制备铁－硼－硅合金的方法技术

一种通过简单步骤经济制备铁－硼－硅合金的方法，其中包括下述步骤：于盛在容器中的熔融铁中加入硼原料和碳质还原剂；于熔融铁中吹氧，利用碳质还原剂还原硼原料制备含硼熔融铁；继续吹氧使含硼熔融铁脱碳，直至其碳含量降至最多为０．２％（重量）为止；以及于含硼熔融铁中加入硅和硅铁中的至少一种物质同时搅拌含硼熔融铁，借以制备铁－硼－硅合金。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备含有，例如，3%(重量)硼和5%(重量)硅的铁-硼-硅合金的方法。含有，例如，3%(重量)硼和5%(重量)硅的铁-硼-硅无定形合金具有高导磁率，并且广泛地用作为磁性材料。这种铁-硼-硅无定形合金制备如下，即将熔融的含有3%(重量)硼和5%(重量)硅的铁-硼-硅合金施于，例如，以规定圆周速率转动的冷却的转鼓表面上，并且迅速冷却熔融合金使之固化成薄片状。上述铁-硼-硅合金通常是如下制备的即按规定比率于电炉中装入至少包含硼矿石(如硼酸钠矿石、硼酸钙矿石或硬硼钙石)和由酸处理上述硼矿石所得到的硼酸中一种的硼原料、铁原料(如铁矿石或废铁)、以及碳质还原剂(如焦炭或煤)。将该炉料在电炉中熔化并精炼，然后固化以制备固态铁-硼合金，即硼铁。接着，将如此制备的固态硼铁以及分别制备的固态硅和硅铁(ferrosilioon)中的至少一种物质按规定的比率加到盛在熔化炉中的碳含量高达0.2%(重量)的熔融铁中，将该混合物熔化，由此制备铁-硼-硅合金。上述制备铁-硼-硅合金的常规方法存在下述问题即常规制备方法包括在电炉中制备硼铁的步骤和在熔化炉中将硼铁和硅熔化到熔融铁中的步骤。因此，常规制备方法是复杂的，并且需要大量电能，结果增加了铁-硼-硅合金的制备费用。在这样的情况下，迫切需要建立一种通过简单的步骤而无需大量的电能来经济地，但是，迄今为止尚未提出这样的方法。因此，本专利技术的目的是提供一种通过简单的步骤而无需大量电能来经济地。根据本专利技术的一个特征，提供了一种，其特征在于包括下述步骤将至少含有硼矿石和硼酸中一种物质的硼原料以及碳质还原剂加到盛在容器中的熔融铁中;于上述熔融铁中吹氧以便通过部分上述碳质还原剂的燃烧保持上述熔融铁在恒定温度下，并且通过其余的所述碳质还原剂来还原所述熔融铁中的所说硼原料，以制得含硼熔融铁;继续吹氧过程使所述含硼熔融铁脱碳，直至其碳含量降低至最多含有0.2%(重量)为止;以及于所述含硼熔融铁中加入硅和硅铁中的至少一种物质，同时搅拌所述的含硼熔融铁，借以制备铁-硼-硅合金。附图说明图1是容器的纵剖视图，说明在本专利技术方法的第一种具体实施方案中制备含硼熔融铁的步骤;图2是容器的纵剖视图，说明在本专利技术的方法的第一种具体实施方案中含硼熔融铁的脱碳步骤;以及图3是容器的纵剖视图，说明本专利技术方法的第二种具体实施方案。从上述观点出发，为建立一种通过简单的步骤而无需大量电能来经济地进行了广泛的研究。结果发现，可以按下述方法通过简单的步骤而无需大量电能来经济地制备铁-硼-硅合金，即于盛在容器中的熔融铁中加入包含硼矿石和硼酸中至少一种的硼原料和碳质还原剂;于熔融铁中吹氧，利用碳质还原剂还原熔融铁中的硼原料以制备含硼熔融铁;继续吹氧气使含硼熔融铁脱碳，直到其中的碳含量降低至最多含0.2%(重量)时为止;以及于含硼熔融铁中加入硅和硅铁中至少一种物质。本专利技术是基于上述发现得出的。制备铁-硼-硅合金的本专利技术方法参考附图描述于下。图1是容器的纵剖视图，说明在本专利技术方法的第一种具体实施方案中制备含硼熔融铁的步骤，而图2是容器的纵剖视图，说明本专利技术方法的第一种具体实施方案中含硼熔融铁的脱碳步骤。在本专利技术方法的第一种具体实施方案中，作为图1和2所示的容器使用已知转炉1。熔融铁4盛在转炉1中。将规定量的硼原料和规定量的碳质还原剂加到盛在转炉1内的熔融铁4中。作为硼原料，使用硼矿石(如硼酸钠矿石、硼酸钙矿石或硬硼钙石)和硼酸中至少一种物质。作为碳过还原剂，使用焦炭和煤中至少一种。吹氧管2基本上垂直地通过炉口1a从顶部插入到转炉1中，氧气通过吹氧管2在距离熔融铁4的表面上部规定的距离处吹到熔融铁4的表面上。此外，将氧气、氮气、氩气、CO2气及烃类气体中的至少一种气体通过设在转炉1炉底1b的气体鼓入口处的多孔砖3(porous plug 3)鼓入到转炉1中的熔融铁4中。通过由如上所述的吹氧管2吹入的氧气和由多孔砖3鼓入的氧气、氮气、氩气、CO2气及烃类气体中至少一种气体来搅拌转炉1中的熔融铁4，加到熔融铁4中的部分碳质还原剂被如上吹入的氧气烧掉。部分碳质还原剂的这种燃烧作用维持熔融铁在恒定的温度下。熔融铁4中的硼原料被剩余的碳质还原剂还原，以制备含硼的熔融铁4′。硼原料和碳质还原剂可在吹氧前或吹氧期间从炉口1a加到转炉1的熔融铁4中，也可以与氧气一起通过吹氧管2加入。随后，从转炉1中移去吹氧管2。接着，如图2所示，转炉1的炉口1a用炉罩5密封，并将吹氧管2通过设置炉罩5上的吹氧管插孔再次大体垂直地从上部插到转炉1中。然后，通过设备在罩5上的风道6抽吸转炉1中的气体减压。于这样维持在减压状态下的转炉1中含硼熔融铁4′的表面上再次通过吹氧管2吹入氧气。通过设置在转炉1炉底1b上气体鼓入口处的多孔砖3于维持在减压状态下的转炉1内的含硼熔融铁4′中进一步吹入氧气。如上所述，通过由吹氧管2和多孔砖3继续于含硼熔融铁4′中鼓入氧气，使含硼熔融铁4′脱碳直至其中的碳含量降至最多为0.2%(重量)为止。在此种情况下，如果在必要时通过经多孔砖3鼓入惰性气体(如氮气或氩气)来促进含硼熔融铁4′的搅拌作用，那么上述含硼熔融铁4′的脱碳过程可更有效地完成。由于在转炉1中由氧进行的含硼熔融铁4′的上述脱碳过程是在减压下进行的，所以脱碳过程中产生的CO有效地从含硼熔融铁4′中排除。因此，可以减少含硼熔融铁4′中硼的氧化量。除了用上述方法外，可以用各种常规减压脱碳方法中任何一种方法完成减压条件下含硼熔融铁4′的脱碳过程。从转炉1上移去吹氧管2之后，移去覆盖转炉1的炉口1a的炉罩5，并且通过炉口1a于转炉1中含碳量最多为0.2%(重量)的含硼熔融铁4′中加入规定量的硅和规定量的硅铁中至少一种物质。另一方面，通过设置在转炉1炉底1b上的多孔砖3于转炉1内的含硼熔融铁4′中鼓入惰性气体(如氮气和氩气)来搅拌含硼熔融铁4′，由此制备铁-硼-硅合金。图3是说明本专利技术方法第二种具体实施方案的容器纵剖视图。在本专利技术方法的第二种具体实施方案中，使用一种已知的AOD炉(“(“氩氧脱碳”炉的缩写)7作为容器，如图3所示。双管喷嘴8(其中内管8b同心插在外管8a内)基本上水平地设置在AOD炉7侧壁下部的气体入口处。氧气和/或惰性气体(如氩气、氮气或氮气)通过喷嘴8内管8b鼓到AOD炉7中，而且仅使上述惰性气体通过喷嘴8的外管8a鼓入，以防止由于过热而损坏内管8b。熔融铁4盛在AOD炉7中。将上述规定量硼原料和上述规定量的碳质还原剂通过炉口7a加到这样盛在AOD炉7内的熔融铁4中。氧气和惰性气体通过喷嘴8鼓入AOD炉7内的熔融铁4中。AOD炉7中的熔融铁4通过经喷嘴8鼓入的氧气和惰性气体得到搅拌，而且加到熔融铁4中的部分碳质还原剂通过如上鼓入的氧烧掉。部分碳质还原剂的这种燃烧作用保持熔融铁4在恒定温度下。熔融铁4中的硼原料被其余的碳质还原剂还原，以制得含硼熔融铁4′。通过喷嘴8继续进一步于含硼熔融铁4′中鼓入氧气和惰性气体，使含硼壁融铁4′脱碳至其中碳含量降至最多为0.2%(重量)为止。由于在完成AOD炉7中由氧气进行的含硼熔融铁4′的上述脱碳过程中同时于含硼熔融铁4′中与氧气一起鼓入惰性气体，所以脱碳过程中产生的CO气被惰性气体稀释，并从含硼熔融铁4′中有效地除去。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备铁－硼－硅合金的方法，其特征在于包括下述步骤：将至少含硼矿石和硼酸中一种物质的硼原料以及碳质还原剂加到盛装在容器中的熔融铁中；将氧气鼓到所述熔融铁中，通过燃烧部分所述碳质还原剂来保持所述熔融铁在恒定温度下，并且利用其余的所述 碳质还原剂还原所述熔融铁中的硼原料，制备含硼熔融铁；继续鼓入氧气使所述含硼熔融铁脱碳，直至所说含硼熔融铁中的碳含量降至最多为０．２％（重量）为止；以及于所述含硼熔融铁中加入硅和硅铁中的至少一种物质，同时搅拌所述含硼熔融铁，借以制备铁 －硼－硅合金。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：松野英寿，高冈利夫，菊地良辉，河井良彦，西忠彦，
申请(专利权)人：日本钢管株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]