На тему: Термодинамический расчет состояния фаз при выплавке ферробора с помощью програмного комплекса «TERRA»
Выполнил: студент группы Мк-302 Туржанов И.А.
Принял: к.т.н. Жумагалиев Е.У.
Ақтөбе – 2017
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 3
1 ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОБОРА.. 5
1.1 Физико-химические свойства бора и его соединений. 5
1.2 Получение бора. 6
1.3 Применение и сортамент сплавов. 7
1.4 Борсодержащее сырье. 8
2 Технология производства сплавов бора.. 12
2.1 Особенности восстановления бора. 12
2.2 Способы выплавки ферробора. 13
2.3 Показатели процесса выплавки ферробора. 22
3 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СОСТОЯНИЯ ФАЗ ПРИ ВЫПЛАВКЕ ФЕРРОБОРА С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ «TERRA». 24
3.1 Исходные данные для расчета. 24
3.2 Результаты расчета программы «TERRA». 24
3.3 Обработка результатов расчетов программы «TERRA». 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 29
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 30
![]() |
ВВЕДЕНИЕ
Ферросплавами называют сплавы железа с бором, кремнием, марганцем, хромом, ванадием и другими элементами, а иногда сплавы других элементов, например, сплав кальция и кремния — силикокальций, применяющиеся при выплавке стали для улучшения ее свойств (связывания вредных примесей, раскисления и легирования). По принятой терминологии в ферросплавах помимо основного элемента, обычно железа или кремния, имеются одни или несколько ведущих элементов, ради которых сплав выплавляют, нежелательные примеси, количество которых невелико и строго ограничивается, и вредные примеси, содержание которых ограничивается тысячными и сотыми долями процента. Например, в низкоуглеродистом феррохроме хром — ведущий элемент, железо — основной, кремний — нежелательная примесь, а углерод, фосфор и сера — вредные примеси. Комплексные ферросплавы содержат несколько ведущих элементов, например, в ферросиликохроме— кремний и хром. Лигатурами называют все сплавы иа иежелезиой основе (никелевой, хромовой и др.). Ферросплавы иа железной основе, применяемые только для легирования, часто также называют лигатурами (например, лигатура с бором, селеном, кремииймагниевая лигатура и др.). Целесообразность легирования стали и сплавов ферросплавами, а не технически чистыми металлами объясняется тем, что в этом случае достигается уменьшение угара ведущего элемента, облегчается его введение в сталь, а стоимость ведущего элемента в ферросплавах и лигатурах обычно значительно ниже, чем в технически чистых металлах. Как правило, ферросплавные заводы используют руды или рудные концентраты, не требующие дополнительного обогащения. Исключение составляют бедные марганцевые и реже хромовые руды, которые подвергают пирометаллургическому обогащению с получением богатых по содержанию ведущего элемента шлаков, которые затем перерабатывают в конечную продукцию, и железистого попутного продукта.
Начало промышленного производства ферросплавов относится к, 60-м годам XIX в., когда во Франции была освоена технология восстановительной плавки в тигельных печах. В последующем некоторое развитие получила выплавка ферросплавов в доменных печах, однако недостаточно высокая температура этих процессов не позволяла производить высокопроцентные сплавы и сплавы тугоплавких металлов. Это затруднение было устранено в дальнейшем путем использования электротермии. Основоположником электротермии был русский ученый В. В. Петров, открывший в 1802 г. явление электрической дуги и впервые в мире осуществивший восстановление окислов углеродом с применением электрической дуги. Электротермический способ производства низкоуглеродистых ферросплавов с использованием в качестве восстановителя кремния был разработан Ф. М. Бекетом в 1907 г. В дальнейшем этот метод получил самое широкое распространение. Другой способ получения низкоуглеродистых ферросплавов — алюминотермичесский процесс —был разработан русским академиком Н. Н. Бекетовым. Позднее были осуществлены процессы производства иизкоуглеродистьгх ферросплавов продувкой углеродистых сплавов окислительными газами, вакуумированием жидких и твердых сплавов, методом смешивания расплавов и позже путем смешивания жидкого расплава и твердого восстановителя. При оценке качества руд на первом месте стоит вопрос о содержании в них ведущего элемента, но и этот критерий изменяется. В связи с усиливающимся истощением запасов богатых руд в настоящее время потребители удовлетворяются все более бедными рудами. Ценность руды повышается с уменьшением содержания в ней вредных примесей: фосфора, серы, меди и т. п. Количество вредных примесей зачастую определяет технологию передела. Правильный выбор восстановителя и соответствующая его подготовка в значительной степени определяют технико-экономические показатели производства. По химическим свойствам в качестве восстановителей оксидов руды при выплавке ферросплавов можно применять многие элементы. Однако экономически выгодно применять углерод, кремний и алюминий. Наиболее широко используют углерод, а если необходимо предотвратить науглероживание выплавляемого сплава, то применяют более дорогие кремний и алюминий. В качестве углеродсодержащего восстановителя могут быть использованы различные материалы: древесный, бурый и каменный уголь, нефтяной, пековый или каменноугольный кокс, различные полукоксы, древесные отходы и Др. Углеродистые восстановители, применяемые при выплавке ферросплавов, должны обладать хорошей реакционной способностью, высоким удельным электрическим сопротивлением, соответствующим для каждого сплава химическим составом золы, достаточной прочностью, оптимальным размером куска, хорошей газопроницаемостью и термоустойчивостью, невысокой стоимостью.
ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОБОРА