Ferrotungsteno

El ferrotungsteno es una aleación de hierro y tungsteno ( ferroaleaciones ), que se utiliza en la metalurgia ferrosa para alear acero y aleaciones.

Composición

Ferrotungsten contiene 65-80% de tungsteno, hasta 7% de molibdeno, impurezas de silicio, carbono, azufre, fósforo y otros elementos. La composición química de algunos grados de ferrotungsteno según GOST 17293-93 [1] (corresponde parcialmente a la norma internacional ISO 5450:1980) se presenta en la tabla.

Composición química del ferrotungsteno, % en peso. (el resto es hierro)

Marca	Fracción de masa, %
	W , no menos de	Mes	Minnesota	Si	C	PAGS	S	cobre	Como	sn	Alabama	Pb	Bi	Sb
	W , no menos de	no más
FV80(a)	80	6.0	0.2	0.8	0.10	0.03	0.02	0.10	0.04	0.04	3.0	0.01	0.01	0.01
FV75(un)	75	7.0	0.2	1.1	0.15	0.04	0.04	0.20	0.05	0.05	5.0	-	-	-
FV70(un)	70	7.0	0.3	2	0.2	0.06	0.06	0.30	0.06	0.08	6.0	-	-	-
FV72	72	1.0	0.4	0.5	0.3	0.04	0.08	0.15	0.04	0.08	-	0.02	0.02	0.02
FV70	70	2.0	0.5	0.8	0.5	0.06	0.10	0.20	0.05	0.10	-	-	-	-
FV65	sesenta y cinco	6.0	0.6	1.2	0.7	0.10	0.15	0.30	0.08	0.20	-	-	-	-

La aleación tiene una estructura multifásica y puede contener una fase de tungsteno puro , un compuesto intermetálico Fe 7 W 6 y una solución sólida de hierro en tungsteno.

Conseguir

Materiales de origen

Los principales minerales de tungsteno de importancia industrial son la ferberita FeWO 4 , la hubnerita MnWO 4 , la wolframita (Fe, Mn) WO 4 y la scheelita CaWO 4 4 . Los minerales de tungsteno generalmente contienen 0.2-0.5% WO 3 , a menudo contienen minerales de molibdeno , estaño , cobre , arsénico y otros elementos. Los minerales se enriquecen mediante varios métodos gravitacionales : jigging , concentración en mesas y en esclusas. Los concentrados resultantes suelen contener entre un 55 y un 65 % de WO 3 [2] . Los minerales con alto contenido de hierro se pueden enriquecer aún más en separadores magnéticos ; para separar la scheelita se utilizan sulfuros, concentrados de acabado, flotación y separación electrostática . Los minerales de Scheelita se enriquecen por flotación en ácidos grasos ( ácido oleico , oleato de sodio , jabón líquido ) utilizando aceite de pino o creosol como agente espumante .

Electrotermia de ferrotungsteno

Los óxidos de tungsteno se pueden reducir con carbono , silicio o aluminio :

{\frac {2}{3}}\mathrm {WO} _{3}+2\mathrm {C} ={\frac {2}{3}}\mathrm {W} +2\mathrm { CO}

;

{\frac {2}{3}}\mathrm {WO} _{3}+\mathrm {Si} ={\frac {2}{3}}\mathrm {W} +\mathrm {SiO} _ {2}

;

{\frac {2}{3}}\mathrm {WO} _{3}+{\frac {4}{3}}\mathrm {Al} ={\frac {2}{3}}\ matemáticas {W} + {\ frac {2}{3}}\ matemáticas {Al} _ {2} \ matemáticas {O} _ {3}

;

Si el tungsteno se reduce con carbono en la primera etapa del proceso, y el metal se extrae adicionalmente de la escoria con silicio en la segunda etapa, se puede obtener una aleación con un bajo contenido de carbono con una alta extracción de tungsteno.

La fundición de ferro-tungsteno, como una aleación refractaria, se lleva a cabo "en un bloque" o con el metal extraído del horno en un estado "similar a una masa". Por lo tanto, en ChEMK [3] se desarrolló un método silicotérmico de carbono para fundir ferro-tungsteno con la extracción de la aleación . Se utilizan hornos de reducción de mineral con una capacidad de 2,5-5,0 MVA , con un revestimiento de ladrillos de magnesita (se forma un cráneo de metal durante la fundición ). Los materiales de partida para la fusión son concentrado de tungsteno, coques de petróleo y de brea , ferrosilicio granulado , virutas de acero, escoria que contiene tungsteno. El principal agente reductor, el carbón de coque, se une al 60% del oxígeno [4] , el resto del oxígeno se une al silicio ferrosilicio. Las virutas de acero reducen el contenido de tungsteno en la aleación a uno predeterminado y reducen la viscosidad de la aleación.

La fusión se realiza de forma continua, en ciclos, siempre hay una capa de metal en el hogar . El ciclo de fundición comienza con el llenado del baño con metal semilíquido y desechos sólidos del triturado de la aleación terminada; desvían simultáneamente los electrodos. El tiempo de ciclo principal de acuerdo con la naturaleza de los procesos y operaciones realizadas se puede dividir en tres períodos. En el primer período, la carga se funde y el metal del ciclo anterior se refina a partir de silicio, carbono y manganeso debido a la oxidación de estas impurezas con oxígeno concentrado . El segundo período es el vaciado del horno de la aleación, que se acondiciona en cuanto al contenido de impurezas, con cucharas de acero utilizando una máquina especial; mientras continúa cargando el resto del concentrado en pequeñas porciones. El tercer período es la reducción adicional de WO 3 de la escoria con silicio ferrosilicio, mientras que el manganeso y el hierro se reducen y transfieren simultáneamente a la aleación; además, aumenta el contenido de silicio y carbono en la aleación. Después de recibir la escoria con un contenido de WO 3 inferior al 0,25%, se mantiene en el horno durante 10-15 minutos y se libera.

La parte principal del costo del ferrotungsteno es el costo de los concentrados (96-98%), por lo tanto, se presta especial atención a las medidas para reducir las pérdidas de tungsteno. Los gases de escape del horno se limpian de polvo en ciclones de batería y precipitadores electrostáticos . El polvo del ciclón de batería se forma en briquetas y se vuelve a fundir, el polvo del precipitador electrostático se vuelve a fundir en un horno eléctrico separado para obtener una aleación con un alto contenido de plomo, bismuto y estaño y una escoria rica en WO 3 . La aleación se envía para su procesamiento a plantas de metalurgia no ferrosa , la escoria se devuelve al horno para la fundición de ferro-tungsteno.

En algunos casos, el ferrotungsteno se funde de acuerdo con un esquema de dos etapas: la reducción de WO 3 y FeO con carbón en un horno y el refinado de la aleación resultante, la oxidación de impurezas con oxígeno del concentrado de tungsteno y mineral de hierro, en el segundo horno.

Aluminotermia de ferrotungsteno

El ferrotungsteno y las aleaciones de tungsteno con cromo o níquel se pueden obtener por el método aluminotérmico . El calor liberado durante la reducción del trióxido de tungsteno y óxidos de impurezas con aluminio no es suficiente para el flujo normal de fusión, por lo que el proceso se lleva a cabo en un horno eléctrico.

Según una de las opciones de proceso, la composición de la carga incluye concentrado de scheelita , polvo de aluminio, corte de hierro, escamas de hierro y cal , así como costras de escoria, desechos metálicos de fundiciones anteriores y polvo atrapado. La mezcla se forma en briquetas antes de fundirse . La fusión comienza con el suministro de una cierta cantidad de briquetas al hogar, se encienden con una mezcla de ignición de cascarilla de hierro y polvo de aluminio. Después de la formación de la masa fundida, se bajan los electrodos, se recoge la carga eléctrica y se carga la carga. Después de la fusión de toda la carga, la escoria se restaura con granos de aluminio, se mantiene en un horno y se libera. Un lingote de ferrotungsteno y una capa de una aleación con un alto contenido de molibdeno, silicio y aluminio permanecen en el horno, la aleación se vuelve a fundir y se refina con una mezcla de mineral de hierro y cal [3] .

Aplicación

El ferrotungsteno se utiliza en la metalurgia ferrosa para alear acero y aleaciones. El tungsteno es parte de algunos aceros estructurales de alta velocidad , resistentes al calor , magnéticos , aumenta la resistencia a la tracción y el límite elástico del acero, aumenta su resistencia y dureza a altas temperaturas, aumenta la intensidad de la magnetización y mejora las propiedades coercitivas de magnético aceros

Notas

↑ GOST 17293-93 Ferrotungsteno. Requisitos técnicos y plazos de entrega . - M. : Standards Publishing House, 1995. Copia de archivo fechada el 7 de marzo de 2016 en Wayback Machine .
↑ GOST 213-83 Concentrado de tungsteno. Especificaciones . - M. : Standards Publishing House, 2004. Copia de archivo fechada el 5 de marzo de 2016 en Wayback Machine .
↑ 1 2 Gasik M. I., Lyakishev N. P. Teoría y tecnología de electrometalurgia de ferroaleaciones. — Libro de texto para universidades. - M. : SP Intermet Ingeniería, 1999. - 764 p. — ISBN 5-89594-022-6 .
↑ Edneral F.P. Electrometalurgia del acero y ferroaleaciones. - Ed. 4º, isp. y adicionales.. - M. : Metalurgia, 1977. - S. 493-514. — 488 pág.