Способ выплавки сплавов с редкоземельными элементами Советский патент 1985 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к произво ству ферросплавов с редкоземельными элементами. Известен способ выплавки лигатур с РЗМ в наклоняющейся дуговой элект ропечи сталеплавильного типа, включающий проплавление всей металлотер ческой шихты, выдерживание расплава под током в течение 10-15 мин и сли в изложницу. На 100 кг окислов РЗМ шихта содержит, кг: ферросилиций 110-125} алюминиевый порошок 32-41 известь 30-37; железная руда 0-5, флюоритовьй концентрат 0-10 l . Недостатком способа является низ кое извлечение редкоземельных элементов (64,4-67 ,9%) . Кроме того, при выплавке лигатур часто наблюдается недостаточно хорошее отделение металла от шлака, которое влечет за собой дополнительные потери металла при чистке. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения лигатуры с РЗМ, зaкJЯOчaкидийcя в металлотермическом восстановлении окислов РЗМ. Для повьш1ения степени извлечения РЗМ, повышения плотности лигатуры, улучшения отделения пшака.от металла после проплавления металлотермической шихты на поверх ность шлака дают мелкими порциями добавку, содержащую Fe, С, AI, Si, Са в виде измельченной смеси, содержащей чугуннун) стружку, ферросилиций, ферросиликокапьций, и про цесс ведут при работающих дугах и температуре более 1600°С OcHOBHbw недостатком приведенного способа является невысокое извлечение редкоземельных элементов в металл (80-85%). Целью изобретения является повы шение извлечения редкоземельных элементов в металл. Это достигается тем, что в известном способе выплавки сплавов с редкоземельными элементами, включающем проплавление металлотер мической ншхты, содержащей окислы редкоземельных элементов, и обрабо ку шлакового расплава восстановительной смесью, обработку шлаковог расплава производят восстановитель ной смесью, имеющей плотность, рав ную плотности шлакового расплава. 9 после чего на расплав присаживают железосодержащие кислы Б количестве 5-56% от веса окислов редкоземельных элементов. В качестве восстановительной смеси используют алюминий, ферросилиций и известь, взятые в следующем соотношении компонентов соответственно (1-1,35):(2,7-3,4):(0,8-1,25). Плавку проводят в 2 этапа. На первом этапе после проплавления металлотермической шихты получают металл с содержанием 38-45% РЗЭ, 35-40% Si, 3-4% AI и шлака с содержанием 23-30% окислов редкоземельных элементов (RjOj). Этот шлак обрабатывают восстановительной смесью следующего состава, %: AI 20-30, Si 56-70, Fe 10-20, которая имеет плотность практически одинаковую со шлаковым расплавом. В результате взаимодействия восстановительная смесь - шлаковый расплав происходят врсстановительные процессы в зоне раздела фаз, обогащение металла редкоземельными элементами, увеличение плотности последнего и постепенное опускание через слой шлакового расплава. При этом капли металла рафинируются от восстановителя (алюминия) и обогащаются РЗЭ. С увеличением плотности капли металла увеличивается и ее скорость осаждения. По мере уменьшения содержания окислов РЗЭ в верхних слоях шлака, капля меньше будет обогащаться РЗЭ и ее скорость опускания уменьшается, что обеспечивает более продолжительное время нахождения капли в шлаковом расплаве и достаточно глубокое восстановление РЗЭ. Не исключена возможность, когда содержание РЗЭ в капле металла будет такой, что не обеспечит достаточной скорости вьгеода ее из шлакового расплава за период плавки, это приведет к потерям металла. Поэтому для исключения зависания капель металла на расплав перед выпуском присаживаются железосодержащие окислы. Введение железосодержащих окислов в шихту менее 5% от веса окислов редкоземельных элементов приводит к неполному осаждению зависших капель металла-восстановителя, что влечет к потерям металла со шлаком. При количестве железосодержащих окислов в шихте более 56% от веса окислов резкоземельных элементов снижается РЗЭ в металле, снижается активность алюминия в восстановительной смеси, что Приводит к ухудшению термодинамических условий восстановления РЗЭ из шлакового рас лава. Протекающие в этот период плавки восстановительные процессы, способствуют более полному рафинированию восстановительной смеси от алюминия, повышению плотности зависших капель и осаждения их в блок металла. Опробование способа производят в промьгашенных условиях в дуговой электропечи сталеплавильного типа ДС-6Н1. Шихта состоит из 3 частей. После проплавления 1 ч (металлотер.4 . мической) шлаковой расплав обрабатывают восстановительной смесью (часть 2), затем перед выпуском на расплав присаживают железосодержащие окислы (3 часть шихты) и металл и шлак разливают. Результаты опробования приведены в таблице. Из данных таблицы следует, что при выплавке сплавов с редкоземельными элементами по предлагаемому способу извлечение РЗЭ в металл составляет 86,0-91,0%, а по известному способу - 80,0-85,0%. Повышение извлечения редкоземельных элементов в металл позволит снизить себестоимость сплавов с РЗЭ и получить значительный экономический эффект в народном хозяйстве 5:500 тыс. руб. в год.

1.СдаСОБ ВЬтЛАВКИ СПЛАВОВ С РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ, включающий проплавление металлотермической шихты, содержащей окислы редкоземельных элементов, и обработку шлакового расплава восстановительной смесью, о тличающийс я тем, что, с целью повьппения извлечения редкоземельных элементов в металл, обработку шлакового расплава производят восстановительной смесью, имеющей плотность, равную плотности шлакового расплава, после чего на расплав.присаживают железосодержащие окислы в количестве 5-56% от веса окислов редкоземельных элементов. 2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что в качестве восстановительной смеси используют алюминий, ферросилиций и ийвесть, (Л взятые в следующем соотношении компонентов соответственно

1.Количество плавок в срии, шт2.Шихта на плавку, кг: Часть 1.

окислы редкоземельных - элементов (98% ,)

алюминиевый порошок известь

ферросилиций ФС 75 Часть 2.

ашоминиевый порошок известь

ферросилиций ФС 75 Часть 3.

железорудные окатыши Задано шихты, кг

20

20

20

900

900

900

900 330 300 250 330 300 225 300 325 750 700 800 820

300

250

220

300 275 200 175 200 680 700 750 600

100

150 500

8900 70000 72000 78600 44302 2200 44365 50390

Средневзвешенный химический состав металла, %:

РЗЭ

Si

А1

Са

Fe и примеси

Средневзвешенное извлечение РЗЭ в металл за кампанию плавок %:

Продолжение таблицы

91,0

86,3