СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОБОРА ПОВЫШЕННОЙ ЧИСТОТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИТНЫХ СПЛАВОВ ТИПА ND-FE-B

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОБОРА ПОВЫШЕННОЙ ЧИСТОТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИТНЫХ СПЛАВОВ ТИПА ND-FE-B


RU (11) 2242529 (13) C2

(51) 7 C22C33/04, H01F1/057 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2002135844/02 
(22) Дата подачи заявки: 2002.12.30 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.12.30 
(45) Опубликовано: 2004.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ПЛИНЕР Ю.Л. и др. Восстановление окислов металлов алюминия. - М.: Металлургия, 1967, с.195. ГАСИК М.И. и др. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. - М., СП ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ, 1999, с.632-634. SU 1681559 A1, 30.01.1994. RU 2048691 C1, 20.11.1995. RU 2063083 С1, 27.06.1996. JP 59-46008 A, 15.03.1984. JP 61-221353 А, 01.10.1986. 
(72) Автор(ы): Трихаев С.В. (RU); Стукалов В.Ф. (RU); Беляев И.В. (RU); Кутепов А.В. (RU); Фомин В.В. (RU); Ким А.К. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): ОАО Научно-производственное объединение "Магнетон" (RU) 
Адрес для переписки: 600026, г.Владимир, ул. Куйбышева, 26, ОАО НПО "Магнетон" 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОБОРА ПОВЫШЕННОЙ ЧИСТОТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИТНЫХ СПЛАВОВ ТИПА ND-FE-B

Изобретение относится к области литейного производства и металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к способам получения ферросплавов. Способ включает перемешивание борсодержащего материала с алюминиевым порошком и внепечное восстановление реакционной смеси в кокиле. При этом перед перемешиванием с порошком алюминия борсодержащий материал обжигают на воздухе при температуре 300-500°С в течение 3 часов, а в качестве борсодержащего материала используют смесь борной кислоты с порошковым оксидом железа в соотношении 1:1. Изобретение позволяет повысить качество ферробора за счет использования недорогого борсодержащего материала и порошкового алюминия, получаемого на предприятии, а также снизить энергозатраты за счет использования стандартного технологического оборудования, не требующего дополнительного переоснащения. 1 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области литейного производства и металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к способам получения ферросплавов.

Известен способ получения металлических сплавов системы Fe-B-Si-C с высоким содержанием бора, основанный на плавлении и восстановлении измельченной железной руды и измельченного борсодержащего материала при вдувании флюса, содержащего Аl2O 3, вместе с другими материалами и горячим воздухом в вертикальную печь с уложенными слоями углистого материала [1].

Недостатками известного способа являются, во-первых, большое содержание примесей (Al, Si, С), обусловленное введением флюса, во-вторых, сложность технологической схемы.

Известен также способ получения ферробора путем многоступенчатого восстановления [2].

Недостатками данного способа являются, во-первых, большие затраты электроэнергии, во-вторых, высокое содержание углерода, в-третьих, сложная технологическая схема.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является способ внепечной плавки ферробора, получаемого из боратовой и железной руд с использованием железно-термитного осадителя [3].

Ферробор, полученный данным способом, непригоден для производства магнитных сплавов типа Nd-Fe-B вследствие содержания в нем вредных примесей, таких как углерод, кремний и алюминий. 

Предлагаемое изобретение решает задачу снижения содержания углерода, кремния и алюминия в получаемом ферроборе.

Поставленная задача достигается тем, что перед перемешиванием с порошком алюминия борсодержащий материал обжигают на воздухе при температуре 300-500°С в течение 3 часов, а в качестве борсодержащего материала используют смесь борной кислоты с порошковым оксидом железа в соотношении 1:1.

Ферробор, используемый в производстве редкоземельных магнитов типа NdFeB должен содержать 10-15% В и иметь минимальное содержание вредных примесей, таких как С, Al, Si, Cr, Мn и др. Некоторые производители магнитов используют в качестве борсодержащего сырья чистый бор, который плохо усваивается магнитным сплавом и содержит до 5% углерода. Также используют стандартный FeB марок ФБ17-ФБ20, которые обычно производятся для легирования сталей, содержащих примеси Si (3-12%), Al (3-10%).

В данном изобретении процесс обжига необходим для разложения борной кислоты до борного ангидрида (В2О3), исходя из сущности алюминотермического восстановления. Разложение Н3ВО3 осуществляется путем совместного обжига с оксидом железа в соотношении (1:1) близкому к стехиометрическому, что позволяет снизить энергозатраты. При уменьшении процента борной кислоты в исходной смеси снижается содержание борного ангидрида после обжига, что уменьшает процентное содержание бора в ферроборе, и при этом повышается расход алюминия вследствие восстановления избыточных окислов железа. Увеличение Н3ВО3 более 50% не выгодно, т.к. после обжига в смеси образуются крупные агломераты с размерами до нескольких сантиметров, которые необходимо дробить, что приводит к увеличению энергозатрат.

Обжиг смеси (Fе2О3+Н 3ВО3=1:1) производится при температуре 300-500°С в течение 3 часов. При увеличении температуры обжига смеси более 500°С часть оксида бора уносится в атмосферу с парами воды, что приводит к снижению содержания бора в ферроборе. При снижении температуры обжига менее 300°С происходит неполное разложение борной кислоты, что также приводит к снижению содержания бора в ферроборе. Обжиг менее 3 часов не позволяет борной кислоте полностью разложиться до борного ангидрида, в результате содержание бора в ферроборе снижается. Увеличение времени обжига более 3 часов нецелесообразно, т.к. дальнейшее разложение борной кислоты не происходит и приводит к расходу электроэнергии.

После этого в обоженную смесь добавляют порошковый алюминий. Расчет количества алюминия ведется по известной методике определения процентного содержания А1, необходимого для восстановления металла и сплава из окислов.

Способ осуществлялся следующим образом. 

Исходные материалы (порошковый оксид железа и борная кислота) смешивают в смесителе до однородной массы. Затем смесь загружают в металлические емкости и обжигают при температуре 300-500°С в течение 3 часов.

После этого прокаленную смесь смешивают с алюминиевым порошком, загружают в кокили и нагревают до 300°С. Предварительный нагрев смеси перед началом реакции позволяет снизить расход алюминиевого порошка и сохранять жидкоподвижность шлака до полного выхода из него металла и газов, выделяющихся при затвердевании слитка.

Затем смесь сжигают внепечным способом с верхним запалом. Старт алюминотермической реакции с верхним запалом реакционной смеси не требует дополнительного технологического переоснащения, а сама схема проста по оформлению, т.к. порошкообразная шихта находится под слоем расплава.

После остывания кокилей производят выбивку слитков ферробора. 

Полученный ферробор исследовали химическим и рентгено-спектральным методами.

Для получения сравнительных данных параллельно проводили плавку по способу, описанному в [3]. Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице.



Из приведенной таблицы видно, что качество ферробора, полученного по предлагаемому способу, значительно выше, чем по способу [3].

Таким образом, предлагаемый способ получения ферробора повышенной чистоты для производства магнитных сплавов типа NdFeB, позволяет повысить качество ферробора за счет использования недорогого борсодержащего материала и порошкового алюминия, получаемого на предприятии [4]. А также снизить энергозатраты за счет использования стандартного технологического оборудования, не требующего дополнительного переоснащения.

Источники информации

1. Патент Японии №3-2221, кл. C 22 C 33/04, 1984, опубл. 1985.

2. Патент Японии №4-29731, кл. C 22 C 33/04, 1984, опубл. 1984.

3. Плинер Ю.Л., Игнатенко Г.Ф. Восстановление окислов металлов алюминия. - М.: Металлургия, 1967, с.195.

4. Заявка на изобретение №2001105734/02 (005882), Россия, МПК 7 B 22 F 9/08, 9/06, от 28.02.2001.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ получения ферробора повышенной чистоты для производства магнитных сплавов типа NdFeB, включающий перемешивание борсодержащего материала с алюминиевым порошком и внепечное восстановление реакционной смеси в кокиле, отличающийся тем, что перед перемешиванием с порошком алюминия борсодержащий материал обжигают на воздухе при температуре 300-500°С в течение 3 ч, а в качестве борсодержащего материала используют смесь борной кислоты с порошковым оксидом железа в соотношении 1:1.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru