[发明专利]制备铁-硼-硅合金的方法

说明书

本发明涉及制备含有，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（ferrosilicon）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制备铁-硼-硅合金的方法，但是，迄今为止尚未提出这样的方法。

因此，本发明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制备铁-硼-硅合金的方法。

根据本发明的一个特征，提供了一种制备铁-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。

图1是容器的纵剖视图，说明在本发明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，说明在本发明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，说明本发明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制备铁-硼-硅合金的方法进行了广泛的研究。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到少一种物质。

本发明是基于上述发现得出的。制备铁-硼-硅合金的本发明方法参考附图描述于下。

图1是容器的纵剖视图，说明在本发明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，说明本发明方法的第一种具体实施方案中含硼熔融铁的脱碳步骤。在本发明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[如硼酸酐（B₂O₃）和水合硼酸（H₂BO₃）]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）豉入到转炉1中的熔融铁4中。