Способ получения железо-кремний-магниевого сплава Советский патент 1983 года по МПК C21C7/00 

2, Способ по п. 1 , т л ц и и с я тем, что расплав и ч а ю- ют в нисходящий утяжеленный поток нгтравля- . повторно, 1054429

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОKPEffflHrt-MATHIffiBOrO СПЛАВА, включаюций присадку чушкового или кускового магния в расплав металла, электромагнитное утяжеление и разливку полученного сплава, отличающийся тем, что, с целью увеличения выпуска сплава и повышения степени использования магния, магний присаживают в нисходящий поток расплава ферросилиция, а электромагнитное утяжеление создают величиной

Изобретение относится к металлур гии, в частности к разработке способом получения лигатур путем растворения присадки, .имеющей меньшую плот ность, чем растворяемый расплав, Известен способ получения комплексного модификатора, включающий введение чугакового магния в жидкий ферросиликокалыщй при 1350-1400 0, при котором, с целью лучшего усвоения модификатором магния, жидкий фер росиликокальций смешивают с ферросиликованадием, причем чушковый магний вводят за 5-15 мин до смешивания в количестве 2-10% от веса ферросилико1сальций С 1 J. Недостатком этого способа является всплывание жидкого или твердого магния на поверхность расплава, его испарение и сгорание на воздухе, образование пироэффекта и аспирационньгх выделений. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является способ полу чения железо-кремний-магниевого спла ва, включающий присадку в расплав чу гуна магниевой лигатуры с удержанием ее в процессе модифицирования на дне емкости и утяжеление металла в процессе обработки, при котором на лига туру накладывают электромагнитное по ле в 6-7д, направленное в сторону емкости Г I . Недостатками известного способа являются низкая производительность, обусловленная необходимостью смеши. вать лигатуру, с ферромагнитным балластом, невозможность применения способа для введения магния в расплав в потоке, невозможность предотвращения г сплывания магния и сгорания его на воздухе с образованием пироз(;х})екта, потребность в громоздком электрооборудовании для создания утяжеления до 6-7д. Целью изобретения является увеличение выпуска сплава ir повышение степени использования магния при получении железо-кремний-магниевого .сплава. Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения железо-кремний-магниевого сплава, включакнцему присадку чушкового или кускового магния в расплав металла, электромагнитное утяжеление, и разлипку ползгченного сплава, магний присаживают в нисходящий поток расплава ферросилиция, .Ч электромагнитное утяжеление создают величиной (0,3-2,0)д. При этом расплав направляют в нисходяп(нй утяжеленный поток повторно. На чертеже представлена схема осуществления способа. Расплав ферросилиция I и металлический твердый Или кидкий магний 2 подают в канал 3, где в расплаве создают электромагнитное утяжеление величиной О,3-2,Од за счет ввода тока через токопроводяиц1е участки 4 стенок канала 3 в направлении стрелки 5 и потока магнитной индукции в направлеш1И стрелки 6. Металлический магний хоть и имеет меньшую птотпость, чем нисходящий в потоке расплав ферросилиция, вследствие большей электропроводности магния утяжеляется сильнее и погружается вглубь расплава, занимая положение 7. На участке с неэлектропроводными стенками 8 элеистромагнитное утяжелений не действует, и магний всплывает в нисходящем потоке, оставаясь на уровне 7 независимо от того, в твердом или в жидком виде он находится. Нисходя1 Ц1Й потсгч ферросилиция химически активен по отношению к магнию, взаимодействует с ним, образуя силицид магния. Поток обеспечивает поступление все HOBLix порций расплава к магнию, вследствие чего взаимодействие магния с расплавом происходит быстрее, чем испарение шгния. Млгн}п 1 не всплывает на поверхность расплава ни в жидком виде, ни в виде 3 пузырей, II усваииается с болыпой степенью полноты. Расплав, усвоивший магний, вытекает через канал 9. Для получения лигатуры с большой концентрацией магния расплав возвращают b активную зону канала 3 по каналу 10. При введении магния в восходящем потоке не предотвраг ается рынос его на поверхность расплава, испарение и сгорание на воздухе с образованием пироэффекта. При введениии магния в .горизонтальном или наклонном потоке также происходит вынос его за пределы действия электромагнитного утяжеления потоком расплава, всплывание и сгорание в атмосфере, образование аспирадионных вьщелений и пироэффё.к та. Следовательно, только введение магнияв нисходящем потоке обеспечивает его удержание в пределах активной зоны действия электромагнитного утяжеления до полного усвоения расплавом и предотвращает всш1Ь1вание магния на поверхность и образова ние пироэЛфекта и пыли. Величина необходимого для потопления магния электромагнитного утяже ления установлена экспериментально на лабораторной установке и может быть определена по выражению V к/с где g - ускорение си-лы тяжести; cL и 3 - отношение удельных электросопротивлений и плотностей мапгия и ферросилиция; V - зависит от размеров внеденных кускои магния, для мелких частиц V-.ci; для Kpyirных кусков . Ни):ший и верхний пределы утяжеления, создаваемого для погружения мяг ния, определяемые по этой дюрмуле, зависят от состава ферросилиция. Нижний предел 0,3п обеспечивает потопление мелких частиц магния э сра нении расплаве 95%-ного ферросилиции Верхний предел 2р обеспечивает погру ление крупных кусков (чушек магния в 35%-ный ферросилиций. Сплавы с содерУчанием кремния больше 95% не применяют дпя получения кремнемагниево лигатуры из-за высокой стоимости, а ферросилиций с содержанием меньше 3 крешсия не растворяет и себе маг-94НИИ, поэтог у ферросилиции с содержанием кремния больгае 95 и меньше 35% не применяют для получения кремнемагниевызс лигатур, и, следовательно, пределы создаваемого электромагнитного утяжеления 0,3-0,2 являются оптимальными . Пример 1. Расплав ферросилиция марки ФС 75, содержащего, %: кремний 75,2; алюминий 1,2; кальций 0,8; сера и фосфор по 0,04; железо - остальное, обрабатывает согласно циркуляционному способу магнием по схеме. Чугчковый магний вводят из расчета 10% от массы ферросилиция Скорость усвоения магния 2 кг/мин. Электромагнитное утяжеление в активной зоне 0,9д. Чушки магния погружаются в расплав и усваиваются без пироэффекта. После подачи последней чушки продолжают обра- - ботку расплава 4 мин. Затем отключают подачу тока. Вспльгоание неусвоенного магния не наблюдается. Лигатуру разливают в плоские изложницы. Состав лигатуры, %: кремний 69; магний 8,7; алюминий 1,1; кальций 0,73; фосфор 0,04 и сера - следы. Усвоение магния - 95%, П р и м е р 2. При условиях по примеру 1, в активной зоне создают электромагнитное утяжеление величиной 0,3д. При этом чушки магния в расплав не погружаются. Следовательно, для потопления магния в 75%-ном ферросилиции утяжеление 0,3д недостаточно. Постепенно увеличивая силу тока, и индукцию магнитного поля, добиваются погру :сения магния в расплав. При этом электромагнитное утя-, желение составляет 0,82д. В даль- нойием проводят обработку по примеру 1 . П р и м е р 3. При условиях по примеру I в активной зоне создают электромагнитное утяжеление 2д, для чего плотность тока по сравнению с примером I увеличивают в 2,2 раэа. Чушки магния погружаются в расплав, но скорость их усвоения не увеличивается. Следовательно, увеличение электромагнитного утяжеления сверх оптимально, необходимого для погру7хения магния, не увеличиваетпроизводительность процесса введение магния в расплав, не вызывает рост энергозатрат. Пример4. Предложенный способ получения лигатуры осуществляется при утяжелении 0,3д. Минимально необходимая величина электромагнитного утяжеления для потопления легкой присадки в тяжелом расплаве определяется по вьфажению, которое вьшедено аналитически и проверено экспериментально

1- / - ,2/

-V мУс,

где .д - ускорение силы тяжести;

ft - отношение плотностей присадки и расплава; оС - отношение их удельных электросопротивлеиий;V - зависит от соотношения размеров кусков магния и размеров реакционной ванны, для мелких частиц для крупных V 1.

Плотность 95%-ного ферросилиция в жидком состоянии 2,6; магния - 1,6; удельное электросопротивление - соответственно 95|и,кОм-см и .кОм-см 0,42; l-oUo,58; 0,62; ,38 и для потопления мелких частиц () 0,38

0,,3д

9 9 эм

0,58

Следовательно, нижний предел необходимого электромагнитного утяжеления составляет 0,3д, и такое утяжеление минимально необходимо для потхзштения мелких частиц магния в

95%-ном (J)eрросилиции. Дпя чушек магнияУ- - н величины 0,3g уже недостаточно для потопления магния. В этом случае минимально необходимое утяжеление составляет (0,38/0,58)0,73д, для той же самой марки 95%-иого ферросилиция.

Применение предлагаемого способа получения кремнемагнитной лигатуры

исключает специальную подготовку магния,, разовые приспособления, обеспечивает получение лигатуры без сопутствующего известным способом пироэффектд и загрязнения атмосферы.

При этом степень использов-ания магния увеличивается на 10-30%, улучшаются условия труда, снижаются энергозатраты, уменьшается объем аспи- ращюнных выбросов в 5-8 раз.

Экономический эффект при производстве сплава по предложенному способу составляет 10 руб. на 1 т.