RU2521930C1 - Charge and method for electric-furnace aluminothermic production of ferroboron using it - Google Patents
Charge and method for electric-furnace aluminothermic production of ferroboron using it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521930C1 RU2521930C1 RU2013107326/02A RU2013107326A RU2521930C1 RU 2521930 C1 RU2521930 C1 RU 2521930C1 RU 2013107326/02 A RU2013107326/02 A RU 2013107326/02A RU 2013107326 A RU2013107326 A RU 2013107326A RU 2521930 C1 RU2521930 C1 RU 2521930C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- slag
- ferroboron
- melting
- furnace
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к получению ферробора с повышенным содержанием бора (марки ФБ20, ФБ17) и низким содержанием кремния, серы, меди и фосфора, предназначенного для легирования стали, сплавов и чугуна, а также для изготовления покрытий сварочных электродов и наплавочных смесей.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of ferroboron with a high content of boron (grade ФБ20, ФБ17) and low content of silicon, sulfur, copper and phosphorus, intended for alloying steel, alloys and cast iron, as well as for the manufacture of coatings for welding electrodes and surfacing mixtures .
Из уровня техники (Рысс М.А. Производство ферросплавов. - М.: Металлургия, 1975, С.312-314.) известна шихта для получения электропечным способом ферробора металлотермическим восстановлением бора из борного ангидрида алюминием «на блок».The prior art (Ryss MA Production of ferroalloys. - M .: Metallurgy, 1975, S.312-314.) Known charge for electric furnace method of ferroboron metallothermic reduction of boron from boric anhydride with aluminum "on the block."
Исходная шихта из ангидрида борного используется при следующем соотношении, мас.%: ангидрид борный 23,6; железная руда 47,3; известь 5,8; алюминий 23,3. Данная шихта позволяет получать ферробор следующего химического состава, мас.%: бор 15-22; кремний 2-3; алюминий 3-6; углерод 0,03-0,20; фосфор и сера 0,01-0,02.The original mixture of boric anhydride is used in the following ratio, wt.%: Boric anhydride 23.6; iron ore 47.3; lime 5.8; aluminum 23.3. This mixture allows to obtain ferroboron of the following chemical composition, wt.%: Boron 15-22; silicon 2-3; aluminum 3-6; carbon 0.03-0.20; phosphorus and sulfur 0.01-0.02.
Содержание в шлаке, мас.%: B2O3 6; Al2O3 68; СаО 12; FeO 3; MgO ~10; SiO2 до 1. Извлечение бора около 61%. Расход электроэнергии до 390 кВт·час на базовую (5% В) тонну.The content in the slag, wt.%: B 2 O 3 6; Al 2 O 3 68; CaO 12; FeO 3; MgO ~ 10; SiO 2 to 1. Boron recovery of about 61%. Power consumption up to 390 kWh per basic (5% V) ton.
Недостатком данной шихты являюеся получение в сплаве высокого содержания кремния и алюминия.The disadvantage of this mixture is the receipt in the alloy of a high content of silicon and aluminum.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шихта (Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Лаппо С.И. Борсодержащие стали и сплавы. - М.: Металлургия, 1986, С.44-46.) для получения ферробора металлотермическим способом, компоненты которой взяты в следующем соотношении, мас.%: ангидрид борный 30,6; железная руда 31,8; известь 8,9; алюминий 28,7 (из расчета материального баланса плавки).The closest in technical essence and the achieved result is a mixture (Lyakishev NP, Pliner Yu.L., Lappo S.I. Boron-containing steels and alloys. - M .: Metallurgy, 1986, S.44-46.) To obtain ferroboron metallothermal method, the components of which are taken in the following ratio, wt.%: boric anhydride 30.6; iron ore 31.8; lime 8.9; aluminum 28.7 (based on the material balance of the heat).
Известная шихта позволяет получать ферробор следующего химического состава, мас.%: бор 23,01; кремний 1,32; алюминий 2,5; углерод 0,037; фосфор 0,015; медь 0,027; железо 72,8. Содержание в шлаке, мас.%: B2O3 7,3-9,7; SiO2 1,1-1,5; FeO 3,1-3,8. Извлечение бора в сплав 61,7%.Known mixture allows to obtain ferroboron of the following chemical composition, wt.%: Boron 23.01; silicon 1.32; 2.5 aluminum; carbon 0.037; phosphorus 0.015; copper 0.027; iron 72.8. The content in the slag, wt.%: B 2 O 3 7,3-9,7; SiO 2 1.1-1.5; FeO 3.1-3.8. Extraction of boron in the alloy 61.7%.
Данная шихта имеет следующие недостатки: для получения ферробора используется железная руда, являющаяся основным источником загрязнения сплава кремнием и фосфором.This charge has the following disadvantages: to obtain ferroboron, iron ore is used, which is the main source of contamination of the alloy with silicon and phosphorus.
Опыт использования известных составов шихты выявил ряд негативных отклонений от технологического процесса при производстве ферробора. Например, сложности в части обеспечения устойчивого необходимого критического уровня ее термичности, получение ферробора производится с относительно низким выходом высших марок ферробора по содержанию кремния, серы, фосфора и углерода.The experience of using the known composition of the mixture revealed a number of negative deviations from the technological process in the production of ferroboron. For example, difficulties in ensuring the stable necessary critical level of its thermal conductivity, the production of ferroboron is performed with a relatively low yield of the highest grades of ferroboron in terms of the contents of silicon, sulfur, phosphorus and carbon.
Предлагаемое изобретение направлено на получение кондиционного по химическому составу ферробора при использовании ангидрида борного, окалины железной, порошка алюминия, извести обожженной, концентрата плавиковошпатового и соли поваренной выварочной.The present invention is directed to obtaining a ferroboron-conditioned chemical composition using boric anhydride, iron oxide, aluminum powder, calcined lime, fluorspar concentrate and boiled salt.
Задачей изобретения является создание состава шихты, обеспечивающей стабильный безопасный технологический процесс получения высококачественного ферробора (с низким содержанием кремния, углерода, фосфора), и достижение высокого извлечения бора в сплав без необходимости переработки металлоотходов.The objective of the invention is to create a composition of the charge, providing a stable safe process for producing high-quality ferroboron (low in silicon, carbon, phosphorus), and achieving high boron extraction into the alloy without the need for processing of metal waste.
Поставленная задача достигается тем, что известный состав шихты, содержащий ангидрид борный, алюминий, железосодержащий компонент, известь обожженную, дополнительно содержит концентрат плавиковошпатовый и соль поваренную выварочную, а компоненты шихты взяты при следующем качественном и количественном соотношении, мас.%: ангидрид борный - 27,3-28,1; окалина железная с содержанием меди не более 0,05% - 34,4-35,3; известь обожженная с содержанием углерода не более 0,3% - 4,8-6,4; порошок первичного алюминия - 29,2-30,8; концентрат плавикошпатовый - 0,8-1,0; соль поваренная выворочная без примесей - 0,8-1,0.This object is achieved in that the known composition of the charge, containing boric anhydride, aluminum, iron component, calcined lime, additionally contains hydrofluoric concentrate and boiled salt, and the charge components are taken in the following qualitative and quantitative ratio, wt.%: Boric anhydride - 27 3-28.1; iron oxide with a copper content of not more than 0.05% - 34.4-35.3; calcined lime with a carbon content of not more than 0.3% - 4.8-6.4; primary aluminum powder - 29.2-30.8; fluorspar concentrate - 0.8-1.0; evaporated table salt without impurities - 0.8-1.0.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что заявленный качественный и количественный состав компонентов шихты позволяет решать поставленную задачу, а отклонения от указанных пределов от их концентрации приводят к нарушению теплового режима плавки, ухудшению качества и технико-экономических показателей процесса получения конечной продукции.The essence of the invention lies in the fact that the claimed qualitative and quantitative composition of the components of the mixture allows us to solve the problem, and deviations from these limits from their concentration lead to a violation of the thermal regime of smelting, deterioration in the quality and technical and economic indicators of the process of obtaining the final product.
При содержании ангидрида борного ниже 27,3% увеличивается концентрация алюминия в металле, что ухудшает марочность. При содержании ангидрида борного выше 28,1% увеличивается остаточное содержание B2O3 в шлаке и снижается извлечение бора в сплав.When the content of boric anhydride is lower than 27.3%, the concentration of aluminum in the metal increases, which worsens the waste. When the content of boric anhydride is higher than 28.1%, the residual content of B 2 O 3 in the slag increases and the extraction of boron into the alloy decreases.
При содержании окалины железной ниже 34,4% снижается термичность шихты. В результате снижается извлечение бора в металл. При содержании окалины железной выше 35,3% возрастает термичность шихты, что приводит к «горячему» ходу плавки и разбросу шихты, увеличивается скорость проплавления шихты и количество пылеуноса шихтовых материалов, а также понижается содержание бора в сплаве.When the content of iron oxide is lower than 34.4%, the thermal effect of the charge decreases. As a result, the extraction of boron into the metal is reduced. When the content of iron scale is higher than 35.3%, the charge thermality increases, which leads to a “hot” melting process and charge spread, the charge penetration rate and the amount of dust removal of charge materials increase, and the boron content in the alloy decreases.
При содержании порошка первичного алюминия ниже 29,2% снижается термичность шихты, ход плавки становится «холодным», понижается содержание бора в сплаве и повышается остаточное содержание оксида бора в шлаке, в результате снижается извлечение бора в металл. При содержании порошка первичного алюминия выше 30,8% увеличивается содержание алюминия в сплаве, увеличивается термичность шихты, что приводит к «горячему» ходу плавки и разбросу шихты, увеличивается скорость проплавления шихты и количество пылеуноса шихтовых материалов.When the content of primary aluminum powder is lower than 29.2%, the charge thermality decreases, the melting process becomes “cold”, the boron content in the alloy decreases and the residual content of boron oxide in the slag increases, as a result, the boron extraction into the metal decreases. When the content of primary aluminum powder is above 30.8%, the aluminum content in the alloy increases, the charge thermality increases, which leads to a “hot” melting process and charge spread, the charge penetration rate and the amount of dust removal of charge materials increase.
При содержании извести обожженной ниже 4,8% ухудшаются условия связывания образующегося глинозема и затрудняются условия восстановления бора алюминием. Возрастает температура плавления шлака и снижается извлечение бора в блок металла. При содержании извести обожженной более 6,4% шлак получается более легкоплавкий, жидкоподвижный и возрастает аварийность при выплавке.When the lime content is calcined below 4.8%, the binding conditions of the resulting alumina worsen and the conditions for the reduction of boron by aluminum become more difficult. The melting temperature of the slag increases and the extraction of boron into the metal block decreases. When the lime content is more than 6.4% calcined, the slag is more fusible, fluid, and the accident rate during smelting increases.
Концентрат плавиковошпатовый введен для образования флюса на основе оксидов CaO-CaF2-Al2O3, аккумулирующего кремнезем и серу, а также для снижения температуры плавления шлака, что облегчает осаждение капель ферробора.Fluorspar concentrate was introduced to form a flux based on CaO-CaF 2 -Al 2 O 3 oxides, which accumulates silica and sulfur, and also to lower the melting point of slag, which facilitates the deposition of droplets of ferroboron.
При содержании концентрата плавиковошпатового менее 0,8% возрастает температура плавления шлака, что приводит к неполному осаждению капель металла из шлака, ухудшается рафинирующее влияние шлака на химический состав металла. При содержании концентрата плавиковошпатового более 1,0% снижается извлечение бора в металл за счет угара алюминия кислородом воздуха и шлак получается более легкоплавкий, что может увеличить аварийность при выплавке.When the content of fluorspar concentrate is less than 0.8%, the melting temperature of the slag increases, which leads to incomplete deposition of metal droplets from the slag, and the refining effect of the slag on the chemical composition of the metal worsens. When the content of hydrofluoric concentrate is more than 1.0%, boron extraction into the metal is reduced due to aluminum fumes from air oxygen and the slag is more fusible, which can increase the accident rate during smelting.
Соль поваренная выварочная введена для улучшения физических свойств шлака и получения плотного чистого слитка металла и для обеспечения улучшенного разделения продуктов плавки и уменьшения потерь металла при чистке слитка металла.Boiling salt is introduced to improve the physical properties of the slag and obtain a dense clean metal ingot and to provide improved separation of the melting products and reduce metal loss during cleaning of the metal ingot.
При содержании соли поваренной выварочной менее 0,8% металл получается менее плотный с газовыми полостями, шлак получается более тугоплавкий, ухудшается разделение фаз на границе шлак-металл, что приводит к увеличению потерь при чистке металла, и снижается извлечение бора в сплав. При содержании соли поваренной выварочной более 1,0% качественные показатели металла и шлака не улучшаются, но расход соли поваренной выварочной увеличивается неоправданно.When the salt content of boiling out cooking is less than 0.8%, the metal is less dense with gas cavities, the slag is more refractory, the phase separation at the slag-metal interface worsens, which leads to an increase in losses during metal cleaning, and boron extraction into the alloy is reduced. When the salt content of boiling out more than 1.0%, the quality indicators of metal and slag do not improve, but the consumption of salt of boiling out increases unjustifiably.
Состав шихты используется для получения ферробора электропечным алюминотермическим способом.The composition of the charge is used to obtain ferroboron electric furnace aluminothermic method.
Из уровня техники известен способ получения ферробора повышенной чистоты для производства магнитных сплавов типа Nd-Fe-B (RU 2242529 С2, 2002 г.), включающий перемешивание борсодержащего материала с алюминиевым порошком и внепечное восстановление реакционной смеси в кокиле. При этом перед перемешиванием с порошком алюминия борсодержащий материал обжигают на воздухе при температуре 300-500°C в течение 3 часов, а в качестве борсодержащего материала используют смесь борной кислоты с порошковым оксидом железа в соотношении 1:1. В данном изобретении процесс обжига необходим для разложения борной кислоты до ангидрида борного (В2О3), исходя из сущности алюминотермического восстановления. После этого в обожженную смесь добавляют порошковый алюминий. Расчет количества алюминия ведется по известной методике определения процентного содержания алюминия, необходимого для восстановления металлов из оксидов. Прокаленную смесь смешивают с алюминиевым порошком, загружают в кокили и нагревают до 300°C. Затем смесь сжигают внепечным способом с верхним запалом, при этом порошкообразная шихта находится под слоем расплава. После остывания кокилей производят выбивку слитков ферробора. Масса исходной смеси 8 кг, масса слитка 1,6 кг. Химический состав металла, мас.%: В - 11,7, Al<2,2, Si<l,5, С<0,1, Mn+Cr<0,5.The prior art method for producing high purity ferroboron for the production of magnetic alloys of the Nd-Fe-B type (RU 2242529 C2, 2002), including mixing boron-containing material with aluminum powder and after-furnace reduction of the reaction mixture in a chill mold. In this case, before mixing with aluminum powder, the boron-containing material is fired in air at a temperature of 300-500 ° C for 3 hours, and a mixture of boric acid with powdered iron oxide in a ratio of 1: 1 is used as boron-containing material. In this invention, the firing process is necessary for the decomposition of boric acid to boric anhydride (В 2 О 3 ), based on the essence of aluminothermic reduction. After that, powdered aluminum is added to the calcined mixture. The calculation of the amount of aluminum is carried out according to a known method for determining the percentage of aluminum necessary for the recovery of metals from oxides. The calcined mixture is mixed with aluminum powder, loaded into a chill mold and heated to 300 ° C. Then the mixture is burned out of the furnace with the upper fuse, while the powder mixture is under a layer of melt. After cooling the chillies, ferroboron ingots are knocked out. The mass of the initial mixture is 8 kg, the mass of the ingot is 1.6 kg. The chemical composition of the metal, wt.%: B - 11.7, Al <2.2, Si <l, 5, C <0.1, Mn + Cr <0.5.
Недостатками этого способа являются: необходимость наличия дополнительного агрегата для обжига борсодержащего материала с поддержанием определенного интервала температур и времени нагрева смеси; низкое содержание бора и повышенное содержание примесей в сплаве; малые объемы плавки, что ограничивает производительность.The disadvantages of this method are: the need for an additional unit for firing boron-containing material while maintaining a certain temperature range and heating time of the mixture; low boron content and high content of impurities in the alloy; small volumes of melting, which limits productivity.
Известен способ (Плинер Ю.Л., Игнатенко Г.Ф. Восстановление окислов металлов алюминем. - М.: Металлургия, 1967, С.195-197) алюминотермического получения ферробора электропечной плавкой из боратовой и железной руд с использованием железотермитного осадителя. В шихту плавки входят следующие компоненты:The known method (Pliner Yu.L., Ignatenko GF Reduction of metal oxides with aluminum. - M .: Metallurgy, 1967, S.195-197) aluminothermic production of ferroboron by electric furnace melting from borate and iron ore using an iron-thermal precipitator. The following components are included in the melting mixture:
1) запальная часть, состоящая из обожженной боратовой руды, окалины железной и вторичного алюминия (7-10% от общей массы шихты);1) the ignition part, consisting of calcined borate ore, dross of iron and secondary aluminum (7-10% of the total mass of the charge);
2) основная шихта, состоящая из обожженной боратовой руды и вторичного алюминия (70% от общей массы шихты);2) the main charge, consisting of calcined borate ore and secondary aluminum (70% of the total mass of the charge);
3) железотермитный осадитель, содержащий окалину железную и вторичный алюминий (20-23% от общей массы шихты).3) iron-thermite precipitator containing iron oxide and secondary aluminum oxide (20-23% of the total mass of the charge).
Плавка ведется «на блок» в плавильном тигле (или горне), футерованном электродной массой и установленном на футерованном поддоне. Стенки тигля в нижней части по уровню металлического слитка выкладывают магнезитовым кирпичом. Процесс ведут с двумя выпусками шлака, для чего основную часть шихты и железотермитный осадитель делят на две равные части. Плавка начинается с проплавления запальной части шихты, затем на образующемся шлаке зажигают дуги и проплавляют первую половину основной шихты, после чего при включенной печи проплавляют первую половину осадителя. При отключенной печи через шлаковую летку выпускают шлак, заделывают летку и проплавляют остальную навеску шихты, после чего вновь сливают шлак и охлаждают плавку в тигле (горне).Melting is carried out "on the block" in the melting crucible (or furnace), lined with electrode mass and mounted on a lined pallet. The walls of the crucible in the lower part according to the level of the metal ingot are laid out with magnesite brick. The process is conducted with two slag outlets, for which the main part of the charge and the ferritic precipitator are divided into two equal parts. Melting begins with the penetration of the ignition part of the charge, then on the resulting slag, the arcs are ignited and the first half of the main charge is melted, after which, with the furnace turned on, the first half of the precipitator is melted. When the furnace is turned off, slag is released through the slag notch, the notch is repaired and the remaining portion of the charge is melted, then the slag is again drained and the melting in the crucible (furnace) is cooled.
Сплав промышленной выплавки имеет следующий химический состав, мас.%: 11-12 В; 5-7 Si; 4 Al. Сквозное извлечение бора (с учетом потерь при обжиге) составляет 50%.The industrial smelting alloy has the following chemical composition, wt.%: 11-12 V; 5-7 Si; 4 Al. Through boron extraction (taking into account losses during firing) is 50%.
Недостатками известного способа являются: во-первых, сложность технологической схемы скачивания шлака с последующей заделкой летки; во-вторых, при проплавлении шихты возможны набросы ее на угольные стенки и науглероживание сплава; в- третьих, при проплавлении осадителя при включенной печи высока вероятность науглероживания восстанавливающихся железа и бора; в-четвертых, низкое содержание бора и большое содержание примесей (Al, Si, С); в-пятых, требуется необходимость обжига боратовой руды перед плавкой.The disadvantages of this method are: firstly, the complexity of the technological scheme for downloading slag, followed by termination of the tap hole; secondly, when the charge is melted, it is possible to throw it on the coal walls and carburize the alloy; thirdly, when the precipitator is melted when the furnace is on, the probability of carburization of the reducing iron and boron is high; fourthly, a low content of boron and a high content of impurities (Al, Si, C); fifth, the need for roasting borate ore before smelting is required.
Также известен способ (Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Лаппо С.И. Борсодержащие стали и сплавы. - М.: Металлургия, 1986. С.38-46) алюминотермического получения ферробора с повышенным содержанием бора (марки ФБ20 и ФБ17) электропечной плавкой ферробора, получаемого из ангидрида борного. Плавку осуществляют «на блок» в трехфазной электропечи мощностью 1000 кВА с выдвижной ванной, футерованной электродной массой и установленной на футерованном поддоне. Стенки плавильного агрегата полностью выкладывают магнезитовым кирпичом для уменьшения содержания углерода в металле. Шихта состоит из запальной (I), основной (II) и осадительной (III) частей. Процесс ведут с двумя выпусками шлака, для чего основную часть шихты и железотермитный осадитель делят на две равные части. Плавку начинают с проплавления запальной части шихты, затем на образующемся шлаке зажигают дуги и после набора нагрузки вводят в печь порциями первую половину основной части шихты и по окончании ее проплавления при включенной печи задают первую половину осадительной части. Для более полного осаждения капель металла из шлака расплав выдерживают ~10 минут, затем шлак сливают, закрывают летку и проплавляют вторую половину основной и осадительной частей шихты. По окончании процесса ванну выкатывают из-под электродов и охлаждают вместе с продуктами плавки до полной кристаллизации сплава. Предварительный нагрев ванны печи газом до 800°C позволяет повысить извлечение бора на 3-5%.Also known is a method (Lyakishev NP, Pliner Yu.L., Lappo S.I. Boron-containing steels and alloys. - M .: Metallurgy, 1986. P.38-46) of aluminothermic production of ferroboron with a high content of boron (grade FB20 and FB17) electric furnace fusible ferroboron obtained from boric anhydride. Melting is carried out "on the block" in a three-phase electric furnace with a capacity of 1000 kVA with a retractable bathtub, lined with electrode mass and mounted on a lined pallet. The walls of the smelter are fully lined with magnesite brick to reduce the carbon content in the metal. The mixture consists of ignition (I), main (II) and sedimentary (III) parts. The process is conducted with two slag outlets, for which the main part of the charge and the ferritic precipitator are divided into two equal parts. Melting begins with the penetration of the ignition part of the charge, then the arcs are ignited on the resulting slag, and after the load is added, the first half of the main part of the charge is introduced in portions in the furnace and, at the end of its penetration, the first half of the precipitation part is set when the furnace is on. For a more complete deposition of metal droplets from the slag, the melt is kept for ~ 10 minutes, then the slag is drained, the notch is closed and the second half of the main and precipitation parts of the charge are melted. At the end of the process, the bath is rolled out from under the electrodes and cooled together with the melting products until the alloy crystallizes completely. Preheating the furnace bath with gas to 800 ° C can increase boron extraction by 3-5%.
Недостатками известного способа являются: сложность технологической схемы скачивания шлака с последующей заделкой летки; при проплавлении осадителя при включенной печи высока вероятность науглероживания восстанавливающихся железа и бора;The disadvantages of this method are: the complexity of the technological scheme for downloading slag with subsequent sealing of the tap hole; when the precipitator is melted when the furnace is on, the probability of carburization of the reducing iron and boron is high;
Наиболее близким, по технической сущности, является способ алюминотермического получения ферробора марок ФБ0 (ФБ20) и ФБ1 (ФБ17) в ванне электропечи «на блок» с использованием ангидрида борного и порошка первичного алюминия (Рысс М.А. Производство ферросплавов. М. Металлургия, 1975, С.312-314). Ферробор выплавляют в печи с набивной футеровкой из электродной массы (толщиной 150-180 мм); металлоприемник выкладывают из магнезитового кирпича с засыпкой подины сухим магнезитовым порошком. Ванна печи сменная и помещена на выкатывающейся тележке. Рабочее напряжение 82 В, ток 7230 А, удельная объемная мощность 570 кВА/мм3. Шихту загружают в печь шнековым питателем.The closest, in technical essence, is the method of aluminothermic production of ferroboron grades ФБ0 (ФБ20) and ФБ1 (ФБ17) in a bath for an electric furnace “per block” using boric anhydride and primary aluminum powder (Ryss MA Production of ferroalloys. M. Metallurgy, 1975, S.312-314). Ferroboron is smelted in a furnace with a printed lining from the electrode mass (150-180 mm thick); the metal receiver is laid out of magnesite brick with backfilling of the hearth with dry magnesite powder. The furnace bath is replaceable and placed on a rolling trolley. Operating voltage 82 V, current 7230 A, specific volumetric power 570 kVA / mm 3 . The mixture is loaded into the furnace with a screw feeder.
После проплавления запальной части шихты включают печь и проплавляют основную шихту и затем расплав выдерживается 10-15 минут.After penetration of the ignition part of the charge, the furnace is switched on and the main charge is melted, and then the melt is held for 10-15 minutes.
После этого печь отключают и дают осадительную железотермитную смесь и через 4-5 мин выпускают основное количество шлака, а оставшийся расплав оставляют до полного застывания. Застывший блок сплава и остатки шлака разделывают, сплав чистят и упаковывают в тару.After that, the furnace is turned off and a precipitating iron-thermite mixture is given, and after 4-5 minutes the main amount of slag is released, and the remaining melt is left to solidify. The solidified alloy block and the remaining slag are cut, the alloy is cleaned and packaged in a container.
В результате плавки получают 1000 кг ферробора следующего химического состава, мас.%: бор 15-22; кремний 2-3; алюминий 3-6; углерод 0,03-0,20; фосфор и сера 0,01-0,02. Содержание в шлаке, мас.%: B2O3 6; Al2O3 68; СаО 12; FeO 3; MgO ~10; SiO2 до 1. Извлечение бора около 61%.As a result of melting, 1000 kg of ferroboron of the following chemical composition are obtained, wt.%: Boron 15-22; silicon 2-3; aluminum 3-6; carbon 0.03-0.20; phosphorus and sulfur 0.01-0.02. The content in the slag, wt.%: B 2 O 3 6; Al 2 O 3 68; CaO 12; FeO 3; MgO ~ 10; SiO 2 to 1. Boron recovery of about 61%.
Недостатками способа являются: низкое извлечение бора; повышенное содержание углерода вследствие контакта восстанавливаемых железа и бора с угольной футеровкой ванны печи; привар футеровочных материалов с подины ванны к блоку металла и последующие потери металла при чистке слитка.The disadvantages of the method are: low boron extraction; increased carbon content due to contact of the reduced iron and boron with the coal lining of the furnace bath; weld lining materials from the bottom of the bath to the metal block and subsequent loss of metal when cleaning the ingot.
Известные промышленные способы имеют общие недостатки: например, сложности в части гарантированного обеспечения устойчивого необходимого критического уровня ее термичности, скорости проплавления, определяющих степень извлечения бора в сплав; склонность к возгону оксидов бора и к выбросам горящей шихты и расплавленных продуктов плавки; большие потери тепла аккумуляцией футеровкой печного агрегата (тигля, ванны, горна) и повышенный расход футеровочных материалов при разовом использовании печного агрегата.Known industrial methods have common drawbacks: for example, difficulties in ensuring a stable required critical level of its thermal conductivity, penetration rate, which determine the degree of boron extraction into the alloy; a tendency to sublimate boron oxides and to emissions of burning mixture and molten smelting products; large heat losses by accumulation of the lining of the furnace unit (crucible, bath, hearth) and increased consumption of lining materials with a single use of the furnace unit.
Предлагаемое изобретение направлено на получение электропечным алюминотермическим способом ферробора, кондиционного по химическому составу, при использовании ангидрида борного.The present invention is directed to obtaining an electric furnace aluminothermic method of ferroboron, conditionally chemical composition, using boric anhydride.
Задачей изобретения является создание простого надежного способа получения высококачественного ферробора, обеспечивающего высокий выход высших марок ферробора в соответствии с требованиями ГОСТ 14848-69.The objective of the invention is to provide a simple reliable method for producing high-quality ferroboron, providing a high yield of higher grades of ferroboron in accordance with the requirements of GOST 14848-69.
Поставленная задача достигается тем, что для улучшения технологического процесса при получении ферробора используют электропечной алюминотермический способ восстановления железа и бора из оксидов, используя шихту с достаточно необходимой термичностью, чем оптимизируют устойчивость термодинамических и кинетических условий процессов окисления алюминия и восстановления металлов из оксидов, снижая и повышая их активность, соответственно в металлическом и шлаковом расплавах. Также стенки и подину плавильного горна футеруют периклазовым кирпичом, чем исключают контакт образующегося металла с углеродсодержащими материалами и снижают вероятность просачивания образующегося сплава в футеровку горна.This object is achieved in that in order to improve the technological process for the production of ferroboron, an electric furnace aluminothermic method of reducing iron and boron from oxides is used, using a charge with a sufficiently necessary thermal effect, which optimizes the stability of the thermodynamic and kinetic conditions of aluminum oxidation and metal reduction from oxides, reducing and increasing their activity, respectively, in metallic and slag melts. Also, the walls and the bottom of the smelting furnace are lined with periclase brick, which excludes the contact of the formed metal with carbon-containing materials and reduces the likelihood of the resulting alloy seeping into the furnace lining.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в отличие от известного способа получения ферробора, включая подготовку, загрузку и проплавление шихты, содержащей ангидрид борный, железосодержащий компонент (железную руду или окалину железную), порошок алюминия и известь обожженную, в плавильном агрегате, в заявленном электропечном алюминотермическом способе ферробор получают в наклоняющемся горне, футерованном периклазовым кирпичом, алюминотермическим восстановлением бора из оксидов ангидрида борного и железа из оксидов окалины железной в процессе последовательного проплавления частей шихты в смеси с порошком первичного алюминия, флюсами (известью обожженной, концентратом плавиковошпатовым и солью поваренной выварочной), а компоненты шихты взяты при следующем содержании, мас.%: ангидрид борный - 27,3-28,1, окалина железная - 34,4-35,3, порошок первичного алюминия - 29,2-30,8, известь обожженная - 4,8-6,4, концентрат плавиковошпатовый - 0,8-1,0, соль поваренная выварочная - 0,8-1,0. Плавку ферробора ведут с нижним запалом шихты. Длительность плавки под дугами 25-40 минут. Причем вначале в горн насыпают на подину запальную часть шихты, содержащую окалину железную (9,6-12 мас.% от общей навески окалины), порошок первичного алюминия по стехиометрии и известь обожженную (15-26 мас.% от общей навески извести) для связывания образующегося глинозема в однокальциевый алюминат, и зажигают ее запальной смесью (магниевая стружка и натриевая селитра), после чего включают электропечь и зажигают дуги, а затем загружают из печного бункера в плавильный горн по мере проплавления основную шихту, содержащую всю навеску ангидрида борного, концентрата плавиковошпатового и соли поваренной выварочной, окалину железную (16-20 мас.% от общей навески окалины), порошок первичного алюминия по стехиометрии, известь обожженную (36-52 мас.% от общей навески извести) для связывания образующегося глинозема в гексаалюминат кальция, стараясь держать колошник закрытым небольшим слоем шихты. При этом токовую нагрузку поддерживают в пределах 3-5 кА, чтобы не допускать местных перегревов расплава и уменьшить улет оксидов бора, а также чтобы не допустить погружения графитированных электродов в расплав и науглероживания металла. После проплавления основной шихты в горне проплавляют осадительную часть шихты, содержащую оставшуюся часть окалины железной, порошка первичного алюминия и извести обожженной, не допуская вспенивания расплава и сильного дымовыделения. По окончании плавки расплав выдерживается в горне в течение 5-10 минут для окончания восстановительных реакций и осаждения капель металла, а затем сливают в шлаковню для полной кристаллизации продуктов плавки. При этом сначала в шлаковню подливают шлак на высоту 200-250 мм и делают выдержку 3-6 минут для образования шлакового гарнисажа, после чего сливают оставшийся расплав. После кристаллизации и охлаждения блок с продуктами плавки извлекают из шлаковни, металл отделяют от шлака, чистят и пакуют в готовую продукцию.The essence of the proposed method lies in the fact that, in contrast to the known method for producing ferroboron, including the preparation, loading and melting of a mixture containing boric anhydride, iron-containing component (iron ore or iron oxide), aluminum powder and calcined lime, in the melting unit, in the claimed The electric furnace aluminothermic method produces ferroboron in an inclined furnace lined with periclase brick, aluminothermic reduction of boron from oxides of boric anhydride and iron from oxides of oxal iron in the process of sequential melting of the charge in a mixture with primary aluminum powder, fluxes (calcined lime, fluor-spar concentrate and boiled salt), and the charge components were taken at the following content, wt.%: boric anhydride - 27.3-28.1 , iron oxide - 34.4-35.3, primary aluminum powder - 29.2-30.8, calcined lime - 4.8-6.4, fluorspar concentrate - 0.8-1.0, evaporated table salt - 0.8-1.0. Melting ferroboron lead with the lower ignition of the charge. The duration of melting under arcs is 25-40 minutes. Moreover, at first, the ignition part of the mixture containing iron oxide (9.6-12 wt.% Of the total weight of the scale), primary aluminum powder by stoichiometry and calcined lime (15-26 wt.% Of the total weight of lime) is poured onto the hearth for binding the resulting alumina into mono-calcium aluminate, and ignite it with the ignition mixture (magnesium shavings and sodium nitrate), then turn on the electric furnace and light the arcs, and then load the main charge containing the entire sample of bo anhydride from the furnace bunker into the melting furnace concentrate of fluorspar and boiling salt, iron oxide (16-20 wt.% of the total weight of the scale), primary aluminum powder by stoichiometry, calcined lime (36-52 wt.% of the total weight of lime) to bind the resulting alumina to hexaaluminate calcium, trying to keep the top closed with a small layer of the mixture. At the same time, the current load is maintained within 3-5 kA in order to prevent local overheating of the melt and reduce the escape of boron oxides, as well as to prevent immersion of graphite electrodes in the melt and carburization of the metal. After the main charge is melted in the furnace, the sedimentary part of the charge is melted, containing the remainder of the iron oxide, primary aluminum powder and calcined lime, preventing foaming of the melt and strong smoke emission. At the end of the smelting, the melt is aged in the furnace for 5-10 minutes to complete the reduction reactions and precipitate metal droplets, and then it is poured into slag for the complete crystallization of the smelting products. In this case, first slag is poured into the slag to a height of 200-250 mm and an exposure time of 3-6 minutes is made to form a slag skull, after which the remaining melt is drained. After crystallization and cooling, the block with the melting products is removed from the slag, the metal is separated from the slag, cleaned and packaged in the finished product.
Совокупность заявленных существенных признаков предопределяет решение поставленной задачи по достижению технического результата - создания простого надежного способа получения высококачественного ферробора электропечным алюминотермическим способом без применения кремнийсодержащих восстановителей. Выплавка нескольких плавок в наклоняющемся горне с разливкой продуктов плавки позволяет снизить удельный расход футеровочных материалов и электроэнергии. Реализация способа осуществляется на существующем металлургическом оборудовании с использованием известных доступных сырьевых компонентов.The combination of the claimed essential features predetermines the solution of the task to achieve the technical result - the creation of a simple reliable method for producing high-quality ferroboron by an electric furnace aluminothermic method without the use of silicon-containing reducing agents. The smelting of several heats in a leaning furnace with the casting of smelting products allows to reduce the specific consumption of lining materials and electricity. The implementation of the method is carried out on existing metallurgical equipment using known available raw material components.
Для реализации заявленного способа применяют следующие компоненты: ангидрид борный по ТУ 2123-010-49534204-2009, содержащий в форме оксидов, мас.%: B2O3 - 99,8; SiO2 - 0,01; FeO - 0,01; Р - 0,002; С - 0,01; S - 0,005; порошок алюминия первичного по СТО 03-74-11, производимый из алюминия первичного по ГОСТ 11069-2001; известь обожженная по СТО 03-75-11; окалина железная по ГОСТ 2787-75 или ТУ 0781-006-05798700-2006; концентрат плавиковошпатовый по ГОСТ 29219-91 или по ТУ 176952-001-45608905-2001; соль поваренная выварочная без добавок по ТУ 9192-027-00204872-95.To implement the claimed method, the following components are used: boric anhydride according to TU 2123-010-49534204-2009, containing in the form of oxides, wt.%: B 2 O 3 - 99.8; SiO 2 - 0.01; FeO - 0.01; P is 0.002; C is 0.01; S is 0.005; primary aluminum powder according to STO 03-74-11, produced from primary aluminum according to GOST 11069-2001; calcined lime according to STO 03-75-11; iron oxide in accordance with GOST 2787-75 or TU 0781-006-05798700-2006; fluorspar concentrate according to GOST 29219-91 or according to TU 176952-001-45608905-2001; Boiled salt without additives according to TU 9192-027-00204872-95.
Заявленный способ позволяет решать поставленную задачу, а отклонения от указанных пределов и режимов приводят к нарушению теплового режима плавки, ухудшению качества и технико-экономических показателей процесса получения конечной продукции.The claimed method allows to solve the problem, and deviations from the specified limits and modes lead to a violation of the thermal mode of smelting, deterioration in the quality and technical and economic indicators of the process of obtaining the final product.
При длительности плавки под дугами менее 25 минут увеличивается слой непроплавленной шихты на колошнике и возможно науглероживание образующихся капель металла. При длительности плавки под дугами более 40 минут колошник не закрывается слоем шихты, в результате возрастают теплопотери с излучением с поверхности расплава и ухудшаются условия восстановления бора из оксидов и понижается содержание бора в сплаве.When the melting time under arcs is less than 25 minutes, the layer of unmelted charge on the top increases and carburization of the resulting metal droplets is possible. With a melting duration of more than 40 minutes under the arcs, the top does not close with the charge layer, as a result, heat losses with radiation from the melt surface increase and conditions for the reduction of boron from oxides worsen and the content of boron in the alloy decreases.
При токовой нагрузке ниже 3 кА возникают трудности с поддержанием стабильного горения электрических дуг и снижается суммарная термичность процесса, ход плавки становится «холодным», ухудшаются условия восстановления бора из оксидов и повышается остаточное содержание оксида бора в шлаке, в результате снижается извлечение бора в металл. При токовой нагрузке более 5 кА могут быть местные перегревы шихты и расплава, что приведет к испарению оксидов бора, возрастает общая термичность процесса, что приводит к «горячему» ходу плавки и разбросу шихты, увеличивается скорость проплавления шихты и количество пылеуноса шихтовых материалов, шлак получается более жидкоподвижный, что может увеличить аварийность при выплавке.At a current load below 3 kA, difficulties arise in maintaining stable combustion of electric arcs and the overall thermal process decreases, the melting process becomes “cold”, the conditions for the recovery of boron from oxides worsen and the residual content of boron oxide in the slag increases, resulting in a decrease in boron extraction into metal. At a current load of more than 5 kA, there may be local overheating of the charge and melt, which will lead to the evaporation of boron oxides, the overall thermal process increases, which leads to a “hot” melt course and dispersion of the charge, the charge penetration rate and the amount of charge dust pulverization increase, and slag is obtained more fluid, which can increase the accident rate during smelting.
При выдержке расплава в горне перед разливкой менее 5 минут неполностью проходят восстановительные процессы в верхних слоях шлака и ухудшается рафинирующее влияние шлака на химический состав металла, температура расплава, сливаемого в шлаковню, остается высокой, что может увеличить аварийность при выплавке. При выдержке расплава в горне более 10 минут понижается температура сливаемого расплава, что приводит к неполному осаждению капель металла из шлака после разливки в шлаковню, ухудшается разделение фаз на границе шлак-металл, снижается извлечение бора в металл.When the melt is kept in the furnace before casting for less than 5 minutes, the recovery processes in the upper layers of the slag do not fully pass and the refining effect of the slag on the chemical composition of the metal worsens, the temperature of the melt being drained into the slag remains high, which can increase the accident rate during smelting. When the melt is kept in the furnace for more than 10 minutes, the temperature of the melt being drained decreases, which leads to incomplete precipitation of metal droplets from slag after casting into slag, phase separation at the slag-metal interface worsens, and boron extraction into metal decreases.
При подливе шлака в шлаковню на высоту менее 200 мм высота защитного гарнисажа может оказаться меньше высоты блока металла и возрастает аварийность при выплавке. При подливе шлака в шлаковню на высоту более 250 мм масса подлитого шлака имеет большее теплосодержание, в результате толщина защитного гарнисажа может оказаться меньше необходимой и повышается вероятность прогара гарнисажа и шлаковни после слива металла.When slag is poured into the slag to a height of less than 200 mm, the height of the protective skull can be less than the height of the metal block and the accident rate during smelting increases. When slag is poured into the slag to a height of more than 250 mm, the mass of the poured slag has a higher heat content, as a result, the thickness of the protective skull can be less than necessary and the likelihood of burn-out of the skull and slag after the metal is drained increases.
При выдержке для образования шлакового гарнисажа менее 3 минут снижается толщина защитного гарнисажа и возрастает аварийность при выплавке. При выдержке для образования шлакового гарнисажа выше 6 минут на поверхности шлака образуется твердая корка, которую не сразу пробивает струя окончательно сливаемого расплава, в результате часть металла остается в шлаке и не попадает в образующийся слиток, а также может разбрызгиваться из шлаковни в камеру электропечи.When holding for the formation of a slag skull less than 3 minutes, the thickness of the protective skull decreases and the accident rate during smelting increases. When holding for the formation of a slag skull over 6 minutes, a hard crust forms on the surface of the slag, which does not immediately penetrate the jet of the finally melt being drained, as a result, part of the metal remains in the slag and does not fall into the formed ingot, and can also be sprayed from the slag into the furnace.
Шихту рассчитывают на 1500 кг борного ангидрида.The charge is calculated for 1500 kg of boric anhydride.
При подготовке шихты в смесительный барабан загружают компоненты шихты и тщательно перемешивают между собой. Основная рудно-восстановительная шихта, являющаяся моношихтой, набирается в две части, исходя из объема саморазгружающихся бадей, в которые она выгружается после смешивания, а затем загружается в печной бункер плавильного агрегата. Электропечную алюминотермическую плавку на подготовленной шихте проводят в наклоняющемся плавильном горне с футеровкой подины и стен периклазовым кирпичом.When preparing the mixture in the mixing drum load the components of the mixture and mix thoroughly with each other. The main ore-reducing charge, which is a mono-charge, is collected in two parts, based on the volume of self-unloading tubs into which it is unloaded after mixing, and then loaded into the furnace bunker of the melting unit. Electric-furnace aluminothermic melting on the prepared charge is carried out in an inclined smelting furnace with a lining of the hearth and walls with periclase brick.
Вначале в горн на подину загружают запальную часть шихты, и зажигают ее запальной смесью, после наплавления расплава зажигают электрические дуги и затем загружают из печного бункера в плавильный горн по мере проплавления основную шихту в течение 25-40 минут, стараясь держать колошник закрытым слоем шихты. При этом токовую нагрузку поддерживают в пределах 3-5 кА, чтобы не допускать местных перегревов расплава и уменьшить улет оксидов бора. После проплавления основной шихты и отключения дуг в горне проплавляют осадительную часть шихты, не допуская вспенивания расплава и сильного дымовыделения. По окончании плавки расплав выдерживается в горне в течение 5-10 минут для окончания восстановительных реакций и осаждения капель металла, а затем сливают в шлаковню для полной кристаллизации продуктов плавки. При этом сначала в шлаковню подливают шлак на высоту 200-250 мм и делают выдержку 3-6 минут для образования шлакового гарнисажа, после чего сливают оставшийся расплав. После кристаллизации и охлаждения продуктов плавки металл отделяют от шлака и пакуют в готовую продукцию.First, the ignition part of the charge is loaded into the hearth on the hearth, and ignited with the ignition mixture, after the melt is melted, electric arcs are ignited and then the main charge is loaded from the furnace bunker into the melting furnace for melting for 25-40 minutes, trying to keep the top open with a closed layer of the charge. In this case, the current load is maintained within 3-5 kA in order to prevent local overheating of the melt and to reduce the release of boron oxides. After the main charge is melted and the arcs are turned off, the sedimentary part of the charge is melted in the furnace, preventing foaming of the melt and strong smoke emission. At the end of the smelting, the melt is aged in the furnace for 5-10 minutes to complete the reduction reactions and precipitate metal droplets, and then it is poured into slag for the complete crystallization of the smelting products. In this case, first slag is poured into the slag to a height of 200-250 mm and an exposure time of 3-6 minutes is made to form a slag skull, after which the remaining melt is drained. After crystallization and cooling of the melting products, the metal is separated from the slag and packaged in the finished product.
Сущность изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения.The invention is confirmed by examples of specific performance.
Пример 1 (прототип по шихте и по способу). Проведена кампания из 4 плавок ферробора по прототипу в футерованном магнезитовым кирпичом тигле, емкостью по шихте 60 кг. Для производства ферробора использовали обожженный ангидрид борный и железную руду низкофосфористую следующего химического состава, мас.%: 95 Fe2O3, 4,2 SiO2, 0,10 С, 0,012 Р, 0,004 Cu. Для получения ферробора масса подготовленной на плавку шихты составила 49 кг. Загружали, зажигали и проплавляли в три стадии (запальную, основную, осадительную) шихту следующего состава, кг(мас.%):Example 1 (prototype by charge and method). A campaign of 4 heats of a ferroboron prototype was carried out in a crucible lined with magnesite brick, with a charge capacity of 60 kg. For the production of ferroboron, calcined boric anhydride and low-phosphorous iron ore of the following chemical composition were used, wt.%: 95 Fe 2 O 3 , 4.2 SiO 2 , 0.10 C, 0.012 P, 0.004 Cu. To obtain ferroboron, the mass of the mixture prepared for melting was 49 kg. Loaded, ignited and smelted in three stages (ignition, main, sedimentation) charge of the following composition, kg (wt.%):
Расход электроэнергии на плавку 14,3 кВт·час.Electricity consumption for smelting is 14.3 kWh.
Плавку ферробора вели с нижним запалом шихты. Длительность плавки под дугами 20 минут. Причем вначале в горн насыпали на подину запальную часть шихты, содержащую железную руду (12,8 мас.% от общей навески железной руды), порошок первичного алюминия по стехиометрии и известь обожженную (13,8 мас.% от общей навески извести), и зажигали ее запальной смесью (магниевая стружка и натриевая селитра), после чего включали электропечь и зажигали дуги, а затем загружали в плавильный тигель по мере проплавления основную шихту, содержащую всю навеску ангидрида борного, железную руду (29,5 мас.% от общей навески железной руды), порошок первичного алюминия по стехиометрии, известь обожженную (50,6 мас.% от общей навески извести). После проплавления основной шихты в тигле проплавляли осадительную часть шихты, содержащую оставшуюся часть железной руды, порошка первичного алюминия и извести обожженной. По окончании плавки расплав выдерживали в тигле до полной кристаллизации продуктов плавки и затем извлекали шлак и металл. Расчетная термичность шихты 651,6 ккал/кг.Ferroboron smelting was carried out with a lower charge ignition. The duration of melting under arcs is 20 minutes. Moreover, in the beginning, the ignition part of the charge containing iron ore (12.8 wt.% Of the total weight of the iron ore), primary aluminum powder by stoichiometry and calcined lime (13.8 wt.% Of the total weight of lime) was poured onto the hearth, and they ignited it with an ignition mixture (magnesium chips and sodium nitrate), after which they turned on the electric furnace and ignited the arcs, and then loaded into the melting crucible, as the metal was melted, the main charge containing the entire sample of boric anhydride, iron ore (29.5 wt.% of the total sample iron ore), primary al powder stoichiometry, calcined lime (50.6 wt.% of the total weight of lime). After the main charge was melted in the crucible, the precipitating part of the charge containing the remainder of the iron ore, primary aluminum powder and calcined lime was melted. At the end of melting, the melt was kept in a crucible until the melting products crystallized completely and then slag and metal were recovered. The calculated thermality of the charge is 651.6 kcal / kg.
Средний химический состав ферробора, мас.%: 21,6 В; 2,23 Si; 0,01 S; 0,050 С; 0,026 Cu; 0,016 Р; остальное железо. В шлаке остаточное содержание, мас.%: 10,5 B2O3; 0,56 SiO2; 73,6 Al2O3; 3,6 FeO; 6,5 CaO; 4,7 MgO.The average chemical composition of ferroboron, wt.%: 21.6 V; 2.23 Si; 0.01 s; 0.050 C; 0.026 Cu; 0.016 P; the rest is iron. In the slag residual content, wt.%: 10.5 B 2 O 3 ; 0.56 SiO 2 ; 73.6 Al 2 O 3 ; 3.6 FeO; 6.5 CaO; 4.7 MgO.
Пример 2 (заявляемый способ). Проведена кампания из 8 плавок по получению ферробора. Масса подготовленной на плавку шихты составила 5405 кг. Загружали и проплавляли в три стадии (запальную, основную, осадительную) шихту следующего состава, кг(мас.%):Example 2 (the inventive method). A campaign of 8 heats to obtain ferroboron was conducted. The mass of the mixture prepared for melting was 5405 kg. Loaded and smelted in three stages (ignition, basic, precipitation) charge of the following composition, kg (wt.%):
Расчетная термичность шихты 707,1 ккал/кг.The calculated thermality of the charge is 707.1 kcal / kg.
Выплавку производили в электропечи в наклоняющемся плавильном горне, футерованном периклазовым кирпичом. Расход электроэнергии на плавку 1314 кВт·час (1152-1440). После завершения горения плавки расплав выдерживали в горне в течение 8-10 минут для осаждения капель металла и затем после слива части шлака в изложницу на гарнисаж делали выдержку 3-6 мин, после чего производили слив шлака и металла. После полной кристаллизации продуктов блок извлекали из шлаковни, металл отделяли от шлака и замачивали в воде для чистки и упаковки.Smelting was carried out in an electric furnace in a leaning smelter lined with periclase brick. The energy consumption for smelting is 1314 kWh (1152-1440). After the combustion was completed, the melt was kept in the furnace for 8-10 minutes to precipitate drops of metal, and then after draining part of the slag into the mold, the shutter was aged for 3-6 minutes, after which the slag and metal were drained. After complete crystallization of the products, the block was removed from the slag, the metal was separated from the slag and soaked in water for cleaning and packaging.
Выход ферробора по маркам:Ferroboron yield by brands:
ФБ20 (ГОСТ 14848-69) (Массовая доля, %: В не менее 20, Si не более 2,0, А1 не более 3, С не более 0,05, S не более 0,01, Р не более 0,02, Си не более 0,05) за кампанию составил 100%;FB20 (GOST 14848-69) (Mass fraction,%: B no less than 20, Si no more than 2.0, A1 no more than 3, C no more than 0.05, S no more than 0.01, P no more than 0.02 , C no more than 0.05) per campaign amounted to 100%;
Сравнительные результаты выплавки по известному способу (прототипу) и заявляемому техническому решению приведены в таблице.Comparative results of smelting by a known method (prototype) and the claimed technical solution are shown in the table.
Как видно из приведенной таблицы, предлагаемый способ, в отличие известного, позволяет получать ферробор повышенного качества, в частности высшей марки ФБ20, с использованием в качестве флюсующих добавок извести обожженной и концентрата плавиковошпатового и в качестве добавки, способствующей дегазации металла при кристаллизации и улучшающей границу раздела металла и шлака, соли поваренной выварочной. В предлагаемом изобретении найдены оптимальные соотношения массы ангидрида борного, окалины железной, порошка первичного алюминия, извести обожженной, концентрата плавиковошпатового и соли поваренной выварочной с обеспечением нормальной термичности алюминотермической шихты, которая для плавки ферробора алюминотермическим способом должна быть в пределах 700-720 ккал/кг, при необходимой удельной теплоте процесса (с учетом тепла, введенного электрическими дугами) 800-850 ккал/кг.As can be seen from the table, the proposed method, in contrast to the known one, allows one to obtain high quality ferroboron, in particular of the highest grade ФБ20, using calcined lime and fluorspar concentrate as fluxing additives and as an additive that promotes metal degassing during crystallization and improves the interface metal and slag, salt boiling out. In the present invention, the optimal mass ratios of boric anhydride, iron oxide, primary aluminum powder, calcined lime, feldspar concentrate and boiling salt are found, ensuring normal thermality of the aluminothermic charge, which should be in the range of 700-720 kcal / kg for melting ferroboron with the aluminothermic method, with the necessary specific heat of the process (taking into account the heat introduced by electric arcs) 800-850 kcal / kg.
Оптимизация термодинамических условий протекания восстановительного процесса обеспечивает массовый выход ферробора высшей марки ФБ20.Optimization of the thermodynamic conditions of the recovery process provides a mass yield of ferroboron of the highest grade FB20.
По окончательной рецептуре при реализации заявленного способа выход высшей марки ферробора по ГОСТ14848 составляет 100% от общего выпуска, в ферроборе марки ФБ20 100% металла имеет содержание бора 20,0-21,9 мас.%. Причем весь металл имеет содержание кремния не более 0,31%, содержание углерода не более 0,040 мас.%, содержание серы 0,005 мас.%.According to the final recipe, when implementing the inventive method, the yield of the highest grade of ferroboron according to GOST14848 is 100% of the total output; in the ferroboron of the ФБ20 grade, 100% of the metal has a boron content of 20.0-21.9 wt.%. Moreover, the entire metal has a silicon content of not more than 0.31%, carbon content of not more than 0.040 wt.%, Sulfur content of 0.005 wt.%.
Использованные источникиUsed sources
1. Рысс М.А. Производство ферросплавов. - М. Металлургия, 1975 С.312-314.1. Ryss M.A. Ferroalloy production. - M. Metallurgy, 1975 S. 312-314.
2. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Лаппо С.И. Борсодержащие стали и сплавы. М.: Металлургия, 1986, С.44-46.2. Lyakishev N.P., Pliner Yu.L., Lappo S.I. Boron-containing steels and alloys. M .: Metallurgy, 1986, S.44-46.
3. RU, 2242529 С2, 2002 г.3. RU, 2242529 C2, 2002.
4. Плинер Ю.Л., Игнатенко Г.Ф. Восстановление окислов металлов 1 алюминия. - М.: Металлургия, 1967, С.195-197.4. Pliner Yu.L., Ignatenko G.F. Reduction of metal oxides of 1 aluminum. - M.: Metallurgy, 1967, S.195-197.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107326/02A RU2521930C1 (en) | 2013-02-19 | 2013-02-19 | Charge and method for electric-furnace aluminothermic production of ferroboron using it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107326/02A RU2521930C1 (en) | 2013-02-19 | 2013-02-19 | Charge and method for electric-furnace aluminothermic production of ferroboron using it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2521930C1 true RU2521930C1 (en) | 2014-07-10 |
Family
ID=51217152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013107326/02A RU2521930C1 (en) | 2013-02-19 | 2013-02-19 | Charge and method for electric-furnace aluminothermic production of ferroboron using it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2521930C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719828C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-04-23 | Публичное акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ПАО "КЗФ") | Charge and electric furnace method of producing ferroboron with its use |
| CN117385262A (en) * | 2023-12-11 | 2024-01-12 | 内蒙古永磊材料科技有限公司 | Preparation method of carbothermic ferroboron |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3409311C1 (en) * | 1984-03-14 | 1985-09-05 | GfE Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH, 4000 Düsseldorf | Process for the carbothermal production of a ferroboron alloy or a ferroborosilicon alloy and application of the process to the production of special alloys |
| RU2063462C1 (en) * | 1992-03-11 | 1996-07-10 | Савостьянов Игорь Андреевич | Method of boron alloys production mainly in electrical furnace |
| RU2242529C2 (en) * | 2002-12-30 | 2004-12-20 | ОАО Научно-производственное объединение "Магнетон" | Method for obtaining of high-purity ferroboron for producing of neodymium-iron-boron magnetic alloys |
-
2013
- 2013-02-19 RU RU2013107326/02A patent/RU2521930C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3409311C1 (en) * | 1984-03-14 | 1985-09-05 | GfE Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH, 4000 Düsseldorf | Process for the carbothermal production of a ferroboron alloy or a ferroborosilicon alloy and application of the process to the production of special alloys |
| RU2063462C1 (en) * | 1992-03-11 | 1996-07-10 | Савостьянов Игорь Андреевич | Method of boron alloys production mainly in electrical furnace |
| RU2242529C2 (en) * | 2002-12-30 | 2004-12-20 | ОАО Научно-производственное объединение "Магнетон" | Method for obtaining of high-purity ferroboron for producing of neodymium-iron-boron magnetic alloys |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РЫСС М.А. Производство ферросплавов. М., Металлургия, 1975, с.312-314. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719828C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-04-23 | Публичное акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ПАО "КЗФ") | Charge and electric furnace method of producing ferroboron with its use |
| CN117385262A (en) * | 2023-12-11 | 2024-01-12 | 内蒙古永磊材料科技有限公司 | Preparation method of carbothermic ferroboron |
| CN117385262B (en) * | 2023-12-11 | 2024-02-13 | 内蒙古永磊材料科技有限公司 | Preparation method of carbothermic ferroboron |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102719682B (en) | Smelting method of GH901 alloy | |
| CN103045928A (en) | Method for producing ferrovanadium by aluminothermic process | |
| KR20170087867A (en) | Processes for producing low nitrogen, essentially nitride-free chromium and chromium plus niobium-containing nickel-based alloys and the resulting chromium and nickel-based alloys | |
| JP6230531B2 (en) | Method for producing metallic chromium | |
| CN105401014A (en) | Smelting method of 4032 aluminum alloy | |
| JPH0364574B2 (en) | ||
| CN103468864B (en) | 1Cr21Ni5Ti steel smelting method | |
| RU2521930C1 (en) | Charge and method for electric-furnace aluminothermic production of ferroboron using it | |
| CN111455279A (en) | Iron-aluminum alloy and preparation method thereof | |
| RU2338805C2 (en) | Method of alumino-thermal production of ferro-titanium | |
| RU2719828C1 (en) | Charge and electric furnace method of producing ferroboron with its use | |
| JP2001323329A (en) | Chromium containing metal and its production method | |
| JP2007154214A (en) | METHOD FOR REFINING ULTRAHIGH PURITY Fe-BASE, Ni-BASE AND Co-BASE ALLOY MATERIALS | |
| EP4092148A1 (en) | Manganese aluminum alloy and preparation method therefor | |
| RU2506338C1 (en) | Charge and method for aluminothermic production of ferromolybdenum using it | |
| JP5455193B2 (en) | Stainless steel manufacturing method | |
| CN102839292A (en) | Aluminum iron alloy with ultra-low carbon, ultra-low titanium and high silicon contents for deoxidizing aluminum silicon killed steel and manufacturing method of aluminum iron alloy | |
| RU2516208C2 (en) | Titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium, method of aluminothermal production of ferrotitanium and method of aluminothermal production of titanium-containing slag as component of titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium | |
| US2760859A (en) | Metallurgical flux compositions | |
| RU2718497C1 (en) | Charge and electric-furnace aluminothermic method for production of ferroniobium with use thereof | |
| CN103691913A (en) | Manufacture method of 1Mn18Cr18N hollow ingots | |
| US4444590A (en) | Calcium-slag additive for steel desulfurization and method for making same | |
| UA77584C2 (en) | Highly titanium ferroalloy, which is obtained by two-stage reduction in the electrical furnace from ilmenite | |
| RU2761839C1 (en) | Charge and electric furnace aluminothermic method for producing low-carbon ferrochrome with its use | |
| JPH0641654A (en) | Method for smelting magnesium |