文档介绍：含硼钢硼含量控制技术研究与应用含硼钢硼含量控制技术研究与应用王允(山东钢铁集团莱芜分公司特钢事业部,山东莱芜271104)摘要:硼含量的控制是制约含硼钢生产的关键技术性难题。针对影响钢中硼回收率的各项因素,通过理论分析、计算以及生产试验,不断研究改进含硼钢的生产工艺,掌握了含硼钢中硼含量的控制技术,解决了冶炼含硼钢硼回收率低、波动大的问题,使硼的回收率由原来的 42%~85%稳定提高至 90%以上,并解决了钢材的淬透性问题。 关键词:硼含量;控制;研究 含硼钢产品在加工过程中存在的一些问题,主要表现为产品质量稳定性差、同批次产品淬透性差别较大、部分含硼钢在热处理时还会产生裂纹 [1-2]、成分的控制水平有待提高和同批次的钢材硼等易氧化元素含量差别较大 (硼含量波动范围为10ppm(‰))。为解决上述问题,稳定含硼钢的性能,对含硼钢的生产工艺和成分进行了细致分析,分析认为产品存在的质量问题多数是由钢中硼元素的控制不稳定引起的,特别是有效硼的精准控制问题。1含硼钢中硼含量控制技术含硼钢中硼含量控制技术的总体思路为:硼合金化前尽可能地脱除钢中的氧和氮,精确加入硼的合金,保证硼合金化时钢中的固溶硼含量,并尽可能地使其均匀分布,减少硼的氮氧化合物的生成[3]。氧是钢中的有害元素,同时也是化学性质极活泼的一种元素。随着冶金技术的不断发展,目前,绝大多数企业可利用其活泼的化学性质将钢中氧含量脱除至 20ppm以下。在炼钢温度范围内 ,硼元素的氧化能力高于碳、锰元素,和硅元素相当,低于铝和钛元素,其中铝和氧的亲和力最强。 相对脱氧而言,氮的脱除难以控制。受料源及冶炼方式等的限制,电炉钢氮含量普遍较高。据2014年统计,山东钢铁集团莱芜分公司特钢事业部电炉钢产品一般钢种(如45钢、40Cr),,,部分炉次氮含量高达100ppm以上。与硼元素相比,钛、铝元素能与氮、氧形成更稳定的化合物,且其稳定性随温度的下降而增加。铝在钢液中与氮、氧生成弥散细小的Al2O3和AlN质点,使钢的晶粒细化, 阻止晶粒长大。铝对TiO2的生成有重要影响, 因为铝比钛更容易与氧结合。理论研究表明,要生成TiO2,钛含量至少是铝含量的,当钢中酸溶铝≥ %时,不但脱氧充分,还能保护钢中的钛,间接地起到固氮的作用,减少硼与氮、氧的结合,使钢中硼的回收率增加;但为防止连铸过程中水口结瘤,减少水口烧氧,在实际生产中,应控制钢中 w(Al)=%~%。钛在含硼钢中并不作为合金元素考虑,主要用于固氮,减少凝固过程中硼的氮化物析出,适量的 TiN可以在钢液凝固初期作为非均质形核核心来细化晶粒,改善铸坯组织。钛加入量过大,会对钢的强韧性和疲劳性能产生副作用, 钛含量低,固氮不充分。据资料介绍,当钢中氮含量达到约 40ppm时,淬透性能最大,当钢中氮含量达到约80ppm时,硼的淬透性作用开始降低,当钢中氮含量>100ppm时,淬透性急剧降低;因此,为保证硼的作用得以发挥,应尽量减少钢中氮含量,并控制好钢中钛含量,钛的加入量应稍大于化学计算Ti/N值,即Ti/N>48/14=,但在实际生产中,加铝加钛后会显著增加氮的溶解度,若考虑到钛的回收率问题,一般控制T