NO850970L - Fremgangsmaate for fremstilling av legeringer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for karbotermisk fremstilling av en ferroborlegering eller en ferroborsilisiumlegering under reduksjon av oksydiske bor-råstoffer i en elektrolavsjaktovn ved ovnsrom, i ovnsrommet innførbare elektroden som kan innstilles i høyden, og ovnsbunn, hvor det nær og over ovnsbunnen dannes en reduksjonssone hvori elektrodene neddykkes, idet det i ovnsrommet innføres en masse av finkornede bor-råstoffer, finkornet jernoksyd og/eller finkornet silisiumoksyd såvel som karbonbærere og som over reduksjonssonen danner et gassgjennomtrengelig massesjikt og hvor det ved ovnsbunnen oppsamles en ferrobor- eller ferroborsilisiumlegering som trekkes ut, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at den arbeides med en masse hvis karbonbærer i en mengde av 35 til 6 5 vekt% regnet på karbonbærermengden består av trevirke i stykkform med størrelse 5 til 250 mm og at massesjiktet opprettholdes i en sjikttykkelse hvor trevirket tørr forkokses til trekull.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkra-vene.

I den foreliggende sammenheng betegner uttrykket "finkornet" mer eller mindre pulverformet kornstørrelse i området fra 0 - 5 mm. Høydeinnstillingen av elektrodene skjer på

kjent måte etter anvisning av effektopptagelsen under hensyntagen til ledningsevnen i den nevnte masse* hvor man generelt arbeider med en automatisk regulering. ;Ferrobor fremstilles oftest aluminotermisk. Ved dette blir de oksydiske bor-råstoffer og jernoksyd redusert med aluminium og smeltet. Man erholder et aluminiumholdig ferrobor med f.eks. 15 - 18 vekt?o bor, opptil 4 vekt?o aluminium, maksimalt 1, 0% silisium, maksimalt 0,10 v e k t % karbon, ;resten jern og vanlige tilsetninger eller 18 - 20 vektX;bor, opptil 2 vekt?» aluminium, maksimalt 2 vekt?o silisium, maksimalt 0,10 v e k t ?o karbon, resten jern og vanlige tilsetninger. For fremstillingen av metallholdige glasstyper er et aluminiuminnhold ytterst skadelig da alumini- ;um lett oksyderer og disse oksyder påvirker mekanikken for sammenheng ved fremstilling av metallholdige glassfiber. Forholdene ved fremstilling av ferroborsilisium er lignende. Ved karbotermisk reduksjon av oksydiske bor-råstoffer kan det fremstilles en aluminiumfattig ferroborlegering henholdsvis ferroborsilisiumlegering. ;Ved den fra praksis kjente generelle metode fremstilles ferroborlegeringen henholdsvis ferroborsilisiumlegeringen karbotermisk. Det arbeides med en masse hvor karbonbæreren likeledes er finkornet og f.eks. består av malt kull eller malt koks. Da mssesjiktet må være gassgjennomtrengelig holdes dets sjikttykkelse under 500 mm og dette fører til ;at massesjiktet ikke lenger forblir "tørt". Riktignok kommer, man på denne måte til frem til en ferroborlegering eller også til en ferrboborsilisiumlegering som praktisk er fri for forstyrrende aluminiuminnhold og som f.eks. ;bare har et aluminiuminnhold på 0,07 vekt* men borinnholdet er meget lavt og utbyttet er utilfredsstillende. Ved femstillingen av en ferrorborleggering ligger borinnholdet

f.eks. ved 10%. Ved fremstillingen av en ferrboborsilisiumlegering ligger borinnholdet f.eks. ved 3?o ved et silisiuminnhold på 3So. Disse resultater endres ikke nær man innenfor rammen av den 'kjente teknologi først fremstiller grove pellets fra masseblandingen og i ovnsrommet opprettholder en større sjiktstykkelse av den pelletiserte masse.

Den oppgave som ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelse er å gjennomføre fremgangsmåten på en slik måte at den aluminiumfattige borlegering henholdsvis ferroborsilisiumlegering fremviser et betraktelig høyere borinnhold og da med vesentlig høyere utbytte og betraktelig mindre energiforbruk. Den fremstilte ferroborlegering henholdsvis ferroborsilisiumlegering anvendes spesielt for

fremstilling av metallholdige glasstyper.

Den lære som ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelse er at man arbeider med en blanding hvor karbonbæreren i en mengde på 35 til 65 vekt?£, regnet på karbonbærermengden består av trevirke i stykker med stykkstørrelse 5 - 250 mm og at man massesjiktet opprettholdes i en sjikttykkelse slik at trevirket forkokses tørt til trekull.

Erkjennelsen er videre basert på at for løsning av den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen er det nødvendig med en spesiell prosessføring i det jernoksydet må allerede

o

ved lave temperaturer (teoretisk fra ca 720 C) reduseres med CO og C og dettefinner ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen sted i det øvre område av massesjiktet hvis tykkelse er så stor at man også kunne snakke om en massesøyle. Herved dannes altså i en høyt beliggende, tørr reduksjonssone metallisk jern etter ligningene

I reduksjonssonen for de oksydiske bor-råstoffer reduseres så boroksydet med C eller ligningen som er en reaksjon som teoretisk begynner ved omtrent 1600 °C. Da allerede finfordelt metallisk jern med massesøylen kommer inn i denne reduksjonssone lettes reduksjonen på grunn av ferrobordannelsen etter ligningen

Reaksjonen forløper mer fullstendig, energiforbruket blir mindre. Oppfinnelsen går videre ut fra den erkjennelse at det for fremstilling av et høyt borinnhold oppfanges boroksydet som blir flyktig ved prosessen og som på nytt må innføres i prosessen. Dette skjer innenfor oppfinnelsens ramme av seg selv. I henhold til oppfinnelsen arbeider massesjiktet både som filter og kondensator. Det kan oppfylle denne funksjon ved at trevirket forkokses til kull slik at borsyren som i den nedre del har tendens til å bli flytende muligens opptas i porene av trekullet slik at en sammenklebing av massesjiktet forhindres. På denne måte kan innenfor oppfinnelsens ramme elektrolavsjaktovnen drives "tørt" og trevirket overføres på tørr måte i trekull.

Ved en foretrukket utførelses form av oppfinnelsen opprettholdes over reduksjonssonen et massesjikt med en sjikttykkelse (eller søylehøyde) på minst 500 mm og deri dannes trekullet. I et massesjikt med den angitte sjikttykkelse lar seg på driftssikker måte den omtalte spesielle prosess-føring seg driftssikkert gjennomføre, selv om man arbeider med finkornede bor-råstoffer, finkornet jernoksyd og/eller finkornet silisiumoksyd, og bortsett fra trevirket anvender finkornede karbonbærere. Ved en foretrukket utførelses-form opprettholdes en sjikttykkelse på 800 - 1200 mm, foretrukket omtrent 1000 mm (ved en ovn med 500 - 1500 kva effektopptagning). Innenfor rammen av oppfinnelsen er det mulig å arbeide med et massesjikt hvor karbonbæréren for-øvrig består av trekullgrus med kornstørrelse mindre enn 3 mm. Man kan imidlertid også arbeide med andre finkornede karbonbærere. Innenfor oppfinnelsens ramme er det videre mulig at massesjiktet delvis oppbygges av agglomererte massebestanddeler.

Utførelseseksempel

I en trefase-elektrolavsjaktovn med 300 kW ytelse (utforet med kullstampemasse) og en herdflate på 0,785 m 2, sjakt-høyde 800 mm, innføres kontinuerlig en masse bestående av

100 kg borsyre H B0»teknisk 57, IK BO

93,5 kg jernoksyd ( Fe 0 ) mit 69, 9% Fe 51,5 kg trekullgrus, 1-3 mm, med 73,36% C (fiksert) 50 kg trespon

Under en 40 timers driftsperiode ble det hver tredje til fjerde time tatt ut totalt 1358 kg ferrobor med gjennom-snitlig . 19, 5% B (11,tapninger). Det totale strømforbruk var vesentlig lavere enn ved tidligere kjent teknikk og borsyreutbyttet lå ved ca. 95%.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for karbotermisk fremstilling av en ferroborlegering eller en ferroborsilisiumlegering under reduksjon av oksydiske bor-råstoffer i en elektrolavsjaktovn med ovnsrom, i ovnsrommet innførbare elektroder som kan høydeinnstilles og ovnsbunn, idet det nær og over ovnsbunnen dannes en reduksjonssone hvori elektrodene neddykkes, idet det i ovnsrøret innføres en blandingsmasse av finkornede bor-råstoffer, finkornet jernoksyd og/eller finkornet silisiumoksyd, såvel som karbonbærere og som over reduksjonssonen•danner et gassgjennomstrengelig massesjikt, idet det på ovnsbunnen oppsamles en ferrobor- eller en ferroborsilisiumlegering som trekkes ut, karakterisert ved at man arbeider med en masseblanding hvis karbonbærer i en mengde på 35 - 65 vekt% regnet på den totale karbonbærermengde består av trevirke i stykker med stykkstørrelse 5 - 250 mm og at masseblandingen opprettholdes i en sjikttykkelse hvori trevirket forkokses tørt til trekull.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det over reduksjonssonen opprettholdes et massesjikt med en sjikttykkelse på minst 500 mm og at trevirket deri forkokses til trekull.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det for ovner med effektopptagning 500 kVA til 1500 kVA opprettholdes en massesjikt med en sjikttykkelse på 800 - 1200 mm, foretrukket omtrent 1000 mm.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at man arbeider med et massesjikt hvis karbonbærer forøvrig består av trekullgrus med kornstørrelse opptil 3 mm.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at man arbeider med et massesjikt som er delvis oppbygget av agglomererte massebestanddeler.

6. Ferroborlegering for fremstilling av metallholdige= glasstyper og som fremviser et aluminiuminnhold på under 0,2 vekt%, karakterisert ved at det er fremstilt etter fremgangsmåten som angitt i krav 1 - 5, og fremviser et borinnhold på 15 - 25 vektS, resten jern og totalt ikke mer enn 0,2 vektS tilsetninger fra gruppe 2 av det periodiske system eller blandinger derav.

7. Ferroborlegering som angitt i krav 6, karakterisert ved at borinnholdet utgjør omtrent 19 v e k t % .

8. Ferroborsilsiumlegering for fremstilling av metallholdige glasstyper som fremviser et aluminiuminnhold på under 0,2 vektSS, karakterisert ved at den er fremstilt etter fremgangsmåten som angitt i krav 1 - 3 og fremviser et borinnhold på 3 - 5 v e k t % , et silisiuminnhold på 40 - 10 vekts, idet resten utgjøres av jern og totalt ikke mer enn 0,2 v e k t % tilsetninger fra gruppe II i det periodiske system eller blandinger derav.

9. Ferroborsilisiumlegering som angitt i krav 8, karakterisert ved at borinnholdet er omtrent 10 vektS og silisiuminnholdet omtrent 24 vektS.