Ферровольфрам

Ферровольфрам — сплав железа и вольфрама (ферросплав), используемый в чёрной металлургии для легирования стали и сплавов.

Состав

Ферровольфрам содержит 65-80 % вольфрама, до 7 % молибдена, примеси кремния, углерода, серы, фосфора и других элементов. Химический состав некоторых марок ферровольфрама по ГОСТ 17293-93^[1] (частично соответствует международному стандарту ISO 5450:1980) представлен в таблице.

Химический состав ферровольфрама, % масс. (остальное — железо)
Марка	Массовая доля, %
	W, не менее	Mo	Mn	Si	C	P	S	Cu	As	Sn	Al	Pb	Bi	Sb
	W, не менее	не более
ФВ80(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
ФВ75(a)	75	7,0	0,2	1,1	0,15	0,04	0,04	0,20	0,05	0,05	5,0	-	-	-
ФВ70(a)	70	7,0	0,3	2	0,2	0,06	0,06	0,30	0,06	0,08	6,0	-	-	-
ФВ72	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
ФВ70	70	2,0	0,5	0,8	0,5	0,06	0,10	0,20	0,05	0,10	-	-	-	-
ФВ65	65	6,0	0,6	1,2	0,7	0,10	0,15	0,30	0,08	0,20	-	-	-	-

Сплав имеет многофазную структуру и может содержать фазу чистого вольфрама, интерметаллид Fe₇W₆ и твёрдый раствор железа в вольфраме.

Получение

Исходные материалы

Основные

соснового масла или креозола

.

Электротермия ферровольфрама

восстановлены углеродом, кремнием или алюминием

:

{\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}}\mathrm {W} +{\frac {2}{3}}\mathrm {Al} _{2}\mathrm {O} _{3}

;

Если на первой стадии процесса восстанавливать вольфрам углеродом, а на второй — доизвлекать металл из шлака кремнием, может быть получен сплав с низким содержанием углерода при высоком извлечении вольфрама.

Выплавку ферровольфрама, как тугоплавкого сплава, ведут «на блок» или с вычерпыванием из печи металла в «тестообразном» состоянии. Так, на

ЧЭМК был разработан углесиликотермический способ выплавки ферровольфрама с вычерпыванием сплава^[3]. Используют рудовосстановительные печи мощностью 2,5-5,0 МВА, с футеровкой из магнезитового кирпича (в ходе плавки образуется металлический гарнисаж). Исходные материалы для плавки — вольфрамовый концентрат, нефтяной и пековый коксы, гранулированный ферросилиций, стальная стружка, вольфрамсодержащий шлак. Основной восстановитель — углерод кокса, связывает 60 % кислорода^[4]

, остальной кислород связывается кремнием ферросилиция. Стальная стружка снижает содержание вольфрама в сплаве до заданного, уменьшает вязкость сплава.

Плавку ведут непрерывно, циклами, на подине всегда имеется слой металла. Цикл плавки начинается с заправки ванны полужидким металлом и твёрдыми отходами дробления готового сплава; одновременно перепускают электроды. Основное время цикла по характеру протекающих процессов и выполняемых операций можно условно разделить на три периода. В первом периоде происходит проплавление шихты и рафинирование металла предыдущего цикла от кремния, углерода и марганца за счёт окисления этих примесей кислородом концентрата. Второй период — вычерпывание из печи кондиционного по содержанию примесей сплава стальными ложками с помощью специальной машины; при этом продолжают загрузку остатков концентрата небольшими порциями. Третий период — довосстановление WO₃ из шлака кремнием ферросилиция, одновременно восстанавливаются и переходят в сплав марганец и железо; кроме того, растёт содержание в сплаве кремния и углерода. После получения шлака с содержанием WO₃ ниже 0,25 % его выдерживают в печи 10-15 минут и выпускают.

Основную долю

электрофильтрах. Пыль батарейных циклонов брикетируют и возвращают на плавку, пыль электрофильтров переплавляют в отдельной электропечи, с получением сплава с высоким содержанием свинца, висмута и олова и богатого по WO₃ шлака. Сплав отправляют на переработку на заводы цветной металлургии

, шлак возвращают в печь для выплавки ферровольфрама.

В некоторых случаях ферровольфрам выплавляют по двухстадийной схеме — восстановление WO₃ и FeO углеродом в одной печи и рафинирование получаемого сплава — окисление примесей кислородом вольфрамового концентрата и железной руды — во второй печи.

Алюминотермия ферровольфрама

Ферровольфрам и лигатуры вольфрама с хромом или никелем могут быть получены алюминотермическим способом. Тепла, выделяющегося при восстановлении триоксида вольфрама и оксидов примесей алюминием, недостаточно для нормального протекания плавки, поэтому процесс ведут в электропечи.

По одному из вариантов процесса в состав шихты входят шеелитовый концентрат, порошок алюминия, железная обсечка, железная окалина и известь, а также корки шлака, металлические отходы предыдущих плавок, уловленная пыль. Шихту перед плавкой брикетируют. Плавку начинают с подачи на подину некоторого количества брикетов, зажигание их производят запальной смесью из железной окалины и алюминиевого порошка. После образования расплава опускают электроды, набирают электрическую нагрузку и начинают загрузку шихты. После проплавления всей шихты довосстанавливают шлак алюминиевой крупкой, выдерживают его в печи и выпускают. В печи остаётся слиток ферровольфрама и слой сплава с повышенным содержанием молибдена, кремния и алюминия, сплав переплавляют и рафинируют смесью железной руды и извести^[3].

Применение

Ферровольфрам используется в чёрной металлургии для легирования стали и сплавов. Вольфрам входит в состав быстрорежущих, жаропрочных, магнитных, некоторых конструкционных сталей, он увеличивает временное сопротивление разрыву и предел текучести стали, повышает её прочность и твёрдость при высоких температурах, увеличивает интенсивность намагничивания и улучшает коэрцитивные свойства магнитных сталей.

Примечания

В Викисловаре есть статья «ферровольфрам»

↑ ГОСТ 17293-93 Ферровольфрам. Технические требования и условия поставки. — М.: Издательство стандартов, 1995. Архивировано 7 марта 2016 года.
↑ ГОСТ 213-83 Концентрат вольфрамовый. Технические условия. — М.: Издательство стандартов, 2004. Архивировано 5 марта 2016 года.
↑ ¹ ² Гасик М. И., Лякишев Н. П. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. — Учебник для вузов. — М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. — 764 с. — ISBN 5-89594-022-6.
↑ Еднерал Ф. П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. — Изд. 4-е, исп. и доп.. — М.: Металлургия, 1977. — С. 493-514. — 488 с.

[1] ГОСТ 17293-93 Ферровольфрам. Технические требования и условия поставки. — М.: Издательство стандартов, 1995. Архивировано 7 марта 2016 года.

[2] ГОСТ 213-83 Концентрат вольфрамовый. Технические условия. — М.: Издательство стандартов, 2004. Архивировано 5 марта 2016 года.

[Гасик-3] ¹ ² Гасик М. И., Лякишев Н. П. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. — Учебник для вузов. — М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. — 764 с. — ISBN 5-89594-022-6.

[еднерал-4] Еднерал Ф. П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. — Изд. 4-е, исп. и доп.. — М.: Металлургия, 1977. — С. 493-514. — 488 с.

[1]

[3]

[4]