Термодинамическое и экспериментальное моделирование технологического процесса выплавки ферробора карботермическим способом

В работе представлены результаты термодинамического и экспериментального исследований процесса выплавки ферробора карботермическим способом, направленного на улучшение свойств ферросплавов и расширение их применения в различных отраслях промышленности. Термодинамическое моделирование процесса было выполнено с использованием программного комплекса TERRA, что позволило провести подробный анализ фазовых изменений и химических реакций, происходящих в процессе восстановления. Это позволило оптимизировать условия для получения ферробора с требуемым составом и свойствами. Физическое моделирование проводилось на рудно-термической печи мощностью 250 кВ∙А, что обеспечивало возможность исследования процесса в реальных производственных условиях с точным контролем параметров. Особенностью проведенных исследований стало использование кокса из малозольных углей Шубаркульского месторождения Казахстана в качестве восстановителя, что позволило снизить затраты на сырьевые материалы и повысить экономическую эффективность процесса. Дополнительно для исследования были использованы различные природные источники бора, что дало возможность изучить влияние разных видов боратовых руд на процесс получения ферробора. Экспериментальные данные показали, что с использованием кокса из углей Шубаркульского месторождения и боратовых руд можно получить ферросплав с содержанием бора в пределах 14–15%, что является высокоэффективным для применения в различных промышленных отраслях. Ферробор, полученный в ходе экспериментов, был испытан в качестве модификатора на местном машиностроительном предприятии, занимающемся производством чугунных мелющих шаров. Результаты испытаний показали, что применение ферробора значительно улучшает эксплуатационные характеристики продукции: твердость поверхности шаров увеличилась на 8%, а ударостойкость возросла в 2 раза. Эти результаты подтверждают высокую эффективность использования ферробора как модификатора для повышения прочности и износостойкости материалов, что особенно важно для производства в машиностроении. Также в ходе исследований был подтвержден потенциал использования ферробора в других отраслях промышленности, где требуется повышение механических свойств материалов, таких как производство сталей, сплавов и других металлических изделий. В целом проведенная работа продемонстрировала, что карботермический процесс с использованием местных сырьевых материалов и боратовых руд является перспективным и экономически выгодным методом для получения высококачественного ферробора, что открывает новые возможности для его применения в промышленности.