本發(fā)明涉及一種冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波加熱生產(chǎn)鎢鐵合金的方法。
背景技術(shù)：
鎢鐵主要用在煉鋼上作為鎢元素的添加劑。鎢在鋼中能和其他元素結(jié)合成復(fù)雜的碳化物，使鋼的晶粒變細(xì)，且能提高鋼的紅硬性、耐磨性和沖擊強(qiáng)度。
鎢與鐵的親和力很小，WO3很容易被C、Si、Al所還原。用碳還原WO3按反應(yīng)為：
2/3WO3+2C＝2/3W+2CO
用硅還原氧化鎢的反應(yīng)為：
2/3WO3+Si＝2/3W+2SiO2
鎢與鐵可生成FeW2(含W量62.2％)和Fe7W6(含W量73.8％)的金屬化合物，這些化合物在高溫下是不穩(wěn)定的。含鎢0-50％的鎢鐵熔點(diǎn)與純鐵熔點(diǎn)相近。含鎢33％的鎢鐵熔點(diǎn)為1813K。隨著鎢含量的增加，合金熔點(diǎn)隨之增高，當(dāng)含鎢量大于70％時(shí)，合金的熔點(diǎn)超過(guò)2873K。從這些內(nèi)容可以看出，鎢鐵合金的熔點(diǎn)很高，很難從爐內(nèi)將其取出，為冶煉工藝帶來(lái)一系列問(wèn)題。
含鎢70％-80％的鎢鐵的熔化溫度達(dá)2700-3000℃。用電爐法冶煉鎢鐵時(shí)，合金在爐內(nèi)呈半熔的黏稠狀態(tài)，無(wú)法從爐內(nèi)流出。因此，生產(chǎn)鎢鐵一般采用“積塊法”、“取鐵法”以及“爐外法”。積塊法生產(chǎn)鎢鐵是把鎢精礦和作為還原劑的瀝青焦、硅鐵，以及作為造渣劑的螢石、鎂砂加入到小型300-2500kVA碳或鎂質(zhì)襯的單相或三相電爐內(nèi)，進(jìn)行還原而制得的，為方便地取出合金塊，采用可拆開(kāi)的爐殼，并且爐體能從電極下面拉出來(lái)。為了在熔煉過(guò)程中放出爐渣，爐子應(yīng)能傾動(dòng)，其傾角為20-25°。取鐵法生產(chǎn)鎢鐵是在2500-3500kVA可傾動(dòng)的三相礦熱爐內(nèi)，采用瀝青焦和硅鐵作為還原劑、以間斷式的操作方法進(jìn)行熔煉的，熔煉好的半熔態(tài)鎢鐵，用鑄鐵勺子并借助挖鐵機(jī)從爐內(nèi)挖出。爐外法生產(chǎn)鎢鐵是以鋁粉或鋁粉和硅鐵粉作還原劑還原鎢精礦的，為了補(bǔ)充熱量，爐料中常加入適量鐵鱗或預(yù)熱爐料，我國(guó)不用這種方法生產(chǎn)鎢鐵。積塊法的工藝較為陳舊，產(chǎn)品含碳高，渣鐵分離不理想，精整時(shí)較為困難，質(zhì)量差，目前很少采用。取鐵法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)工藝要求連續(xù)性強(qiáng)，沒(méi)有數(shù)月的原料和輔助材料貯備，不能組織開(kāi)爐生產(chǎn)，生產(chǎn)適應(yīng)性太差。另外，上述幾種傳統(tǒng)工藝方法制備鎢鐵合金耗能高、污染嚴(yán)重，在實(shí)際生產(chǎn)中受到很大的限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種微波加熱生產(chǎn)鎢鐵合金的方法，相比傳統(tǒng)工藝具有無(wú)需澆鑄、直接水淬，具有獲取合金方便、簡(jiǎn)單、快速的優(yōu)點(diǎn)，另外還具有耗能低、污染小的優(yōu)點(diǎn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，
一種微波加熱生產(chǎn)鎢鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鎢精礦、鐵精礦、硅鐵和蘭炭分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉；
b.混勻：將步驟a中研磨成的鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉按照重量份數(shù)配比為85～95：6～10：8～13：10～15的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉壓制成球；
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干；
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放進(jìn)坩堝，然后將球和坩堝一起放入到微波爐中，熔煉2.5h，熔煉溫度為1350～1450℃；
f.冷卻：采用直接水淬的方法，把坩堝和合金放到水里急冷，渣鐵分離后，制得鎢鐵合金。
步驟a中研磨后，鎢精礦粉的目數(shù)為40～150，鐵精粉的目數(shù)為60～130，硅鐵粉的目數(shù)為70～130，蘭炭粉的目數(shù)為10～40。
步驟b中，配碳系數(shù)為理論需碳量的1.1～1.5。
步驟c中的壓球機(jī)的壓力為15～18Mpa，壓制時(shí)間為10min。
步驟c中壓制的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形。
步驟d中烘干箱的烘干溫度為100～120℃，保溫時(shí)間1～3h。
本發(fā)明的有益效果是：
1.采用微波加熱，使物料本身成為發(fā)熱體，這樣能夠使物料在加熱過(guò)程中受熱均勻，避免了傳統(tǒng)加熱方式中存在的冷中心問(wèn)題；加熱過(guò)程中，物質(zhì)的原子和分子發(fā)生高速振動(dòng)，從而為還原反應(yīng)建立更為有利的環(huán)境，有利于還原反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)而降低能耗；加熱速度快、還原劑碳的還原能力增強(qiáng)；傳統(tǒng)的礦熱爐加熱生產(chǎn)1t鎢鐵合金消耗的電能是7000KW/h，而本發(fā)明采用微波加熱使物料迅速達(dá)到還原反應(yīng)所需溫度，電力消耗低，生產(chǎn)1t鎢鐵合金消耗的電能是3500KW/h。
2.微波是一種高頻電磁波，微波對(duì)處于微波場(chǎng)下的物料發(fā)生作用，組成物料的原子和分子在電場(chǎng)作用下被電離而極化，形成極化分子，物料內(nèi)的極化分子隨著微波電磁場(chǎng)的交替變化，發(fā)生高頻振蕩，由于是利用微波加熱物料，產(chǎn)生的污染很小。
3.無(wú)需澆鑄，直接水淬，獲取鎢鐵合金方便簡(jiǎn)單。
4.產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)出的鎢鐵合金中鎢含量為70-75％，含鐵20-28％，C、P、S等雜質(zhì)含量極低。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種微波加熱生產(chǎn)鎢鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鎢精礦、鐵精礦、硅鐵和蘭炭分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉；研磨后，鎢精礦粉的目數(shù)為40～150，鐵精粉的目數(shù)為60～130，硅鐵粉的目數(shù)為70～130，蘭炭粉的目數(shù)為10～40；
其中，鎢精礦的WO3含量≥37.97％，TFe含量≥7.45％；
鐵精礦的TFe含量≥61.88％，SiO2含量≤25.24％，Al2O3含量≤1.64％，CaO含量≥0.86％，MgO含量≥1.07％；
硅鐵的Si含量≥72％，F(xiàn)e含量≥27％；
蘭炭的固定碳含量為86％，揮發(fā)分含量為4％，灰分含量為10％。
b.混勻：將步驟a中研磨成的鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉按照重量份數(shù)配比為85～95：6～10：8～13：10～15的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；其中，配碳系數(shù)為理論需碳量的1.1-1.5。
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉壓制成球；壓球機(jī)的壓力為15～18Mpa，壓制時(shí)間為10min；壓制的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形。
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干；烘干溫度為100～120℃，保溫時(shí)間1～3h。
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放進(jìn)坩堝，然后將球和坩堝一起放入到微波爐中，熔煉2.5h，熔煉溫度為1350～1450℃。
f.冷卻：采用直接水淬的方法，把坩堝和合金放到水里急冷，渣鐵分離后，制得鎢鐵合金。
本發(fā)明鎢鐵生產(chǎn)工藝中，采用硅鐵和蘭炭作為還原劑，利用WO3與還原劑反應(yīng)，生成碳化鎢和CO。鐵精粉的作用是保證鎢鐵比，使最終產(chǎn)生的鎢鐵合金里面含有足夠的鐵。硅鐵和蘭炭作為鎢礦的還原劑，促進(jìn)還原反應(yīng)的發(fā)生。本發(fā)明生產(chǎn)工藝代替了傳統(tǒng)冶煉工藝中以硅鐵和鋁粒作還原劑，降低了冶煉還原反應(yīng)溫度，有利于WO3的充分還原。
本發(fā)明制備的鎢鐵合金產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)出的鎢鐵合金中鎢含量為70-75％，含鐵20-28％，C、P、S等雜質(zhì)含量極低。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
實(shí)施例1
一種微波加熱生產(chǎn)鎢鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鎢精礦、鐵精礦、硅鐵和蘭炭分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉；其中，鎢精礦粉的目數(shù)為40～80，鐵精粉的目數(shù)為60～90，硅鐵粉的目數(shù)為70～100，蘭炭粉的目數(shù)為10～20；
b.混勻：將步驟a中研磨成的鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉按照重量份數(shù)配比為90：6：10：10的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；配碳系數(shù)為理論需碳量的1.12；
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉壓制成球；其中，壓球機(jī)的壓力為17Mpa，壓制時(shí)間為10min；壓制的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形；
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干；烘干箱的烘干溫度為110℃，保溫時(shí)間2h；
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放進(jìn)坩堝，然后將球和坩堝一起放入到微波爐中，熔煉2.5h，熔煉溫度為1350℃；
f.冷卻：采用直接水淬的方法，把坩堝和合金一起放到水里急冷，渣鐵分離后，制得鎢鐵合金。
實(shí)施例2
一種微波加熱生產(chǎn)鎢鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鎢精礦、鐵精礦、硅鐵和蘭炭分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉；其中，鎢精礦粉的目數(shù)為80～150，鐵精粉的目數(shù)為90～130，硅鐵粉的目數(shù)為100～130，蘭炭粉的目數(shù)為20～40；
b.混勻：將步驟a中研磨成的鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉按照重量份數(shù)配比為95：7：11：12的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；配碳系數(shù)為理論需碳量的1.14；
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鎢精礦、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉壓制成球；其中，壓球機(jī)的壓力為15Mpa，壓制時(shí)間為10min；壓制的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形；
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干；烘干箱的烘干溫度為100℃，保溫時(shí)間1.5h；
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放進(jìn)坩堝，然后將球和坩堝一起放入到微波爐中，熔煉2.5h，熔煉溫度為1400℃；
f.冷卻：采用直接水淬的方法，把坩堝和合金放到水里急冷，渣鐵分離后，制得鎢鐵合金。
實(shí)施例3
一種微波加熱生產(chǎn)鎢鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鎢精礦、鐵精礦、硅鐵和蘭炭分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉；其中，鎢精礦粉的目數(shù)為40～80，鐵精粉的目數(shù)為60～90，硅鐵粉的目數(shù)為70～100，蘭炭粉的目數(shù)為10～20；
b.混勻：將步驟a中研磨成的鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉按照重量份數(shù)配比為85：10：8：15的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；配碳系數(shù)為理論需碳量的1.25；
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉壓制成球；其中，壓球機(jī)的壓力為18Mpa，壓制時(shí)間為10min；壓制的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形；
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干；烘干箱的烘干溫度為115℃，保溫時(shí)間3h；
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放進(jìn)坩堝，然后將球和坩堝一起放入到微波爐中，熔煉2.5h，熔煉溫度為1450℃；
f.冷卻：采用直接水淬的方法，把坩堝和合金放到水里急冷，渣鐵分離后，制得鎢鐵合金。
實(shí)施例4
一種微波加熱生產(chǎn)鎢鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鎢精礦、鐵精礦、硅鐵和蘭炭分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉；其中，鎢精礦粉的目數(shù)為80～150，鐵精粉的目數(shù)為90～130，硅鐵粉的目數(shù)為100～130，蘭炭粉的目數(shù)為20～40；
b.混勻：將步驟a中研磨成的鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉按照重量份數(shù)配比為87：9：13：13的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；配碳系數(shù)為理論需碳量的1.22；
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鎢精礦粉、鐵精粉、硅鐵粉和蘭炭粉壓制成球；其中，壓球機(jī)的壓力為16Mpa，壓制時(shí)間為10min；壓制的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形；
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干；烘干箱的烘干溫度為120℃，保溫時(shí)間1h；
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放進(jìn)坩堝，然后將球和坩堝一起放入到微波爐中，熔煉2.5h，熔煉溫度為1370℃；
f.冷卻：采用直接水淬的方法，把坩堝和合金放到水里急冷，渣鐵分離后，制得鎢鐵合金。