Ferrotungsten

Ferrotungsten är en legering av järn och volfram ( ferrolegering ), som används inom järnmetallurgi för att legera stål och legeringar.

Komposition

Ferrotungsten innehåller 65-80% volfram, upp till 7% molybden, föroreningar av kisel, kol, svavel, fosfor och andra grundämnen. Den kemiska sammansättningen av vissa kvaliteter av ferrotungsten enligt GOST 17293-93 [1] (motsvarar delvis den internationella standarden ISO 5450:1980) presenteras i tabellen.

Kemisk sammansättning av ferrotolfram, viktprocent. (resten är järn)

varumärke	Massfraktion, %
	W , inte mindre än	Mo	Mn	Si	C	P	S	Cu	Som	sn	Al	Pb	Bi	Sb
	W , inte mindre än	inte mer
FV80(a)	80	6,0	0,2	0,8	0,10	0,03	0,02	0,10	0,04	0,04	3.0	0,01	0,01	0,01
FV75(a)	75	7,0	0,2	1.1	0,15	0,04	0,04	0,20	0,05	0,05	5.0	-	-	-
FV70(a)	70	7,0	0,3	2	0,2	0,06	0,06	0,30	0,06	0,08	6,0	-	-	-
FV72	72	1.0	0,4	0,5	0,3	0,04	0,08	0,15	0,04	0,08	-	0,02	0,02	0,02
FV70	70	2.0	0,5	0,8	0,5	0,06	0,10	0,20	0,05	0,10	-	-	-	-
FV65	65	6,0	0,6	1.2	0,7	0,10	0,15	0,30	0,08	0,20	-	-	-	-

Legeringen har en flerfasstruktur och kan innehålla en ren volframfas , Fe 7 W 6 intermetallisk förening och en fast lösning av järn i volfram.

Får

Källmaterial

De viktigaste volframmineralerna av industriell betydelse är ferberit FeWO 4 , hubnerit MnWO 4 , wolframit (Fe, Mn) WO 4 och scheelite CaWO 4 4 . Volframmalmer innehåller vanligtvis 0,2-0,5% WO 3 , ofta innehåller de mineraler av molybden , tenn , koppar , arsenik och andra grundämnen. Malmer anrikas med olika gravitationsmetoder - jiggning , koncentration på bord och i lås. De resulterande koncentraten innehåller vanligtvis 55-65% WO 3 [2] . Höga järnmalmer kan anrikas ytterligare med magnetiska separatorer ; för att separera scheelite används sulfider, efterbehandlingskoncentrat, flotation och elektrostatisk separation . Scheelitmalmer anrikas genom flotation i fettsyror ( oljesyra , natriumoleat , flytande tvål ) med tallolja eller kreosol som jäsmedel .

Ferrotungsten elektrotermi

Volframoxider kan reduceras med kol , kisel eller aluminium :

{\frac {2}{3}}\mathrm {WO} _{3}+2\mathrm {C} ={\frac {2}{3}}\mathrm {W} +2\mathrm { CO}

;

{\frac {2}{3}}\mathrm {WO} _{3}+\mathrm {Si} ={\frac {2}{3}}\mathrm {W} +\mathrm {SiO} _{2}

;

{\frac {2}{3}}\mathrm {WO} _{3}+{\frac {4}{3}}\mathrm {Al} ={\frac {2}{3}}\ mathrm {W} +{\frac {2}{3}}\mathrm {Al} _{2}\mathrm {O} _{3}

;

Om volfram reduceras med kol i det första steget av processen, och metall extraheras från slaggen med kisel i det andra steget, kan en legering med låg kolhalt erhållas med en hög extraktion av volfram.

Smältningen av ferro-volfram, som en eldfast legering, utförs "på ett block" eller med metall som hälls ut ur ugnen i ett "degliknande" tillstånd. Således utvecklades en kol -silikotermisk metod för att smälta ferro-volfram med urtagning av legeringen vid ChEMK [3] . Malmreduktionsugnar med en kapacitet på 2,5-5,0 MVA används , med magnesit tegelfoder (en metallskalle bildas under smältning ). Utgångsmaterialen för smältning är volframkoncentrat, petroleum och beckkoks , granulerad ferrokisel , stålspån, volframhaltig slagg. Det huvudsakliga reduktionsmedlet, kokskol, binder 60 % av syret [4] , resten av syret är bundet av ferrokiselkisel. Stålspån minskar volframhalten i legeringen till en förutbestämd nivå och minskar legeringens viskositet.

Smältning utförs kontinuerligt, i cykler, det finns alltid ett lager av metall på härden . Smältcykeln börjar med att badet fylls med halvflytande metall och fast avfall från krossning av den färdiga legeringen; koppla förbi elektroderna samtidigt. Huvudcykeltiden kan delas in i tre perioder beroende på vilken typ av processer och operationer som utförs. Under den första perioden smälts laddningen och metallen från föregående cykel raffineras från kisel, kol och mangan på grund av oxidationen av dessa föroreningar med koncentrerat syre . Den andra perioden är uttagningen ur ugnen av legeringen, som är betingad med avseende på innehållet av föroreningar, med stålskedar med hjälp av en speciell maskin; medan du fortsätter att ladda resten av koncentratet i små portioner. Den tredje perioden är den ytterligare reduktionen av WO 3 från slaggen med ferrokisel, medan mangan och järn samtidigt reduceras och överförs till legeringen; dessutom ökar halten av kisel och kol i legeringen. Efter att ha mottagit slaggen med en halt av WO 3 under 0,25 % hålls den i ugnen i 10-15 minuter och frigörs.

Huvuddelen av kostnaden för ferrotolfram är kostnaden för koncentrat (96-98%), därför ägnas särskild uppmärksamhet åt åtgärder för att minska volframförlusterna. Avgaserna från ugnen renas från damm i battericykloner och elektrostatiska filter . Battericyklondammet briketteras och återförs till smältning, det elektrostatiska utfällningsdammet omsmälts i en separat elektrisk ugn för att erhålla en legering med hög halt av bly, vismut och tenn och en slagg rik på WO 3 . Legeringen skickas för bearbetning till icke -järnmetallurgianläggningar , slaggen återförs till ugnen för smältning av ferro-volfram.

I vissa fall smälts ferrotolfram enligt ett tvåstegsschema - reduktion av WO 3 och FeO med kol i en ugn och raffinering av den resulterande legeringen - oxidation av föroreningar med syre av volframkoncentrat och järnmalm - i andra ugnen.

Ferrotungsten aluminothermy

Ferrotolfram och legeringar av volfram med krom eller nickel kan erhållas med den aluminiumtermiska metoden. Värmen som frigörs under reduktionen av volframtrioxid och oxider av föroreningar med aluminium räcker inte för det normala smältflödet, så processen utförs i en elektrisk ugn.

Enligt ett av processalternativen inkluderar sammansättningen av laddningen scheelitkoncentrat , aluminiumpulver, järnskärning, järnskal och kalk samt slaggskorpor, metallavfall från tidigare smältor och fångat damm. Blandningen briketteras före smältning . Smältningen börjar med tillförseln av en viss mängd briketter till härden, de antänds med en antändningsblandning av järnskal och aluminiumpulver. Efter bildandet av smältan sänks elektroderna, den elektriska belastningen plockas upp och laddningen laddas. Efter smältningen av hela laddningen återställs slaggen med aluminiumkorn, förvaras i en ugn och frigörs. Ett ferrotolframgöt och ett lager av en legering med hög halt av molybden, kisel och aluminium finns kvar i ugnen, legeringen smälts om och förädlas med en blandning av järnmalm och kalk [3] .

Applikation

Ferrotungsten används i järnmetallurgi för legering av stål och legeringar. Volfram är en del av höghastighets , värmebeständigt , magnetiskt , vissa konstruktionsstål , det ökar stålets draghållfasthet och sträckgräns , ökar dess hållfasthet och hårdhet vid höga temperaturer, ökar intensiteten av magnetisering och förbättrar magnetiska koercitivegenskaper . stål.

Anteckningar

↑ GOST 17293-93 Ferrotungsten. Tekniska krav och leveransvillkor . - M . : Standards Publishing House, 1995. Arkivexemplar daterad 7 mars 2016 på Wayback Machine
↑ GOST 213-83 Volframkoncentrat. Specifikationer . - M . : Standards Publishing House, 2004. Arkivexemplar daterad 5 mars 2016 på Wayback Machine
↑ 1 2 Gasik M. I., Lyakishev N. P. Teori och teknik för elektrometallurgi av ferrolegeringar. — Lärobok för universitet. - M. : SP Intermet Engineering, 1999. - 764 sid. — ISBN 5-89594-022-6 .
↑ Edneral F.P. Elektrometallurgi av stål och ferrolegeringar. - Ed. 4:a, isp. och ytterligare .. - M . : Metallurgy, 1977. - S. 493-514. — 488 sid.