CN1212415C - 硼硅铁的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的硼硅铁的冶炼方法，包括：1.用铁、硼化物、硅石为主体原料，以炭为还原剂、碳水化合物作疏松剂，根据需要生产的硼硅铁的成分，确定铁、硼化物和硅石的用料比例；2.冶炼炉内温度保持在1900℃-2300℃之间，反应时间为3.5h-8h；3.冶炼方法为埋弧法。该方法用碳作还原剂，可以在矿热炉中用埋弧法冶炼，其原料选择广，使硼和硅能按需求控制还原，产品的品质稳定，产量大，节约能源，没有废渣、废水排出，生产成本较低。用矿热炉冶炼硼硅铁可根据生产规模，确定矿热炉的功率参数，选择易于采购的原材料，针对要生产的硼硅比例，制订合理的配比，即可生产出合格的产品。
Description
技术领域
本发明涉及铁基合金的冶炼方法，具体地说，涉及硼硅铁的冶炼方法。
背景技术
硼硅铁又称为硅硼铁，主要用于生产非晶态合金、钢铁冶炼和铸造行业。目前冶炼硼硅铁的原料主要是用硼砂、二氧化硼、硼铁与硅铁，在中频炉内采用熔兑法冶炼，使得成本高、能耗大。
发明内容
本发明的目的是提供一种节约能源、成本低的硼硅铁的冶炼方法。
本发明所述的涉及硼硅铁的冶炼方法，包括：
1.用铁、硼化物、硅石为主体原料，用炭作还原剂、碳水化合物作疏松剂，根据需要生产的硼硅铁的成分确定铁、硼化物和硅石的用料比例；
2.冶炼炉内温度保持在1900℃-2300℃之间，反应时间为3.5h-8h；
3.冶炼方法用埋弧法。
所述冶炼炉为矿热炉，所述硼化物、硅石、炭的粒度小于100mm，其下限应保证炉内的良好透气性，铁和碳水化合物的尺寸根据冶炼炉的直径确定，以不会造成炉内架空为准，一般在30cm以下。
其中，所述铁选用铁屑、废铁边角料、氧化铁或铁矿石中的任意一种，或者它们的任意组合。
所述硼化物是三氧化二硼、硼砂、硼酸或硼矿石中的任意一种，或者它们的任意组合。
所述炭是石油焦、焦炭或木炭中的任意一种，或者它们的任意组合。
所述碳水化合物采用锯末、木块、木片、烧火材段或农作物秸杆中的任意一种，或者它们的任意组合。
本发明所述的方法用碳作还原剂，可以在矿热炉中用埋弧法冶炼，其原料选择广，产品的品质稳定，产量大，节约能源，没有废渣、废水排出，生产成本较低。用矿热炉冶炼硼硅铁可根据生产规模，确定矿热炉的功率参数，选择易于采购的原材料，针对要生产的硼硅比例，制订合理的配比，即可生产出合格的产品。
具体实施方式
本发明所述的方法，包括：
1.原料采用铁、硼化物、硅石、炭、碳水化合物。其中铁、硼化物、硅石为主体原料，用炭作还原剂，将硼和硅还原与铁结合为硼硅铁。碳水化合物作疏松剂，在冶炼过程中保证透气性及参与部分还原反应。根据需要生产的硼硅铁产品的成分，确定铁、硼化物和硅石的用料比例。
2.冶炼炉内温度保持在1900℃-2300℃之间，反应时间为3.5h-8h。
3.冶炼方法为埋弧法。
由于用碳水化合物作疏松剂，因此所述冶炼炉可以用矿热炉。所述硼化物、硅石、炭的粒度不宜大于100mm，但也不宣过细，以保证炉内的良好透气性为准。铁和碳水化合物的尺寸根据冶炼炉的直径确定，以不会造成炉内架空为准，一般在30cm以下为宜。
所述铁可以使用铁屑、废铁边角料、氧化铁、铁矿石中的任意一种，或者它们的任意组合。
所述硼化物可以是三氧化二硼、硼砂、硼酸、硼矿石中的任意一种，或者它们的任意组合。
所述炭可以是石油焦、焦炭、木炭中的任意一种，或者它们的任意组合。
所述碳水化合物可以采用锯末、木块、木片、烧火材段、农作物秸杆，如玉米秸、高梁秸及甘蔗轧糖后的茎杆等中的任意一种，或者它们的任意组合。
本发明所述的方法适宜生产含硼3％-19％(重量比，下文相同)，含硅6％-40％，其余为铁和不可避免杂质的硼硅铁。
下面以生产100kg硼硅铁为例，根据需要生产的硼硅铁中硼的含量，可以用下面公式计算各种原料用量(kg)：
B2O3用量＝(B2O3原子量×合金含硼量)÷(2B原子量×B2O3纯度×B2O3还原率)
式中：B2O3是三氧化二硼，合金含硼量，即所需生产的硼硅铁中需要含的硼量；B2O3纯度为百分数，不同的硼化物中所含的B2O3的纯度是不同的，必需根据所选用的材料确定，同样，B2O3还原率也是不同的。一般在硼化物中，硼以三氧化二硼形式存在，由此可得出所用的硼化物的用量。
硅石用量可以用下面公式计算：
硅石用量(kg)＝(SiO2原子量×合金含硅量)÷(Si原子量×硅石含SiO2量×SiO2还原率)
SiO2是二氧化硅，合金含硅量，即所需生产的硼硅铁中需要含的硅量；硅石的产地不同所含的B2O3的量是不同的，其还原率也是不同的，必需根据所选用的材料确定。
炭用量可以通过下面的计算公式来确定：
炭用量(kg)＝(3C原子量×合金含B量÷2B原子量+2C原子量×合金含Si量÷Si原子量-碳水化合物量×碳水化合物含碳量×碳水化合物烧损量-电极增碳量)×碳过剩系数÷炭中的含碳量
其中，C是碳原子，碳水化合物含碳量、碳水化合物烧损量和炭中的含碳量根据选用的原料确定；电极增碳量根据选择的电炉确定；碳过剩系数于电炉的类型、规模、生产稳定性有关。
碳水化合物的用量为合金设计量。所谓设计量是硼硅铁的计算基准量，以100公斤硼硅铁为例，其碳水化合物用量为100公斤。
上述各种用量均可有一定的调节范围：
碳水化合物波动范围90％～130％；
B2O3波动范围是计算量的±5％；
硅石波动范围是计算量的±3％；
炭波动范围是计算量的±6％；
铁波动范围是计算量的±2％。
下面以生产100kg硼硅铁为例，采用废铁边角料、硅石、石油焦、木片为原材料，先将硼酸脱水成三氧化二硼，其配料比如下：
下面列举几个具体实施例：
实例1
生产含B3％，Si6％的硼硅铁，其用料配比(单位kg)：
三氧化二硼 硅石 铁 石油焦 木片
10 15 91 2 90
实例2
生产含B4％，Si21％的硼硅铁，其用料配比(单位kg)：
三氧化二硼 硅石 铁 石油焦 木片
14 50 75 22 90
实例3
生产含B5％，Si25％的，Fe27％硼硅铁，其用料配比(单位kg)：
三氧化二硼 硅石 铁 石油焦 木片
17 56 27 19 100
实例4
生产含B19％，Si40％，Fe41％的硼硅铁，其用料配比(单位kg)：
三氧化二硼 硅石 铁 石油焦 木片
67 92 41 50 110
将上述原料混合均匀，投入矿热炉内冶炼，冶炼4小时后出炉。出炉温度控制在1900℃左右，即可生产出相应合格的硼硅铁。从上述实施例中看出，其原材料的总重量超过100kg，但在这些材料中含有其它元素，在冶炼过程中被烧失及部分渣子排出回炉。
Claims (5)
1.硼硅铁的冶炼方法，其特征是，包括：
A、用铁、硼化物、硅石为主体原料，用炭作还原剂、碳水化合物作疏松剂，根据需要生产的硼硅铁的成分，确定铁、硼化物和硅石的用料比例；
B、冶炼炉内温度保持在1900℃-2300℃之间，反应时间为3.5小时-8小时；
C、冶炼方法用埋弧法；
D、所述冶炼炉为矿热炉，所述硼化物、硅石、炭的粒度小于100mm，其下限应保证炉内的良好透气性，铁和碳水化合物的尺寸根据冶炼炉的直径确定，以不会造成炉内架空为准，在30cm以下。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述铁使用铁屑、废铁边角料、氧化铁、铁矿石中的任意一种，或者它们的任意组合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述硼化物是三氧化二硼、硼砂、硼酸、硼矿石中的任意一种，或者它们的任意组合。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述炭是石油焦、焦炭、木炭中的任意一种，或者它们的任意组合。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是所述碳水化合物采用锯末、木块、木片、烧火材段、农作物秸杆。
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