Ферробор

Ферробор - это ферросплав, содержащий 10–25% В, по 2–5% Si и Al (остальное Fe).

Технические условия ферробора регламентированы ГОСТ 14848-69.

Ферробор

Бор в виде сплавов применяют для легирования и модифицирования стали и цветных сплавов. Он повышает прокаливаемость стали даже при сравнительно малых концентрациях (0,005-0,05%) и задерживает распад аустенита. Легируют бором также чугун с целью уменьшения выделения графита, увеличения глубины отбела, поввышения прочности и твердости отливок. Присадка бора к ковкому чугуну способствует равномерному распределению графита и нейтрализует влияние хрома.

В составе смесей соединения бора широко используют для химико-термической обработки (борирования) поверхности стальных деталей методами плазменной, электролизной металлургии и другими способами. Сплавы бора вводят в жидкие сплавы на основе кремния и алюминия для их модифицирования.

Эффективность влияния бора на механические свойства зависит от химического состава стали. Присадка бора в сталь улучшает ее механические свойства, в ряде случаев повышая, предел прочности, предел текучести и ударную вязкость, или повышая предел прочности и предел текучести, оставляя без изменения сжатие поперечного сечения и ударную вязкость.

Установлено также, что бор улучшает свариваемость нержавеющих сталей.

Применяющийся в промышленности ферробор обычно содержит 15—17% В, 1—3% А1 и до 1% Si. Имеются также сведения о применении сплавов бора с марганцем — бормарганца, содержащего до 20% В и 80% Мп, бора с хромом и бора с никелем. Кроме этих сплавов, бор, как правило, входит в состав комплексных сплавов, служащих для раскисления и измельчения зерна стали и получивших в последнее время распространение в металлургии.

Впервые ферробор был получен Муассаном в 1893 г. в однофазной электропечи с угольной футеровкой. Шихта состояла из железа, борной кислоты и угля. В течение первых двух десятилетий нашего века был взят ряд патентов на способы получения ферробора. Так, в 1919 г. был предложен метод выплавки ферробора, при котором брикеты, состоящие из порошка алюминия, борного ангидрида, железа и жидкого стекла, нагревались в пламенной печи. Полученный сплав содержал 17% В.

Имеется патент, в котором предлагается брикетировать колеманит и ферросилиций на жидком стекле с последующим восстановлением бора в электрической печи с угольной футеровкой. Авторы патента ошибочно приписывали кремнию роль восстановителя бора. В действительности по этому патенту бор восстанавливается углеродом, а кремний переходит в сплав, образуя силицидную среду, препятствующую растворению углерода в сплаве.

Таким образом, восстановление окислов бора углеродом может быть использовано лишь для получения сплавов бора с высоким содержанием углерода. Для получения малоуглероистых сплавов бора этот метод непригоден.

Наиболее широко сплавы бора получают из борсодержащих руд путем восстановления окислов бора алюминием.

Для получения ферробора применяется электропечная плавка на блок. Основная часть шихты при выплавке ферробора марок ФБ17 и ФБ10 включает боратовую руду и стружку вторичного алюминия (0,1% C; 5% Si; 0,01% S; сл. P; 7% Cu). Железотермитный осадитель состоит из железной окалины (0,2% С; 1,2% Si; 0,02% S; 0,03% P и 0,12%Cu) и стружка вторичного алюминия. Как правило, доля железного осадителя составляет 20-23% от общей массы шихты. Запальная смесь включает обожженую боратовую руду, железную окалину и вторичный алюминий.

Ферробор марок ФБ20, ФБ17 и ФБ10 выплавляют в электропечи мощностью 100кВА, футерованной углеродистой массой. Металлоприемник футеруют магнезитовым кирпичом. При плавке сплава марки ФБ20 стены печи также футеруют магнезитом.

Всю плавку можно разделить на три периода: образование расплава, восстановление оксидов и обработка шлака осадителем.

Теплота образования борида железа неизвестна, однако по аналогии с теплотой образования силицида железа можно полагать, что она весьма значительна, в связи с чем равновесие реакции восстановления бора алюминием будет смещаться в сторону образования борида железа. Благодаря этому в присутствии железа путем восстановления окислов бора алюминием можно получить ферробор с пониженным содержанием алюминия.

Приведенный физико-химический анализ восстановления окислов бора с помощью различных восстановителей показывает, что в случае получения безуглеродистого ферробора в качестве восстановителя может быть применен алюминий. С помощью кремния получить ферробор с малым содержанием кремния не представляется возможным. При восстановлении бора алюминием извлечение бора тем выше, чем больше содержание алюминия в сплаве. При использовании углеродистого восстановителя ферробор содержит высокий процент углерода, так как в этом случае реакция восстановления бора протекает до карбида бора.

Ввиду небольшого удельного веса сплавов с бором отделение металла от шлака в процессе производства представляет некоторые трудности. Для получения более жидких шлаков, обеспечивающих лучшее разделение металла и шлака, иногда увеличивают термичность процесса путем применения в качестве восстановителя алюминиевомагниевых сплавов с различным содержанием магния.

При внепечной выплавке сплавов с высоким содержанием бора сплав в большинстве случаев застывает в шлаке в виде более или менее крупных корольков, которые извлекают из шлаков. В этом случае задача состоит в том, чтобы добиться образования крупных корольков.

Товаров на странице: