方 迁 叶成立 金 杨 张 健 陆 涛

(二重(德阳)重型装备有限公司，四川618000)

硼可以通过抑制铁素体、珠光体和贝氏体转变，从而提高钢的淬透性，当有效B(固溶B)含量在0.001%～0.003%时，提高淬透性的作用最佳[1]。随着我国大型加氢反应容器的发展，为解决超大壁厚(350～450 mm)筒体锻件心部淬透性不足的问题，在加氢反应器典型钢种2.25Cr1Mo0.25V冶炼时加入适量的B以提高淬透性[2]。但是B是一种较为活泼的元素，易与O、N等元素形成硼化物，导致不能发挥有效的作用。所以，如何稳定地控制钢水中B含量以及控制B在钢中的赋存状态是材料制造时的难点。

1 钢水中B收得率控制

1.1 加B钢冶炼工艺现状

目前，国内外常规的加B钢冶炼工艺，为了提高B的收得率，一般要加入Al深脱氧以降低B的烧损。如表1所示，国内部分钢厂一般将Al控制在0.03%左右，B的收得率为60%～90%[3-7]。

1.2 B氧化的热力学分析

钢水中[Al]、[Ti]、[Si]、[B]与[O]反应的热力学数据见表2。从图1可以看出，在1600℃时，易氧化性顺序Al>Ti>B>Si，其中B和Si的性质相似。

对于2.25Cr1Mo0.25V，其典型成分如表3所示。考虑其一阶相互作用系数，f[O]≈0.43[8]。钢水中[Al]、[Ti]、[Si]、[B]与[O]的平衡关系如图2所示，从图中可以看到，当w[Al]≥0.01%时，w[O]<20×10-6，在当前浓度下，[Ti]、[Si]、[B]均不会与[O]反应生成氧化产物。

表1 国内部分钢厂含B钢的B收得率Table 1 B yield rate of steel with Bin some domestic steel mills

表2 [Al]、[Ti]、[Si]、[B]与[O]反应的热力学数据Table 2 Thermodynamic data of reactionsbetween [Al], [Ti], [Si], [B] and [O]

图1 [Al]、[Ti]、[Si]、[B]与[O]反应的ΔGFigure 1 ΔG in reactions between [Al], [Ti], [Si], [B] and [O]

按照图2的计算结果，当w[O]<20×10-6时，理论上加入的B收得率几乎可以达到100%；考虑B合金的不均匀性以及钢水重量的准确性，收得率也不会小于95%。然而实际生产中，大部分收得率仅能达到70%～80%，这可能是由于精炼渣中不含B2O3，钢水中的B与炉渣中的SiO2等不稳定氧化物会发生式(1)所示的反应。彭雷朕[9]在研究FB2钢种时发现，在真空感应炉中，当w[O]=30×10-6～50×10-6时，B收得率≥90%；在渣金平衡实验时，发现当渣中w(B2O3)<0.5%时，钢中的[B]含量下降，当w(B2O3)≥1%时，钢中的[B]含量开始增加。

4[B]+3(SiO2)=3[Si]+2(B2O3)

(1)

由此可知，在冶炼时要提高B的收得率，并不一定需要喂Al，只要氧含量较低，B的收得率就不会受钢水中氧含量影响。

1.3 对含B钢的冶炼实践

公司除了2.25Cr1Mo0.25V，还有其他几种含B钢，其冶炼工艺略有不同，如表4所示。不同含Al量对B收得率的影响如图3所示，可以看出，Al含量对B的收得率没有直接影响。但是钢……