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