Лигатура бор ФХБ-1 — борсодержащий модификатор для феррохрома
Лигатура бор ФХБ-1 — феррохромоборовая лигатура, применяемая для легирования стали и сплавов бором. Марочный состав ФХБ-1 регламентируется требованиями к химическому составу и гранулометрии, что обеспечивает стабильное усвоение бора при введении в жидкий металл. Основное назначение материала — микролегирование бором для повышения прокаливаемости, улучшения обрабатываемости резанием и увеличения прочностных характеристик готового проката.
Химический состав и технические параметры
В лигатуре ФХБ-1 массовая доля бора составляет 8–14 %, хрома — 55–65 %. Содержание углерода ограничено 0,5 %, кремния — 2,0 %, фосфора — 0,03 %, серы — 0,03 %. Низкое содержание примесей обеспечивает предсказуемое поведение лигатуры при введении в сталеплавильный агрегат и исключает нежелательное загрязнение металла неметаллическими включениями.
Поставляется в виде кускового материала с фракцией 10–100 мм, что оптимально для загрузки в ковш, печь или промежуточный ковш МНЛЗ. Плотность лигатуры — 6,8–7,2 г/см, температура плавления — 1350–1450 C. Благодаря высокой плотности и температуре плавления, близкой к температуре стали, лигатура быстро расплавляется и равномерно распределяется по объему металла без значительных потерь на угар.
Механизм воздействия на свойства стали
Бор в количестве 0,001–0,005 % повышает прокаливаемость конструкционных сталей, что особенно важно для крупных сечений проката. При содержании бора свыше 0,007 % наблюдается охрупчивание, поэтому дозировка лигатуры ФХБ-1 рассчитывается с учетом остаточного содержания бора в шихте и степени усвоения. Эффективность микролегирования бором проявляется только при полном раскислении стали алюминием или титаном, которые связывают азот в устойчивые нитриды и предотвращают образование нитридов бора.
Введение лигатуры ФХБ-1 в сталь марок 20Х, 40Х, 30ХГСА позволяет сократить расход дорогостоящих легирующих элементов — хрома, никеля, молибдена — при сохранении требуемого уровня прокаливаемости. Это делает ФХБ-1 экономически эффективной альтернативой увеличению содержания основных легирующих компонентов.
Применение в металлургическом производстве
Лигатура ФХБ-1 используется в электросталеплавильном производстве, кислородно-конвертерных цехах и при внепечной обработке стали. Основные области применения:
- микролегирование конструкционных низколегированных сталей для повышения прокаливаемости;
- производство сталей для высокопрочного крепежа, работающего при знакопеременных нагрузках;
- легирование сталей для автомобильной промышленности — детали трансмиссии, рулевого управления, подвески;
- выплавка сталей для нефтегазового сортамента — трубы, муфты, переводники;
- производство рессорно-пружинных сталей с повышенным сопротивлением усталости.
Введение лигатуры осуществляется в ковш при выпуске плавки или в агрегате ковш-печь после раскисления и десульфурации. Оптимальная температура металла при введении — 1580–1620 C. Усвоение бора при соблюдении технологии составляет 60–80 %.
Преимущества использования ФХБ-1
Применение феррохромоборовой лигатуры ФХБ-1 обеспечивает ряд технологических преимуществ по сравнению с введением бора в чистом виде или в составе комплексных модификаторов:
- высокая плотность и температура плавления исключают всплывание и окисление бора на зеркале металла;
- хром в составе лигатуры компенсирует возможные потери легирующих при раскислении;
- стабильный химический состав в пределах партии гарантирует воспроизводимость механических свойств;
- низкое содержание газов и неметаллических включений обеспечивает чистоту металла по оксидным и сульфидным включениям;
- кусковая форма удобна для механизированной загрузки и точного дозирования.
Контроль качества и условия хранения
Каждая партия лигатуры ФХБ-1 сопровождается сертификатом качества с указанием полного химического анализа. Контроль осуществляется методами атомно-эмиссионной спектрометрии и химического анализа. Хранение лигатуры производится в закрытых складских помещениях в условиях, исключающих увлажнение и загрязнение. Срок хранения не ограничен при соблюдении условий складирования.
| Показатель | ФХБ-1 | ФХБ-2 | ФХБ-3 | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля бора, % | 8–14 | 6–10 | 4–8 | Титриметрический |
| Массовая доля хрома, % | 55–65 | 50–60 | 45–55 | Атомно-эмиссионный |
| Углерод, %, не более | 0,5 | 0,5 | 0,5 | Купрометрический |
| Фракция, мм | 10–100 | 10–100 | 10–100 | Сита |
Вопросы и ответы
Какое оптимальное количество лигатуры ФХБ-1 для микролегирования стали?
Расход лигатуры рассчитывается исходя из требуемого остаточного содержания бора 0,001–0,005 % и усвоения 60–80 %. Для стали 40Х типовой расход составляет 0,5–1,5 кг на тонну стали в зависимости от исходного содержания бора в шихте.
В чем отличие ФХБ-1 от других борсодержащих лигатур?
ФХБ-1 отличается повышенным содержанием бора (8–14 %) и хрома (55–65 %) при низком содержании углерода. Это обеспечивает более эффективное усвоение бора и меньшее загрязнение стали углеродом по сравнению с ферробором с высоким содержанием углерода.
Требуется ли специальная подготовка металла перед введением ФХБ-1?
Да, перед введением лигатуры металл должен быть полностью раскислен алюминием или титаном для связывания азота. При наличии свободного азота образуются нитриды бора, что снижает эффективность микролегирования и может вызвать охрупчивание.
Какие марки стали целесообразно легировать ФХБ-1?
Лигатура эффективна для конструкционных сталей 20Х, 40Х, 30ХГСА, 38ХС, сталей для крепежа и труб нефтегазового сортамента. Применение ФХБ-1 позволяет снизить содержание хрома, никеля и молибдена при сохранении прокаливаемости.
