RU2803881C1 - Способ получения железоалюминиевого сплава - Google Patents
Способ получения железоалюминиевого сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2803881C1 RU2803881C1 RU2023102640A RU2023102640A RU2803881C1 RU 2803881 C1 RU2803881 C1 RU 2803881C1 RU 2023102640 A RU2023102640 A RU 2023102640A RU 2023102640 A RU2023102640 A RU 2023102640A RU 2803881 C1 RU2803881 C1 RU 2803881C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- aluminum
- charge
- content
- alloy
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству железоалюминиевого сплава. Способ получения железоалюминиевого сплава включает загрузку шихты, содержащей компоненты железа и алюминия, в графитовый тигель, в котором расплавляют шихту посредством экзотермической окислительно-восстановительной реакции. В качестве содержащего железо компонента используют железную окалину, а в качестве содержащего алюминий компонента используют алюминиевые сплавы в сыпучей форме с содержанием активного алюминия в шихте 22-43 мас.%. Изобретение обеспечивает снижение энергетических затрат и снижение продолжительности процесса. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству железоалюминиевых сплавов.
Известен способ получения низкоуглеродистой кипящей стали, включающий подготовку термитной смеси, содержащей окалину, алюминиевую крошку в качестве восстановителя, обеспечивающую содержание в термитной смеси активного алюминия 17-21 мас.%, и модификаторы, проведение восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака в графитовом тигле (см. патент РФ 2637735). Такой способ позволяет сократить энергетические затраты при получении низкоуглеродистой кипящей стали и сократить время технологического цикла. Однако данный способ не позволяет получать железоалюминиевый сплав.
Известен способ получения железоалюминиевого сплава, применяемого для раскисления стали, в котором в качестве плавильного агрегата используют открытую канальную или тигельную индукционную печь; при этом способе загружают первую порцию шихты, состоящую из отходов производства - стального и алюминиевого лома и шлакообразующих материалов согласно патенту РФ № 2215809, принятому заявителем за прототип. После расплавления первой порции шихты на образовавшийся жидкоподвижный защитный шлак последовательно, после расплавления очередной порции, догружают следующие порции шихты в соотношении, определяемом составом выплавляемого сплава. Данный способ позволяет уменьшить потерю основных элементов получаемого сплава и использовать в качестве шихтовых материалов отходы производства - стальной и алюминиевый лом.
Недостатками данного способа являются: длительность и высокая энергоемкость процесса, необходимость применения специальных плавильных агрегатов и использования шлакообразующих материалов.
Задачей заявляемого изобретения является получение железоалюминиевого сплава при меньших энергетических затратах и меньшей продолжительности технологического цикла.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в получении железоалюминиевого сплава при меньших энергетических затратах и меньшей продолжительности технологического цикла, при этом для получения железоалюминиевого сплава используется менее дорогое оборудование.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения железоалюминиевого сплава, включающим загрузку шихты, содержащей компоненты железа и алюминия, в плавильный агрегат, предусмотрены следующие отличия, в качестве содержащего железо компонента используют железную окалину, в качестве содержащего алюминий компонента используют алюминиевые сплавы в сыпучей форме с содержанием активного алюминия в шихте 22-43 мас.%, в качестве плавильного агрегата используют графитовый тигель, в котором расплавляют шихту посредством экзотермической окислительно-восстановительной реакции.
Новым в заявленном способе является то, что в качестве железосодержащего компонента используют железную окалину, в качестве содержащего алюминий компонента используют алюминиевые сплавы в сыпучей форме с содержанием активного алюминия в шихте 22-43 мас.%, в качестве плавильного агрегата используют графитовый тигель, в котором расплавляют шихту посредством экзотермической окислительно-восстановительной реакции.
Использование алюминиевого сплава в сыпучей форме, с содержанием активного алюминия в шихте 22-43 мас.%, обеспечивает избыточное содержание алюминия в расплаве, вступающего в реакцию с восстановленным железом, в результате чего образуется железоалюминиевый сплав.
Сыпучая форма компонентов обеспечивает равномерность их распределения в составе шихты.
Использование в качестве плавильного агрегата графитового тигля, в котором расплавляют шихту, посредством экзотермической окислительно-восстановительной реакции, позволяет получать железоалюминиевый сплав без применения плавильных печей, что приводит к снижению энергетических затрат при получении железоалюминиевого сплава и сокращению времени технологического цикла. Экспериментально установлено, что длительность экзотермического окислительно-восстановительного процесса с момента начала реакции до получения железоалюминиевого расплава не превышает 1 минуты.
Наличие активного алюминия в шихте в количестве 22-43 мас.% является достаточным для полного восстановления окислов железа и образования железоалюминиевого сплава. Часть алюминия, находящегося в шихте, расходуется на восстановление окислов железа, а оставшаяся часть уходит на образование железоалюминиевого сплава, что подтверждается лабораторными экспериментами.
В прилагаемой таблице представлены данные эксперимента, в ходе которого было установлено, что при содержании активного алюминия в шихте менее 22 мас.%, в результате осуществления реакции восстановления образуются фазы железоуглеродистого сплава, содержащего алюминий в количестве менее 4,13% мас.% и шлак. Повышение содержания активного алюминия в смеси выше 43 мас.% нецелесообразно ввиду несущественного прироста содержания алюминия в получаемом сплаве и сложностей разделения металлической и шлаковой фаз.
Таблица. Экспериментальные данные о влиянии содержания активного алюминия в шихте на содержание алюминия в железоалюминиевом сплаве.
№ | Содержание железной окалины в шихте, мас,% |
Содержание алюминиевой стружки (сплав В95) в шихте, мас.% |
Содержание активного алюминия в шихте, мас.% |
Содержание алюминия в железоалюминиевом сплаве, мас.% |
*Содержание железа в железоалюминиевом сплаве, мас.% |
1 | 80 | 20 | 17,24 | 0,009 | 99,4 |
2 | 75 | 25 | 21,55 | 4,13 | 92,7 |
3 | 70 | 30 | 25,86 | 7,04 | 91,4 |
4 | 60 | 40 | 34,48 | 32,9 | 63,2 |
5 | 50 | 50 | 43,1 | 46,7 | 44,4 |
6 | 45 | 55 | 47,41 | 47,9 | 48,2 |
*Остальное в железоалюминиевом сплаве - примесные элементы.
Способ осуществляют с помощью устройства, представленного схематично на фигуре. Устройство содержит графитовый тигель 1, в который помещают шихту в сыпучей форме, активатор 2 для воспламенения смеси. В тигле 1 выполнено выпускное отверстие 3. Под тиглем 1 соосно установлена изложница 4.
Способ получения железоалюминиевого сплава осуществляют следующим образом. Подготавливают шихту, содержащую активный алюминий в количестве 22-43 мас.%. Регулированием содержания активного алюминия в шихте достигается требуемое содержание алюминия в железоалюминиевом сплаве, получаемом в результате экзотермической окислительно-восстановительной реакции. Например, для составления шихты с содержанием 34,48 мас.% активного алюминия требуется содержание алюминиевого сплава В95 в шихте 40 мас.%, остальное железная окалина. Расчет содержания активного алюминия в шихте выполняют составлением пропорции в указанной ниже последовательности:
- 100% сплава В95 содержат 86,2 мас.% активного алюминия.
- значит 40 % сплава В95 в шихте обеспечивают содержание активного алюминия в шихте 34,48 мас.% .
Получение железоалюминиевого сплава происходит в два этапа: на первом этапе происходит восстановление железа из окалины; на втором восстановленное железо вступает в реакцию с избыточным алюминием, образуя железоалюминиевый сплав. В процессе восстановления железа из окислов, протекающем в графитовом тигле, фронт образующихся жидких фаз последовательно продвигается по всему объему шихты, заполняющей объем графитового тигля, и проходит по основным реакциям (1 или 2):
3FeO + 2Al = Al2O3 + 3Fe + Q, (1)
Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe + Q. (2)
где Q – количество теплоты определяющей диапазон значений температур Т ≤ 2500 °С.
Согласно указанным выражениям в окислительно-восстановительной реакции участвует не более 21,55 мас.% активного алюминия. Активный алюминий, присутствующий в шихте в количестве, превышающем 21,55 мас.% участвует в формировании объема железоалюминиевого сплава, обеспечивая содержание основных элементов в нем согласно выражению (3) и экспериментальным данным, приведенным в таблице 1.
nFe + mAl = FenAlm (3)
По завершению экзотермического процесса в тигле 1 образуется железоалюминиевый расплав, который сливают через выпускное отверстие 3 в изложницу 4. Шлак, представляющий собой соединение типа Al2O3, всплывает в полном объеме к поверхности образующегося железоалюминиевого расплава, представляющего собой соединение типа FenAlm.
Например, для получения 1 кг железоалюминиевого сплава с содержанием алюминия 32,9 мас.% составляют шихту из 0,6 кг железной окалины, частицы которой имеют пластинчатую форму размером 0,5-10 мм, 0,4 кг сплава В95 в сыпучем виде, частицы которого имеют форму крупки размером 0,5-10 мм. 0,4 кг сплава В95 обеспечивает содержание активного алюминия в шихте 34,48 мас.%. Указанные компоненты перемешивают и помещают в графитовый тигель 1. На поверхность шихты помещают запал 2, в количестве 0,01 кг, представляющий собой мелкодисперсную смесь железной окалины и алюминиевой пудры. Запал 2 воспламеняют, что приводит к началу экзотермического окислительно-восстановительного процесса протекающего в шихте. Процесс восстановления железа из окислов протекает в тигле 1 со скоростью продвижения фронта жидких фаз 5-15 кг/см⋅м2, последовательно продвигаясь по всему объему шихты, заполняющей полость графитового тигля 1. По завершении экзотермического оксилительно-восстановительного процесса образуется железоалюминиевый расплав. Далее пробивается выпускное отверстие 3 и расплав стекает в изложницу 4. Шлак всплывает в полном объеме к поверхности образующегося железоалюминиевого расплава.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать железоалюминиевый сплав без применения плавильных печей и шлаковых компонентов.
Химический анализ получаемых сплавов возможно осуществить при использовании различных приборов, например, Анализатора Q4 TASMAN 130 Bruker. Проведением химического анализа определяют содержание алюминия в железоалюминиевом сплаве, так в приведенном примере содержание алюминия в полученном железоалюминиевом сплаве равно 32,9 мас.%.
Claims (1)
- Способ получения железоалюминиевого сплава, включающий загрузку шихты, содержащей компоненты железа и алюминия, в плавильный агрегат, отличающийся тем, что в качестве содержащего железо компонента используют железную окалину, в качестве содержащего алюминий компонента используют алюминиевые сплавы в сыпучей форме с содержанием активного алюминия в шихте 22-43 мас.%, в качестве плавильного агрегата используют графитовый тигель, в котором расплавляют шихту посредством экзотермической окислительно-восстановительной реакции.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2803881C1 true RU2803881C1 (ru) | 2023-09-21 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU223237U1 (ru) * | 2023-11-14 | 2024-02-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Графитовый тигель для получения железосодержащего сплава |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB521951A (en) * | 1938-11-28 | 1940-06-05 | Maurice Leo Albert Strittmatte | A process for the manufacture of alloy steels by metallothermic reaction |
SU126894A1 (ru) * | 1959-06-19 | 1959-11-30 | А.А. Герасименко | Способ получени железоалюминиевого сплава |
RU2034929C1 (ru) * | 1993-02-04 | 1995-05-10 | Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Способ выплавки ферроалюминия |
RU2215809C1 (ru) * | 2002-10-14 | 2003-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Нижнесалдинский металлургический завод" | Способ выплавки ферроалюминия |
UA69672A (en) * | 2003-11-13 | 2004-09-15 | Dnipropetrovsk Aggregate Plant | A method for producing ferroaluminium |
RU2241777C1 (ru) * | 2003-05-21 | 2004-12-10 | Шаруда Александр Николаевич | Способ выплавки ферроалюминия |
RU2366723C2 (ru) * | 2007-09-27 | 2009-09-10 | Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Способ получения стали и устройство для его реализации |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB521951A (en) * | 1938-11-28 | 1940-06-05 | Maurice Leo Albert Strittmatte | A process for the manufacture of alloy steels by metallothermic reaction |
SU126894A1 (ru) * | 1959-06-19 | 1959-11-30 | А.А. Герасименко | Способ получени железоалюминиевого сплава |
RU2034929C1 (ru) * | 1993-02-04 | 1995-05-10 | Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Способ выплавки ферроалюминия |
RU2215809C1 (ru) * | 2002-10-14 | 2003-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Нижнесалдинский металлургический завод" | Способ выплавки ферроалюминия |
RU2241777C1 (ru) * | 2003-05-21 | 2004-12-10 | Шаруда Александр Николаевич | Способ выплавки ферроалюминия |
UA69672A (en) * | 2003-11-13 | 2004-09-15 | Dnipropetrovsk Aggregate Plant | A method for producing ferroaluminium |
RU2366723C2 (ru) * | 2007-09-27 | 2009-09-10 | Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Способ получения стали и устройство для его реализации |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU223237U1 (ru) * | 2023-11-14 | 2024-02-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Графитовый тигель для получения железосодержащего сплава |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2733772C1 (ru) | Способ изготовления сплавов феррованадия на основе алюминотермического самораспространяющегося градиентного восстановления и рафинирования шлаком | |
RU2803881C1 (ru) | Способ получения железоалюминиевого сплава | |
RU2244025C2 (ru) | Спеченные агломераты и способ их изготовления | |
Safronov et al. | SHS ferroaluminum obtained from the disperse waste of engineering | |
US3058822A (en) | Method of making additions to molten metal | |
RU2298046C2 (ru) | Способ выплавки углеродистого ферромарганца | |
RU2196843C2 (ru) | Способ печной выплавки ферротитана из окислов титана | |
JPH09501737A (ja) | 鋼製錬用複合装入物 | |
RU2102495C1 (ru) | Металлотермическая реакционная смесь | |
RU2034927C1 (ru) | Способ получения заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов | |
RU2093599C1 (ru) | Способ получения хромникелевой лигатуры | |
SU815045A1 (ru) | Способ получени лигатуры | |
US3367772A (en) | Method for treating ferrous metals | |
RU2414519C1 (ru) | Способ получения комплексного кремнистого ферросплава | |
RU2285726C1 (ru) | Способ выплавки стали в подовом сталеплавильном агрегате | |
RU2192478C1 (ru) | Способ получения сплава железа из отходов производства | |
Ikornikov et al. | MILL SCALE WASTE REPROCESSING BY CENTRIFUGAL METALLOTHERMIC SHS FOR PRODUCTION OF CAST FERROALLOYS Fe−(Si; Si–Al; B; B–Al) | |
JPH09118911A (ja) | 顆粒状複合精錬材 | |
UA127367U (uk) | Спосіб отримання ливарних алюмінієвих сплавів з відходів | |
RU2116366C1 (ru) | Способ извлечения меди пирометаллургическим методом | |
SU1224349A1 (ru) | Брикет дл модифицировани чугуна | |
SU544683A1 (ru) | Способ подготовки шихты дл производства экзотермических ферросплавов | |
SU836183A1 (ru) | Модификатор | |
SU823434A1 (ru) | Способ легировани металлов иСплАВОВ B элЕКТРОпЕчАХ | |
RU2003712C1 (ru) | Способ рафинировани цинковых сплавов |