечению слитка изменяется в относительно узком интервале: от 0,0012 до 0,0017 %, также как и его распределение между головной, донной и центральной частями. Однако, метод определения концентрации бора - традиционный химический анализ - заставляет с определенной осторожностью относится к полученным результатам.
Отрывочны сведения и о влиянии последующей деформации на прока-ливаемость стали. Известно [17], что существенное воздействие на прокали-ваемость оказывает исходная структура и, в частности, состояние карбидной фазы. Поскольку в низкоуглеродистых сталях относительное количество карбидной фазы мало, ее измельчение в процессе прокатки вряд ли может оказать практически ощутимое влияние, в тоже время технология прокатки, может способствовать как увеличение прокаливаемости, так и ее снижению.
Высокая химическая активность бора при температурах сталеплавильных процессов в сочетании с малым количеством вводимых легирующих материалов требует использования более сложных, чем обычно, методов рас кисления и порядка введения бора при выплавке стали, обеспечивающих эффективность его влияния на свойства металла и, прежде всего, на прокалива-емость. При содержании в стали азота и отсутствии других нитридообразу-юших элементов азот связывается преимущественно в нитрид бора, что снижает положительное влияние на прокаливаемость стали микродобавок бора. В качестве примера распределения бора между нитридом и твердым раствором приведем полученные И. И. Франковым экспериментальные данные для стали 16ГФР (в отличие от других приведенных плавок ферробор в плавку 5 вводили вместе с остальными ферросплавами):
Взаимодействие бора с железом
Таким образом, пользователь в результате расчета получает файл с данными о существовании и количестве нитридных фаз в заданном температурном интервале. Эти данные позволяют определить температуру начала выделения каждого нитрида в данной стали при заданных условиях, а также распределение азота между образовавшимися нитридными фазами и динамику выделения нитридных фаз при охлаждении расплава данного состава.
На основании термодинамической модели в работе оценено влияние концентрации титана от 0,01 до 0,03% на содержание эффективного бора при общем содержании бора 0,0025 и 0,0040 % и азота от 0,008 до 0,012% алюминия (0,03-0,05 %) на величину «эффективного» бора при кристаллизации непрерывнолитого слитка борсо держащих сталей марок 12Г1Р, 20Г2Р и 30Г1Р, обеспечивающие получение повышенных параметров прокаливаемо-сти термоулучшаемых сталей (сквозная прокаливаемость в кругах до 0 23 мм). Примеры результатов расчетов приведены в таблице 1 и рисунках 1-2.
Содержание алюминия везде одинаково и равно 0,04 % [В]н - начальная концентрация бора. [В] - концентрация несвязанного бора. Ниже приведены результаты расчетов в виде графиков, зависимости «эффективного» бора от содержания титана, построенных с использованием предлагаемой модели. На основании предложенной термодинамической модели в работе оценено влияние титана (при вариациях на пяти уровнях - 0,01; 0,015; 0,02; 0,025 и 0,03%) бора (при вариациях на двух уровнях - 0,0025 и 0,004 %) азота (при вариациях на двух уровнях -0,008 и 0,01%) алюминия (на трех уровнях 0,03; 0,04 и 0,05 %) на величину «эффективного» бора при кристаллизации непрерывно литого слитка борсо держащей стали). Результаты расчетов приведены на рисунках 22-25.
На рисунке 22 представлен график зависимости содержания «эффективного» бора от содержания титана при трех различных содержаниях алюминия, построенный с использованием результатов расчета по разработанной модели. Расчет выполнен для общего содержания в стали бора 0,0025 % и азота 0,008 %. Из графика следует, что для получения «эффективного» бора 0,001 % (минимальное значение для повышения механических свойств) требуется введение 0,002% титана, если в металле содержится 0,05% алюминия. При снижении алюминия до 0,03% потребность в титане несколько увеличивается - до 0,022 % (показано стрелками на рис. 22). Кроме того, график показывает содержание «эффективного» бора. Так, по графику видно, что при содержании титана 0,025 % только 0,002 % бора будет не связанно в нитриды при общем его содержании 0,0025 %.
Зависимость содержания «Эффективного» бора в стали от начальной концентрации азота, титана, алюминия и бора при [N]0= 0,008 %; [В]о=0,025 % в сравнении с формулой предложенной Kapadia и др.
Как видно из представленных графиков, формула, предлагаемая Kapadia и др., при содержании титана в стали меньше 0,02 % прогнозирует содержание бора, эффективного в отрицательной области, что лишено физического смысла. 3 Анализ экспериментальных данных по производству борсо-держащей стали в условиях ОАО «ОЭМК»
Особенности производства борсодержащих марок стали по различным технологическим схемам
Основываясь на исследования [87,88] в 2004 г. на ОАО «ОЭМК» было освоено производство борсодержащих сталей типа (12-30)Г2Р.
Основные технологические решения производства борсодержащей стали состоят в следующем. Шихта состоит полностью из металлизованных окатышей, что обеспечивает концентрацию азота перед выпуском стали из ДСП не более 0,003% (массовая доля) и малое содержание примесей цветных металлов. Предварительное легирование марганцем и кремнием выполняется в ковше при выпуске из печи. В ходе продувки аргоном через днище металл раскисляют алюминием, после этого он поступает на агрегат комплексной обработки (АКОС), где предусмотрены нагрев и продувка аргоном.
В АКОСе наводится рафинировочный шлак, вводится алюминий на содержание в металле - 0,050%, оптимизируется содержание марганца и повышается температура до необходимой для дальнейшего вакуумирования.
После обработки на АКОС металл подвергают обработке на циркуляционном вакууматоре, где окончательно корректируется химический состав. На этой стадии внепечной обработки металл легируют титаном и бором, что позволяет наиболее эффективно использовать элементы как в отношении высоких коэффициентов их усвоения при отсутствии непосредственного контакта с атмосферой, так и в отношении получения стабильных содержаний азота и кислорода. При легировании ванадием и ниобием их присаживали также в ходе вакуумирования.
После вакуумирования сталь обрабатывают порошковой проволокой с силикокальцием и разливают непрерывным способом со скоростью более 150 - 200 м/мин.
Для защиты от окисления используют покровные шлаковые смеси в промежуточном ковше и кристаллизаторе, защитные трубы, погружные стаканы. Это также обеспечивает низкое содержание азота и кислорода и чистоту стали по неметаллическим включениям [88].
В последнее время из экономических соображений на комбинате отказались от выплавки этих сталей на 100% металлизованных окатышей, заменив 30%о их на лом. Вследствие этого пришлось поднимать уровень общего бора в стали.
Рекомендованное содержание бора выше среднего, т.к при нынешней технологии концентрация растворенного азота в стали может быть выше оговоренных 0,007%). Но, как отмечалось выше, высокое содержание бора может давать отрицательный эффект, например, снижение пластичности и ударной вязкости. Производство стали марки 20Г2Р в ОАО «ОЭМК» осуществляется в соответствии с технологическими инструкциями [89] Производство стали марки 20Г2Р в соответствии с нормативной документацией допускается две технологии производства: Для обеспечения полного расплавления материалов шихты необходимо выдержать длительность от окончания присадки металлизованных окатышей до отключения печи на выпуск не должно превышать трех минут. Температура металла на конец присадки металлизованных окатышей должна быть равной температуре выпуска.
После окончания присадки металлизованных окатышей производится максимальное скачивание шлака, и за 1-2 минуты до начала выпуска производится присадка коксика в количестве 150-300 кг.
На выпуске в ковш присаживаются алюминий, а кремнийсодержашие ферросплавы не присаживаются.
При первой после выпуска продувке аргоном в ковш вводится алюминиевая проволока в количестве 100 кг. Первая продувка аргоном проводится на УПА не позднее 20 минут после окончания выпуска.
В непечная обработка на агрегате комплексной обработки стали (АКОС) Раскисление шлака производиться гранулированным алюминием в количестве 50 кг на каждые 100 мм шлака. После раскисления шлака и нагрева металла до температуры не менее 1570 С производится замер окисленности зондами Celox. Замеры окисленности производятся не ранее, чем через 3 минуты после окончания нагрева или присадки алюминия. Перед вводом проволоки алюминия на шлак присаживается 30 - 40 кг гранулированного алюминия. При длительной обработке на АКОС (возможность получения 2-3-х проб металла перед обработкой на УЦВС) содержание алюминия корректируется по расчету на 0,015% по результатам предыдущих проб металла.
Технология и порядок проведения плавки
Обработка плавок на АКОС производилась в соответствии с действующими технологическими инструкциями со следующими особенностями: Гарантированное получение требуемых свойств борсодержащей стали обеспечивается только в условиях жесткой, правильно выбранной технологии производства, которая должна обеспечивать воспроизводимое содержание «эффективного» бора при общем содержании бора в металле в пределах требований нормативно-технической документации. Последнее требует жесткого регламентирования всех технологических параметров как на стадии производства литой заготовки, включая применяемые шихтовые материалы, раскисление, микролегирование нитридообразующими элементами, технологию легирования бором, защиту от вторичного окисления металла при разливке, так и на стадии прокатки.
В условиях ЭСПЦ ОАО «ОЭМК» было проведено сравнение двух технологий легирования металла бором: кусковым ферросплавом и порошковой проволокой с наполнителем «ферробор». Испытания проводились по базовой технологии производства борсодержащей стали марок 40Г1Р и 20Г2Р. Данные о технологических параметрах представлены в следующей таблице (опыт - с использованием порошковой проволоки, база - с применением кускового ферросплавов):
Основная задача при производстве стали, легированной бором, состоит в следующем - получить стабильное содержание «эффективного» бора в расплаве. Полученные данные позволяют определить, при какой технологической схеме проще осуществить обеспечение стабильного содержания активного бора. По старой технологической схеме с использованием кускового материала усвоение бора составляет 73 - 75 %, по новой схеме (с использованием порошковой проволоки) оно достигает 84 - 86 %.
Потери бора связаны со сложностью соблюдения оптимальных технологических параметров - кусковой борсодержащий материал подается сверху, при этом шлаковая фаза может оказывать влияние на усвоение бора металлом. Во второй схеме роль шлака сводится к минимуму. 90,0
В ОАО «ОЭМК» разработаны три схемы производства борсодержащей стали (с вакуумированием по двум схемам и без вакуумирования). Общим для этих схем являются последние этапы внепечной обработки: перед микролегированием бором проводят окончательную доводку по содержанию алюминия в стали, обработка силикокальцием и микролегирование титаном на уровне 0,01 - 0,03 %. Микролегирование бором проводят на последнем этапе внепечной обработки порошковой проволокой «ферробор» (наполнитель), вводимой с помощью трайбаппарата. Усвоение бора при всех технологических схемах не менее 70 - 80 %. Разливку проводят с защитой металла от вторичного окисления. Технологические параметры внепечной отработки и выбранный уровень микролегирования титаном, обеспечивают воспроизводимое содержание активного бора в стали и необходимый комплекс свойств.
В настоящее время не выработано определенных критериев как для оценки содежания «эффективного» бора, так и единой точки зрения о влия нии химического состава, температуры и продолжительности аустенитиза ции на прокаливаемость борсодержащей стали. Для технологического про цесса в условиях ОАО «ОЭМК» на основе метода множественной линейной регрессии (показатель достоверности 95%) получены следующие уравнения, основанные на результатах испытаний твердости стали 35ГР торцевым мето дом на расстоянии 1,5 мм, 9 мм и 15 мм от закаленного торца:
В настоящей работе также исследовали влияние содержания хрома, температуры и длительности аустенизации на прокаливаемость полосы 36x100 мм из борсодержащей стали 35ГР, произведенной в ОАО «ОЭМК» (ТУ 14-1-5419-2001).
Для исследования был выбран прокат двух плавок с химическим составом ковшевых проб, приведенным в таблице 14. Плавки имели небольшое отличие по содержанию марганца и существенно различались по содержанию хрома, что позволяло оценить влияние хрома на прокаливаемость. Хром в стали данной марки является примесным элементом, и его содержание зависит от использованных при выплавке шихтовых материалов.
При этом наибольшее увеличение глубины прокаливаемое отмечено при продолжительности аустенизации 5 часов (рис. 30). При аустенизации в течение 8 часов расхождение соответствующих кривых прокаливаемое наблюдается только в точках, расположенных ниже точки перегиба кривых прокаливаемое.
С увеличением продолжительности аустенизации с 0,5 до 5 часов про о каливаемость резко повышается как при температуре аустенизации 860 С, о так и при температуре испытания 900 С. Увеличение продолжительности аустенизации с 5 до 8 часов привело к небольшому росту прокаливаемое о при температуре аустенизации 860 С и снижению прокаливаемое при тем о пературе аустенизации 900 С (рис. 31).
Влияние режима рафинирования и вида борсодержащего материала на усвоение бора и величину «эффективного» бора
В ОАО «ОЭМК» разработаны три схемы производства борсодержащей стали (с вакуумированием по двум схемам и без вакуумирования). Общим для этих схем являются последние этапы внепечной обработки: перед микролегированием бором проводят окончательную доводку по содержанию алюминия в стали, обработка силикокальцием и микролегирование титаном на уровне 0,01 - 0,03 %. Микролегирование бором проводят на последнем этапе внепечной обработки порошковой проволокой «ферробор» (наполнитель), вводимой с помощью трайбаппарата. Усвоение бора при всех технологических схемах не менее 70 - 80 %. Разливку проводят с защитой металла от вторичного окисления. Технологические параметры внепечной отработки и выбранный уровень микролегирования титаном, обеспечивают воспроизводимое содержание активного бора в стали и необходимый комплекс свойств.
В настоящее время не выработано определенных критериев как для оценки содежания «эффективного» бора, так и единой точки зрения о влия нии химического состава, температуры и продолжительности аустенитиза ции на прокаливаемость борсодержащей стали. Для технологического про цесса в условиях ОАО «ОЭМК» на основе метода множественной линейной регрессии (показатель достоверности 95%) получены следующие уравнения, основанные на результатах испытаний твердости стали 35ГР торцевым мето дом на расстоянии 1,5 мм, 9 мм и 15 мм от закаленного торца: HRC (1,5 мм) = 44,l+25,4C+1.5Si+2,6Cr+87,7B - 61,IP - 25,3V (44) HRC (9 мм) = 17,6+30,2C+1 l,6Mn+9,8Si+14,3Cr+169B+50,5V+45,4Ti (45) HRC (15 MM) = - 44,9+47,lC+38,6Mn+l l,0Si+43,3Cr-428B+160,5V+26,lNi+l 13,0Ti (46) В настоящей работе также исследовали влияние содержания хрома, температуры и длительности аустенизации на прокаливаемость полосы 36x100 мм из борсодержащей стали 35ГР, произведенной в ОАО «ОЭМК» (ТУ 14-1-5419-2001).
Для исследования был выбран прокат двух плавок с химическим составом ковшевых проб, приведенным в таблице 14. Плавки имели небольшое отличие по содержанию марганца и существенно различались по содержанию хрома, что позволяло оценить влияние хрома на прокаливаемость. Хром в стали данной марки является примесным элементом, и его содержание зависит от использованных при выплавке шихтовых материалов.
С (плавка А) и 1150 С (плавка Б). Другие параметры деформации и условия последеформационного охлаждения одинаковы.
Прокаливаемость определяли методом торцевой закалки по ГОСТ 5639. Твердость измеряли в точках, удаленных от торца на расстоянии, мм: 1,5; 3; 4,5; 6; 7,5; 9; 10,5; 12; 13; 15; 20 На прокате плавки А исследовали влияние температуры 860 и 900 С и продолжительности аустенизации 0,5 , 5 и 8 часов. Испытания при каждом режиме проводили на двух образцах. Влияние температуры нагрева под прокатку исследовали на прокате о плавки 2 при температуре аустенизации 860 С и продолжительности аустенизации 0,5 и 5 часов. Влияние содержания хрома оценивали по результатам испытания про о ката плавок А и Б при температуре аустенизации 860 С и продолжительности аустенизации 0,5 и 5 часов.
Исследования показали, что повышение температуры нагрева под прокатку с 1050 до 1150 С существенного влияния на прокаливаемость полосы из стали 35ГР не оказывает (табл.14, рис.29).
При этом наибольшее увеличение глубины прокаливаемое отмечено при продолжительности аустенизации 5 часов (рис. 30). При аустенизации в течение 8 часов расхождение соответствующих кривых прокаливаемое наблюдается только в точках, расположенных ниже точки перегиба кривых прокаливаемое.
С увеличением продолжительности аустенизации с 0,5 до 5 часов про о каливаемость резко повышается как при температуре аустенизации 860 С, о так и при температуре испытания 900 С. Увеличение продолжительности аустенизации с 5 до 8 часов привело к небольшому росту прокаливаемое о при температуре аустенизации 860 С и снижению прокаливаемое при тем о пературе аустенизации 900 С (рис. 31).
Проведенные исследования показали, что прокат плавок А и Б значительно различается по глубине прокаливаемое при всех режимах аустени о зации. Так при температуре 860 С и продолжительности аустенизации 5 часов глубина прокаливаемое плавки А превышает глубину прокаливаемое плавки Б на 3 мм (рис. 32). Сравнение химического состава этих плавок поз воляет предполагать, что это, в основном, связано с различным содержанием хрома, и что хром при содержании 0,1 % и более смещает кривую прокаливаемое в сторону увеличения твердости, оказывая наиболее сильное влияние на значения твердости в точках перегиба. Столь значительное влияние примесных элементов, в частности, хрома, необходимо учитывать при производстве борсодержащей стали с использованием чистой по примесям шихты.
