Ferrotungsten

Ferrotungstenul este un aliaj de fier și tungsten ( feroaliaj ), utilizat în metalurgia feroasă pentru aliarea oțelului și aliajelor.

Compoziție

Ferrotungstenul conține 65-80% tungsten, până la 7% molibden, impurități de siliciu, carbon, sulf, fosfor și alte elemente. Compoziția chimică a unor grade de ferotungsten conform GOST 17293-93 [1] (corespunde parțial cu standardul internațional ISO 5450:1980) este prezentată în tabel.

Compoziția chimică a ferotungstenului, % în greutate. (restul este fier)

marca	Fractiune in masa, %
	W , nu mai puțin de	lu	Mn	Si	C	P	S	Cu	La fel de	sn	Al	Pb	Bi	Sb
	W , nu mai puțin de	nu mai
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	-	-	-	-

Aliajul are o structură multifazică și poate conține o fază pură de wolfram , compus intermetalic Fe 7 W 6 și o soluție solidă de fier în wolfram.

Obținerea

Materiale sursă

Principalele minerale de wolfram de importanță industrială sunt ferberita FeWO4 , hubnerita MnWO4 , wolframita (Fe , Mn ) WO4 și scheelita CaWO44 . Minereurile de wolfram conțin de obicei 0,2-0,5% WO3 , adesea conțin minerale de molibden , staniu , cupru , arsen și alte elemente. Minereurile sunt îmbogățite prin diverse metode gravitaționale - jigging , concentrare pe mese și în ecluze. Concentratele rezultate conţin de obicei 55-65% W03 [ 2 ] . Minereurile bogate în fier pot fi îmbogățite în continuare cu separatoare magnetice ; pentru separarea scheelitei se folosesc sulfuri, concentrate de finisare, flotație și separare electrostatică . Minereurile Scheelite sunt îmbogățite prin flotație în acizi grași ( acid oleic , oleat de sodiu , săpun lichid ) folosind ulei de pin sau creosol ca agent de expandare .

Electrotermia cu ferrotungsten

Oxizii de wolfram pot fi redusi cu carbon , siliciu sau aluminiu :

{\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}

;

Dacă wolframul este redus cu carbon în prima etapă a procesului, iar metalul este extras suplimentar din zgură cu siliciu în a doua etapă, se poate obține un aliaj cu conținut scăzut de carbon cu o recuperare mare a wolframului.

Topirea fero-tungstenului, ca aliaj refractar, se realizează „pe un bloc” sau cu metalul scos din cuptor într-o stare „asemănătoare unui aluat”. Astfel, la ChEMK [3] a fost dezvoltată o metodă carbon-silicotermă pentru topirea fero-tungstenului cu scooping din aliaj . Se folosesc cuptoare de reducere a minereului cu o capacitate de 2,5-5,0 MVA , cu căptușeală de cărămidă de magnezit ( în timpul topirii se formează un craniu de metal ). Materiile prime pentru topire sunt concentratul de wolfram, cocsurile de petrol și smoală , ferosiliciu granulat , așchii de oțel, zgură care conține wolfram. Principalul agent reducător, carbonul de cocs, leagă 60% din oxigen [4] , restul oxigenului este legat de siliciu ferosiliciu. Așchii de oțel reduc conținutul de tungsten din aliaj la unul predeterminat și reduc vâscozitatea aliajului.

Topirea se realizează continuu, în cicluri, există întotdeauna un strat de metal pe vatră . Ciclul de topire începe cu umplerea băii cu metal semi-lichid și deșeuri solide din zdrobirea aliajului finit; ocoliți simultan electrozii. Durata ciclului principal în funcție de natura proceselor și operațiunilor efectuate poate fi împărțită în trei perioade. În prima perioadă, sarcina este topită și metalul din ciclul anterior este rafinat din siliciu, carbon și mangan datorită oxidării acestor impurități cu oxigen concentrat . A doua perioadă este scoaterea din cuptor a aliajului, care este condiționată din punct de vedere al conținutului de impurități, cu linguri de oțel folosind o mașină specială; continuând încărcarea restului de concentrat în porții mici. A treia perioadă este reducerea suplimentară a WO 3 din zgură cu siliciu ferosiliciu, în timp ce manganul și fierul sunt simultan reduse și transferate în aliaj; în plus, crește conținutul de siliciu și carbon din aliaj. După primirea zgurii cu un conţinut de WO3 sub 0,25%, aceasta este ţinută în cuptor timp de 10-15 minute şi eliberată.

Ponderea principală a costului ferotungstenului este costul concentratelor (96-98%), prin urmare, se acordă o atenție deosebită măsurilor de reducere a pierderilor de wolfram. Gazele de evacuare din cuptor sunt curățate de praf în cicloanele bateriei și precipitatoarele electrostatice . Praful de ciclon al bateriei este brichetat și readus la topire, praful precipitatorului electrostatic este topit într-un cuptor electric separat pentru a obține un aliaj cu un conținut ridicat de plumb, bismut și staniu și o zgură bogată în WO 3 . Aliajul este trimis pentru prelucrare la fabrici de metalurgie neferoasă , zgura este returnată în cuptor pentru topirea fero-tungstenului.

În unele cazuri, ferotungstenul este topit conform unei scheme în două etape - reducerea WO 3 și FeO cu carbon într-un singur cuptor și rafinarea aliajului rezultat - oxidarea impurităților cu oxigen din concentrat de wolfram și minereu de fier - în al doilea cuptor.

Ferrotungsten aluminotermie

Ferotungstenul și aliajele de tungsten cu crom sau nichel pot fi obținute prin metoda aluminotermă . Căldura eliberată în timpul reducerii trioxidului de wolfram și a oxizilor de impurități cu aluminiu nu este suficientă pentru fluxul normal de topire, astfel încât procesul se desfășoară într-un cuptor electric.

Conform uneia dintre opțiunile de proces, compoziția încărcăturii include concentrat de scheelit , pulbere de aluminiu, fier tăiat, sol de fier și var , precum și cruste de zgură, deșeuri metalice din topituri anterioare și praf prins. Amestecul este brichetat înainte de topire . Topirea începe cu furnizarea unei anumite cantități de brichete la vatră, acestea sunt aprinse cu un amestec de aprindere de sol de fier și pulbere de aluminiu. După formarea topiturii, electrozii sunt coborâți, sarcina electrică este preluată și încărcarea este încărcată. După topirea întregii încărcături, zgura se reface cu boabe de aluminiu, se păstrează în cuptor și se eliberează. În cuptor rămân un lingot de ferotungsten și un strat de aliaj cu un conținut ridicat de molibden, siliciu și aluminiu, aliajul este topit și rafinat cu un amestec de minereu de fier și var [3] .

Aplicație

Ferrotungstenul este utilizat în metalurgia feroasă pentru aliarea oțelului și aliajelor . Tungstenul face parte din oțelurile structurale de mare viteză , rezistente la căldură , magnetice , crește rezistența la rupere și forța de curgere a oțelului, crește rezistența și duritatea acestuia la temperaturi ridicate, crește intensitatea magnetizării și îmbunătățește proprietățile coercitive ale magnetice. oteluri.

Note

↑ GOST 17293-93 Ferrotungsten. Cerințe tehnice și termene de livrare . - M . : Editura Standards, 1995. Copie de arhivă din 7 martie 2016 la Wayback Machine
↑ GOST 213-83 Concentrat de wolfram. Specificații . - M . : Editura Standards, 2004. Copie de arhivă din 5 martie 2016 la Wayback Machine
↑ 1 2 Gasik M. I., Lyakishev N. P. Teoria și tehnologia electrometalurgiei feroaliajelor. — Manual pentru universități. - M. : SP Intermet Engineering, 1999. - 764 p. — ISBN 5-89594-022-6 .
↑ Edneral F.P. Electrometalurgia oțelului și feroaliajelor. - Ed. a 4-a, isp. şi suplimentare .. - M . : Metalurgie, 1977. - S. 493-514. — 488 p.