Способ получения лигатуры

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ , содержащей редкоземельные металлы , включающий проплавление ферросилиция с оксидами редкоземельных металлов и кальция, слив шлака и металла , отлича.ющийся тем, что, с целью снижения расхода, материалов и улучшения качества лигатуры , на поверхность шлака перед сливом металла загружают известь в количестве 20-50 от массы шлака, затем сливают металл, после чего на оставшийся в печи шлак загружают ферросилиций и проплавляют его, затем сливают образующийся шлак, после чего на оставшийся в печи металл загружают оксиды редкоземельных металлов и флюс и проплавляют их. 2.Способ по П.1, от л и ч ,а ющ и и с я тем, что ферросилиций загружают в количестве 65-95% от масi сы оставшегося в печи шлака. 3.Способ по П.1, о т л ИЧ а ю (Л щ и И с я тем, что оксиды редкозес: мельных металлов загружают в количестве 20-40% от массы оставшегося в печи металла.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) З(я) С 21 С .7/00 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3385172/22-02 (22) 15.01.82 (46) 07.07.83. Бюл. ) 25. (72) А.И.Баев, И.С.Быстрова, А.С.Дубровин, В.П.Зайко, Л.В.Слепова, И.А.Рысс, И.С.Бедов,.В.И.Харлов и В.И.Цирлин (71) Научно-исследовательский институт металлургии (53) 621.785(088.8) (56) 1.Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Игнатенко Г.ф., Лаппо С.И. Алюминотермия. И., "Иеталлургия", 1978, с.377-383.

2. Патент США к 4135921, . кл. С 21 С 7/00, 1979. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ, содержащей редкоземельные металлы, включающий проплавление ферросилиция с оксидами редкоземельных металлов и кальция, слив шлака и метал.Ф ла, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с целью снижения расхода материалов и улучшения качества лигатуры, на поверхность шлака перед сливом металла загружают известь в количестве 20-503 от массы шлака, затем сливают металл, после чего на оставшийся в печи шлак загружают ферросилиций и шроплавляют его, затем сливают образующийся шлак, после чего на оставшийся в печи металл загружают оксиды редкоземельных металлов и флюс и проплавляют их..

2. Способ по п.1, о т л и ч .а юшийся тем, что ферросилиций загружают в количестве 65-95(от массы оставшегося в печи шлака.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что оксиды редкоземельных металлов загружают в количестве 20-403 от массы оставшегося в печи металла..1 10272

Изобретение. относится к металлургии, в частности к способам получения лигатур, содержащих редкоземельные металлы.

Известен способ получения лигатур содержащих редкоземельные металлы (РЗИ, путем алюминотермического вос становления окислов РЗИ в присутствии кремния (1.1 .

К недостаткам этого способа сле- 10 дует отнести низкое извлечение РЗМ в лигатуру, наличие алюминия в лигатурах1,3-9Ф ), вследствие чего их невозможно использовать, для обработ. ки чугуна и ряда марок стали, 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является. способ полу. чения лигатуры, содержащей редкоэе" мельные металлы, включающий плавле- 2р ние компонентов шихты, содержащей известь, один или несколько окислов РЗМ l и кремний (элементарный или в виде ферросилиция). Расплавление шихты проводят при 1450- 25

1700 С. Затем. сливают последовао тельно шлак и сплав (2).

Однако для известного способа ха. рактерен повышенный расход материалов вследствие высокого содержания

РЗМ в шлаке, Окислы редкоземельных металлов (R<0 ) образуют с кремнеземом силикатй типа К20 S102 и

R2O5 2 - Si02. При появлении в расплаве Si02 в результате восстановления

РЗИ кремнием и наличии избытка окис"

:лов 120 неизбежно образование силикатов PRM, являющихся весьма прочными соединения, а также снижение активности окислов Р3М. Кроме того, наблюдается повышенное содержание приме"

40 сей в лигатуре.(Р,S,Ñ) вследствие усвоения их при выплавке лигатуры.

Целью изобретения является снижение расхода материалов для выплав" ки лигатуры и улучшение качества ли- 45 гатуры.

Указанная цель достигается тем, что по способу получения лигатуры. содержащей редкоземельные металлы, включающему проплавление ферросили ция с оксидами редкоземельных метал лов и кальция, слив шлака и металла, на поверхность шлака, перед сливом . металла загружают известь в количест.ве 20-503,от массы шлака, затем . 55 сливают металл, после чего на оставшийся .в печи шлак загружают ферросилиций и проплавляют его, затем

32 . 2 сливают образующийся шлак, после чего на оставшийся в печи металл загружают оксиды редкоземельных металлов и флюс и проплавляют их.

Ферросилиций загружают в количестве 65-953 от массы оставшегося в печи шлака.

Оксиды редкоземельных металлов загружают в количестве 20-403 от массы оставшегося в печи металла.

Процесс осуществляют следующим образом.

В электродуговую печь загружают ферросилиций (ФС65, ФС75, ФС90), известь (не менее 903 СаО ), концент.рат окислов РЗИ (90-983 R20>3 и проплавляют. Количество кремния, заданного с ферросилицием, соответствует отношению СаО/Si=l,á, Кремний ферросилиция реагирует с окислами

РЗИ, восстанавливая их по реакции

R20>>3i3+Ca0 - RSi 2СаО ° S102 (1)

Металл содержит 35"403 РЗМ,3-54 Са, 35-45ь Si, остальное - железо и примеси. Образующийся шлак содержит 10-203 окислов РЗИ, 55-453

СаО, 27-303 S102. Согласно данным рентгеноструктурного анализа основу шлака составляет " 2 СаО-SiO

Перед выпуском металла на поверхность шлака загружают известь в количестве 20-503 от массы шлака. Этот прием позволяет загустить шлак за счет повышение температуры его плавления при увеличении отношения CaO:0 до 3,2-4,0.

Затем сливают металл, для чего производят разделку летки на уровне металла. При этом шлак, находящийся в загущенном состоянии, остается в ванне печи.

На пверхность шлака, оставшегося в печи, .загружают ферросилиций. При этом происходит восстановление кальция и редкоземельных металлов из шлака по реакции

Rj0 Э+ СаО + 51) = RS12 + С 51

+(2 +2,5) Са0- S102 (2)

8 образующемся металле содержится 7-174 PSM, 6-154 Са, 50-654 Si, остальное - железо,. а в шлаке 1-54 окислов РЗМ, 60-65 ь СаО, 30-40ô SiO>. .Количество загружаемого ферросилиция составляет 65-953 от массы оставшегося в печи шлака, Шлак сливают из печи наклоном ванны или через верхнее леточное отверстие. На металл загружают концентрат окислов

РЗИ с плавиковым шпатом и проплавля3 10 ют. При Ътом происходит взаимодействие по реакции ,CaSig+R2Og 51 -+ RSi > 2 СаО 3102(3

Кальций выводит в шлак примеси серы и фосфора в виде сульфидов и фосфидов. В металле происходит увеличение содержания РЗМ до 27-504 . Металл сливают иэ печи и разливают в изложницы.

В дальнейшем операции повторяют ° .

Снижение удельного расхода материалов достигается эа счет высокой степени восстановления РЗМ в металл.

Если количество извести менее 203 от массы шлака, то загущения шлака не пройсходит и он выходит. иэ печи при выпуске металла. Кроме того, не создаются условия для полного восстановления РЗМ из шлака вследствие ненасыщения сплава кальцием. При повышении количества извести более 504 ot массы шлака последний имеет повышенную вязкость, что затрудняет протекание восстановительных процессов.

При этом недостаточно полно происходит восстановление РЗМ, и сплав, получаемый на этой стадии, содержит более 154 кальция.

Если количество ферросилиция, загружаемого на поверхность оставшегося в печи шлака, меньше 653 от его масР

30

27232 4 ферросилиция ФС 75,97 кг концентрата окислов РЗМ, 22 кг плавикового

) шпата. После проплавления шихты на расплав загружают известь в количест

5 ве 20 от расчетной массы шлака (опыт 1, стадия 11 1, затем выпускают в изложницу металл, после чего на оставшийся в печи шлак, загружают ферросилиций и плавиковый шпат (опыт 1

10 стадия 1II), проплавляют и сливают шлак. На оставшийся в печи металл загружают смесь концентрата окислов

Р3М и плавикового шпата (опыт 1 стадия 4 ), проплавляют и выпускают ме15

В опыте 2 количество извести, используемой для эагущения металла, сбставляет 304 от массы шлака, в опыте 3-503. Опыты 2 и 3 проводят аналогично опыту 1.

Результаты опытов приведены в таблице.

Отношение массы шлака (Р „) к массе металла (Р > ) согласно извест.ному способу и на стадии T предлагаемых вариантов составляет 1,41. Это дает возможность рассчитать массу металла и шлака на стадии 1 каждого варианта: сы, недостаточно полно происходит восстановление РЗМ в сплав. Повышение количества ферросилиция более

953 от массы шлака вызывает неоправданно высокий, расход шихтовых материалов.

Если количество оксидов редкоземельных металлов, загружаемых на поверхность оставшегося в печи металла, меньше 204 от его массы, образующийся металл имеет низкую концентрацию РЗМ. При повышении количества оксидов редкоземельных металлов более 404 от массы металла восстановление РЗМ в сплав протекает недостаточно полно.

Пример. Выплавку лигатуры ведут в электродуговой печи с,трансформаторором мощностью 100 кВ А.

При проведении выплавки по известно" му способу в печь загружают 135 кг извести, 77 кг ферросилиция ФС75, 97 кг концентрата окислов .РЗМ, 22 кг плавикового шпата. После проплавления металл и шлак сливают в иэложни; цу °

По предлагаемому способу в печь загружают 135 кг извести, 77 кг

pI ш

+ 1

Р ме

Е

p ш ил/ ме вл д р.

+

ОZ

40 ° ме где Р„„ " масса шихты, загружаемой на стадии T процесса.

Масса металла, образующегося после проплавления шихты, заданной

45 на .Ill стадии Р, практически равна массе задаййого на 111 стадии ферросилиция (Р ). Поэтому масса шлака, сливаемого на Ill стадии, 1 авыа

50 Р --Р -Рш ме мЕ где Р ц - масса шихты, загружаемой на III-x стадиях процесса.

Отношение массы шлака, сливаемого

55 на III стадии, к.массе металла, выпускаемого íà 1Ч стадии составляет для вариантов 1, 2 и 3 соответствен" но 1,27; 0,98; 1,07.

Удельный расход шихтовых материалов на 1 базовую т лигатуры (303 РЗМ.), кг е Ф ю е еее ° »»ее

Известь ФС75

Кратность шлака Масса i еталла в пересчете на

1 базовую т. лигатуры (303 РЗМ ) Способ ,получе-.

"Ния ли гатуры

11! l

1 ст, Концент- Плавикорат окис- вый шпат лов РЗМ

1 ст. IV ст.

479 603.

Известный 840, 137

1,41

160,6

Предлагаемый

749 448654 365

708 422

1 41 1 27 160 6 145

190

572

1,41 0,98 160,6 268,6

463

144

1,07 160,6 258,8

1,41

570

131 е»юю юее ее ю ею ю еею ю» ЮЕ 4

Составитель М.Косторной

Редактор Н.Егорова Техред Ч .Фанта Корректор Ю.Макаренко

° е е»»»ю»\»

Заказ 4675/29 Тйраж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал llflfl "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

S . 1027232 6

В таблице также указан вес металла 25-353 и составляет соответственно в пересчете на 1 базовую т лигатуры 0,011, 0,0035 и 0,0453 поэтому ка" (304 РЗМ ) и удельные расходы шйхтовых чество лигатуры, получаемой íà IV стаматериалов в пересчете на 1 базо- дии процесса, выше чем известной. вую т лигатуры (303 РЗМ ). Реализация предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет

IV стадия.: В лигатуре, выплавляе- повысить извлечение редкоземельных мой на I стадии, процесса, содержание металлов в лигатуру.на 34-383, сниР, S и С, как в известной.,и составля.. вить в расчете на 1 базовую тонну ет соответственно 0,015, 0,005 и IO .лигатуры:(,303 РЗМ ) расход кон0,0653. За счет более хороших вос- центрата окислов РЗМ на 174-250 кг с:|ановительных условий на последую- электроэнергии на 300-340 кВт ч. щих стадиях .процесса (избыток вос- Экономический эффект в расчете на становителя } и более высокого со- 1 базовую тонну .лигатуры с учетом . держания кремния в конечном металле. IS изменения расхода остальных компосодержание примесей снижается на ментов шихты составит 460-660 рублей.