Способ получения лигатуры Советский патент 1984 года по МПК C22C33/04 

«5

Ф

9

Изобретение относится к черной метсшлургии, конкретно к производству ферросплавов и лигатур, в частности лигатур, содержащих редкоземельные металлы РЗМ).

Известен способ получения лигату ры с РЗМ, включающий смешивание оксидов РЗМ с порошкообразным каль ций-кремниевым сплавом, карбидами кальция и флюсами. Затем смесь загружают в футерованную шахту и осуществляют металлотермический процесс без. дополнительного подвода теплоты ll .

Недостатками металлотермического способа получения лигатуры являю ся использование дорогостоящих металлов - восстановителей, их обработка для перевода в порошкообразно состояние и большие потери металла со ишаком при разделке блоков металла и шлака.

Известен способ получения лигатуры, содержащей РЗМ, включающий получение, смеси «сходных материалов, при этом в качестве восстановителя используют алюминий и кремний, расход последнего определяется необходимостью перевода восстановленных РЗМ в силициды. Смесь проплавляют в печи 2 .

Недостатком этого способа является Использование в качестве восстановителя дорогостоящего алюминия и сравнительно высокий угар его и кремния при осуществлении процесса, поскольку в начале плавка идет практ чески без жидкого шлака.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения лигатуры, содержащей редкоземельные металлы включающий загрузку в печь и проплавление смеси извести оксидов РЗМ и ферросилиция при 1450-1700 С, выпуск расплава из печи 3J .

Недостатками известного способа являются: пониженное полезное использование кремния вследствие его угара при расплавлении шихтовой смеси ((угар кремния происходит из-за окисления кислородом воздуха при замедленной реакции взаимодействия с т гоплавкими соединениями РЗМ и окси,да кальция, повышенный удельный рас ход электроэнергии вследствие горения открытой электрической дуги на тугоплавких компонентах шихты и медленного расплавления шихты.

Цель изобретения - увеличение полезного использования кремния и онижение удельного расхода электроэнертгни.

.. Цель достигается тем, что согласно способу получения лигатуры, включающему загрузку и проплавление оксядов РЗМ, ферросилиция и извести, из- печи и разливку металла ц

шлака, сначала на подину печи загру-. жают ферросилиций, содержащий 75-95% кремния, на него - смесь оксидов РЗМ с плавиковьам шпатом в соотношении 1,0:(о ,1-0,35) и проплавляют нагревом сверху, после чего на расплав порциями вводят известь.

При нагреве слоев сверху происходит расплавление смеси оксидов РЗМ и плавикового шпата, затем ферросилиция

Плотность расплавленного ферросилиция меньше плотности оксидного расплава, поэтому жидкий ферросилиций движется через слой оксидного расплава вверх, восстанавливая РЗМ.

По Мере протекания восстановительного процесса и образования силицидов РЗМ плотность оксидной фазы уменьшается а плотность сплава увеличивается и ст;ановится близкой к плотности оксидного расплава.

Соотношение оксидов РЗМ и плавикового шпата 1,0:(О ,1-0 ,35) обеспечивает протекание процесса без перегрева расплава и высокую скорость восстановления металлов.

Затем в шлакометаллический расплав в зоне нагрева вводят порциями известь, которая образует слой на поверхности расплава. Последующие порции загружают в момент обрушения слоя извести при его оплавлении.

При проплавлении извести происходит рафинирование силицидов РЗМ от кремния по реакциям:

4CaO+5Ce.,Si.- 10CeSi,. +2CaSi + 2CoO- SiO « i

7CeSi f2CaOSiOCeO +2СаО4

Вязкость шлака при этом уменьшается и происходит осаждение капель сплава.

Угар кремния незначителен, поскольку высококремнистый ферросилиций в течение всей плавки находится под слоем оксидного расплава в виде капель в его объеме.

Если при выплавке лигатуры не применять ряды послойной загрузки шихты, то контакт восстановителя с компонентами шихты,(будет меньше, что приводит к yraig кремния за счет кислорода воздуха, неполному протеканию реакции и пониженному содержанию РЗМ в сплаве. Загрузка более трех рядов связана со сложностью осуществленияi

При соотношении оксидов РЗМ с :, плавиковым шпатом менее 1:0,1 замедляется расплавление оксидной части шихты и восстановление РЗМ, что ведет .к увеличению расхода электроэнергии на проплавление. Если соотношение больше, чем 1:0,35, то без ускорения проплавления имеет место неоправданный расход дефицитного материала и электроэнергии.

Кроме того, если в смеси плавинового шпата больше указанного, то расплав получается чрезмерно жидким ферросилиций выходит на поверхность расплава, где происходит окисление кремния кислородом воздуха.

Включение извести в состав оксидного слоя для послойной загрузки нарушает создание избытка восстановителя, обогащение сплава редкоземельными элементами происходит с -меньшей полнотой и менее интенсивно. В этом случае плотность получаемого сплава меньше плотности шлака, поэтому сплав перемещается вверх на поверхностьрасплава и его компоненты окисляются на воздухе.

П р и м е р. По предлагаемому способу в электроплавильной печи мощностью 7 кВА проведено шесть плавок: три плавки с использованием ферросилиция марки ФС75 с содержанием 78% |сремнИя и три плавки с испо; ьэованием ферросилиция марки ФС90 с содержанием 95% кремния.

Тремя порциями послойно загрудсаSoT ферросилиций и смесь концентрата оксидов РЗМ 1} риевой группы (состав, %: СеО 45-53 20 . ) 16, 9)) с плавиковым шпатом, взятых в соотношении 1,0: :(о,1-0,35) . Загруженный материал . проплавляют при 1650-1750 С и в расплав дают порциями известь в три приема по мере проплавления. После 0 проплавления последней порции извести расплав выливают в ковш, шлак сливают, а лигатуру разливают в изложницы.

I Для сравнения про1бодят две плав5 ки по известному способу.

Шихту, состоящую из коицеитрата |оксидов РЗМ, извести и ферросилиция (марки ФС75- с содержанием 78% кремния для первой плавки и марки ФС90 Q с содержанием 95% кремния для второй плавки I, загружают в печь и про|Плавляют при 1450-1700 С. Расплав выпускают из печи в изложницу.

Результаты опытных плавок предjставлены в таблице.

о ю

Ч

ч

СПОСОБ ЛОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ, включёнопшй загрузку и лроплавление оксидов редкоземельных металлов, ферросилиция и извести, выпуск из печи и разливку металла и шлака, отл и. чающийся тем, что, с целью увеличения полезного использования кремния и снижения удельного расхода электроэнергии, сначала на подину печи загружают ферросилиций, содержащий 75-95% кремния, на него сзиесь оксидов редкоземельных металлов с плавиковым шпатом в соотношении 1,0:

О У О

О

в (N

I

О

н --. ч- о с а S

с н 7 По сравнению с известным предлагаекый способ позволяет снизить ,угар кремния в 1,5-2,5 раза, т.е. 1079681в повысить полезное использование его удельный расход электроэнергии ниже на 2,5-5,5%.