硼鐵生產(chǎn)工藝

B₂O₃是比較難還原的氧化物。碳還原生成B₄C的反應(yīng)，同生成B的很接近，可以得到含碳較低的硼鐵。硅和鋁還原B₂O₃是可能的，但反應(yīng)熱量均不能使反應(yīng)自動進行，需要添加發(fā)熱劑，補充熱量。產(chǎn)出硼鐵含硅與鋁均較高。為了得到低鋁硼鐵，常用鎂代替部分鋁。硼鐵生產(chǎn)主要有金屬熱法和電碳熱法兩種。

硼鐵金屬熱法

將硼酸加熱至800℃脫水，得到含>95%B₂O₃的硼酐作硼原料?？梢缘玫诫s質(zhì)少、含硼高的硼鐵。用鎂代替部分鋁作還原劑，不僅能提高單位爐料的反應(yīng)熱量，而且也能提高硼的還原率，降低合金中的鋁含量。

硼酸(99%H₃BO₃)在燒油(或天然氣)的反射爐(或回轉(zhuǎn)窯)內(nèi)加熱至800～1000℃脫水，得到硼酐(B₂O₃)。破碎成粒度<3mm。鋁鎂合金(Mg>48%，Al>48%)是在中頻感應(yīng)爐內(nèi)，先將鋁錠熔化并加溫至800℃左右，逐漸加入鎂錠，不斷攪拌使均勻混合。然后將合金液澆注成條塊狀。冷卻后破碎成粒度<5mm，其他原料有：鐵礦(Fe>65.0%，Si<2.5%，P<0.02%，S<0.05%，粒度<3mm);鐵鱗(Fe>65%，Si<1.0%，P<0.015%，S<0.15%。粒度<5mm);鋁粉(Al>99.0%，Si<0.5%，P<0.01%，粒度0.1～1mm>60%);硝酸鈉(NaNO₃>98.5%，粒度<1mm)。爐料按計算稱量，混合均勻后裝入熔煉爐。熔煉爐由爐底、爐筒和爐罩三部分組成。爐底放在可移動的小車上。其上鋪一層鎂砂和鎂磚。爐筒是用鋼板焊制的無底圓筒，內(nèi)襯鎂磚。筒底下部有出渣口。冶煉前用木棒、黃泥或耐火泥堵好。爐料裝好后，用硝酸鈉和鋁鎂合金粉混合物做點火劑。用上部點火法冶煉。冶煉反應(yīng)迅速激烈，時間為2～3min。反應(yīng)完畢后，立即打開渣口，放渣。兩小時后將爐筒吊走。加快合金冷卻。硼鐵錠冷卻后，破碎、精整、包裝。硼鐵的化學(xué)成分為：B20%～24%，Al1.2%～2%，Si1.5%～2%，C<0.1%，P<0.1%，S<0.02%。爐渣的主要成分為：MgO10%～15%，Al₂O₃60%～65%，B₂O₃8%～10%，CaO3%～5%，SiO₂0.5%～1.0%，F(xiàn)e₂O₃0.2%～0.3%。生產(chǎn)1t硼鐵(B22%)消耗硼酸1850～2100kg，硝酸鈉230～300kg，鋁錠900～1100kg，鎂錠240～380kg，鐵鱗600～750kg，鐵礦300～350kg。硼回收率為65%～72%。

硼鐵電碳熱法

冶煉是在小于2000kVA的電爐中進行。采用鎂質(zhì)或碳質(zhì)爐襯。使用原料有硼酐、硼精礦、鋼屑、木炭等。將混合好的一爐所需爐料緩慢加入爐內(nèi)。爐料全熔后，升溫至1700℃以上，保持一段時間，打開出鐵口，使渣鐵流入錠模。冷卻后，將渣鐵分離。硼鐵的化學(xué)成分為：B17%～21%，Al<0.1%，Si2%～3%，C<0.35%，P<0.2%，S<0.01%，Mn<1%。生產(chǎn)1t硼鐵(B18%)消耗硼酸1780～1850kg，鐵屑 950～1050kg，碳質(zhì)材料1000～1150kg。電耗6500～7500kW·h。硼回收率68%～78%。

硼的原子量為10.81。電子結(jié)構(gòu)為1s2s2p。結(jié)晶形硼的密度為2.31g/cm(20℃)，而無定形硼的密度為2.30g/cm(20℃)。熔點2079℃，沸點3660℃。硼鐵二元系平衡相圖見圖1。硼鐵系中，在硼含量約為3.8%處，有一共晶點，其共晶溫度為1149℃。鐵和硼生成兩種，在高溫時也極穩(wěn)定的中間化合物，F(xiàn)e₂B和FeB。其中FeB有高溫和低溫兩種晶型。工業(yè)生產(chǎn)的硼鐵(10%～20%B)的熔化溫度范圍為1400～1550℃，密度為5.8～6.5g/cm³。

微量的硼(0.001%)可以使鋼的淬透性成倍增加。不銹鋼添加約0.003%B，可以改善其加工性。硼具有吸收中子的性質(zhì)，可以阻礙或停止鈾——石墨核反應(yīng)的連鎖反應(yīng)。所以含硼較高(>1%B)的鋼用于原子能工業(yè)。硼在鑄鐵中能影響石墨化，因而增加白口的深度。硼添加量超過0.01%時，有明顯的穩(wěn)定碳化物的作用，因而提高鑄鐵的耐磨強度。鑄鐵軋輥含硼0.02%～0.1%，可以提高表面硬度和改善白口凝固。可鍛鑄鐵中添加硼達0.001%～0.005%時有利于形成球墨。同時還能增加石墨的顆粒和改善其分布狀況。這一作用有利于退火處理。

噴涂(焊)用的鐵基、鈷基、鎳基金屬粉末、含硼0.5%～4.0%。含硼非晶態(tài)鐵硅硼合金，如Fe₉₂Si₅B₃，可以代替取向硅鋼制造鐵損低、體積小的節(jié)能變壓器等器件。Nd₂Fe₁₄B、Nd₁₅Fe₇₇B₈等釹鐵硼永磁體，具有高剩磁、高矯頑力及高磁能積的優(yōu)點，是制造永磁機件的理想材料。

英國戴維(H.Davy)用電解法首次制得硼。穆瓦桑(H. Moissan)于1893年在電弧爐中制得了高碳硼鐵。20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了許多制造硼鐵的專利。70年代非晶態(tài)合金和永磁體材料的發(fā)展，使硼鐵的需要量增加。50年代末，中國北京鋼鐵研究總院用鋁熱法研制硼鐵成功。其后吉林、錦州、遼陽等鐵合金廠相繼批量生產(chǎn)，1966年以后，主要由遼陽鐵合金廠生產(chǎn)。1973年遼陽鐵合金廠用電爐法生產(chǎn)硼鐵。1989年又用電爐法研制低鋁硼鐵。

硼鐵基本信息

標(biāo)準(zhǔn)號StandardNo： GB/T5682-1995

中文標(biāo)準(zhǔn)名稱StandardTitle in Chinese： 硼鐵

英文標(biāo)準(zhǔn)名稱： Ferroboron

發(fā)布日期IssuanceDate： 1995-10-10

實施日期ExecuteDate： 1996-3-1

首次發(fā)布日期FirstIssuance Date： 1985-12-4

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)StandardState： 現(xiàn)行

復(fù)審確認(rèn)日期ReviewAffirmance Date： 2010-7-28

計劃編號Plan No：

代替國標(biāo)號ReplacedStandard： GB 5682-1987

被代替國標(biāo)號ReplacedStandard:

廢止時間RevocatoryDate：

采用國際標(biāo)準(zhǔn)號AdoptedInternational Standard No： JIS G318:1986

采標(biāo)名稱AdoptedInternational Standard Name：

采用程度ApplicationDegree： NEQ

采用國際標(biāo)準(zhǔn)AdoptedInternational Standard： 其他

國際標(biāo)準(zhǔn)分類號(ICS)： 77.100

中國標(biāo)準(zhǔn)分類號(CCS)： H42

標(biāo)準(zhǔn)類別StandardSort： 產(chǎn)品

標(biāo)準(zhǔn)頁碼NumberofPages:

標(biāo)準(zhǔn)價格(元) Price(￥)：

主管部門Governor： 中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會

歸口單位TechnicalCommittees： 全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會

起草單位DraftingCommittee： 遼陽鐵合金廠

硼鐵范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了硼鐵交貨的技術(shù)要求、試驗方法、驗收規(guī)則、包裝、儲運、標(biāo)志和質(zhì)量證明書。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于煉鋼、鑄造和供非晶、超微晶母合金、釹鐵硼合金及其他用途作硼元素加入劑的硼鐵。

硼鐵引用文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達成協(xié)議的各方研究是否可適用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T 4010-1994 鐵合金化學(xué)分析用試樣的采取和制備

GB/T 13247-91 鐵合金產(chǎn)品粒度的取樣和檢測方法（GB/T 13247-1991,neq ISO 4551:1987）

GB/T 3653-83 硼鐵化學(xué)和分析方法

GB/T 3650 -1995 鐵合金驗收、包裝、儲運、標(biāo)志和質(zhì)量證明書的一般規(guī)定

……2100433B

ferroboron

硼和鐵的合金。

根據(jù)含碳量，硼鐵(硼含量：5-25%)可分為低碳（C≤0.05%～0.1%,9%～25%B）和中碳（C≤2.5%,4%～19%B）兩種。硼鐵是煉鋼生產(chǎn)中的強脫氧劑及硼元素加入劑。硼在鋼中的最大作用是只需極微量即可顯著提高淬透性而取代大量合金元素，另外還可改善力學(xué)性能、冷變形性能、焊接性能及高溫性能等。

主要用于鋼和鑄鐵中。用于合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、低合金高強度鋼、耐熱鋼、不銹鋼等。硼在鑄鐵中可提高韌性、耐磨性，在汽車、拖拉機、機床等制造中有廣泛應(yīng)用。