Способ получения лигатуры

 

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:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОЦФЭФ

РЕСПУБЛИК

«Е «1) 3ар с 22 с ЗЗ 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ" / . К ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (21) 3539022/22-02

1(22) 10.01. 83 (46) 15.03. 84. Бюл. Р 10 (72) Л.В.Слепова, Б.И.Байрамов, B.G.брайко, N.A.Рысс, H.C. Бедов, В.И.Харлов и В.М.Цирлин (71) Челябинский ордена Ленина, ордена Трудового Красного Знамени элек:трометаллургический комбинат (53) 669.168(088.8) (56) 1. Патент ФРГ В 1483143, кл. 40 В 1/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 165901, кл. С 22 В 1/06, 1963.

3. Патент США Р 4135921, кл. 75-:

134, 1979. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ, включающий загрузку и проплавление оксидов редкоземельных металлов, ферросилиция и извести, выпуск иэ печи и разливку металла и шлака, о т л и. ч а ю шийся 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— смесь оксидов редкоземельных металлов с плавиковым шпатом в соотношении 1,0:(0,1-0,351, проплавляют нагревом сверху, после чего на расплав порциями вводят известь.

1079681

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

Известен способ получения лигатуры с РЗМ, включающий смешивание оксидов РЗМ с порошкообразным кальций-кремниевым сплавом, карбидами кальция и флюсами. Затем смесь загружают н футерованную шахту и осу- 10 ществляют металлотермический процесс без дополнительного подвода теплоты (1f .

Недостатками металлотермического способа получения лигатуры являют- 5 ся использование дорогостоящих металлов — восстановителей, их обработка для перевода в порошкообразное состояние и большие потери металла со шлаком при разделке блоков металла и шлака.

Известен способ получения лигатуры, содержащей РЗМ, включающий получение смеси исходных материалов, при этом в качестве восстановителя используют алюминий и кремний, расход последнего определяется необходимостью перевода восстановленных

РЗМ в силициды. Смесь проплавляют в печи (2) .

ЗО

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 практи 5 чески беэ жидкого шлака.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения лигатуры, содержащей редкоземельные металлы> включающий загрузку в печь и про- 40 плавление смеси извести оксидов РЭМ и ферросилиция при 1450-1700 С, выпуск раснлана из печи f3) .

Недостатками известного способа являются: пониженное полезное ис- 4 пользование кремния вследствие его угара при расплавлении шихтовой смеси (угар кремния происходит из-за окисления кислородом воздуха при замедленной реакции взаимодействия с т 5О 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 сни- жение удельного расхода электроэнер-. гии.

Цель достигается тем, что согласно способу получения лигатуры, включающему загрузку и проплавление оксидов РЗМ, ферросилиция и извести, выпуск из печи и разливку металла ц 5 шлака, сначала на подину печи загружают ферросилиций, содержащий 75-95% кремния, на него — смесь оксидон РЗМ с плавиковым шпатом в соотношении

1,0:(0,1-0,35) 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

РЭМ плотность оксидной фазы уменьшается, а плотность сплава увеличивается и становится близкой к плотности оксидного расплава.

Соотношение оксидов РЗМ и плавикового шпата 1,0:(0,1-0,35) 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 пропланленни извести происходит рафинирование силицидов РЭМ от кремния по реакциям:

4Ca0+5Ce S i> 1 0Ce S i + 2Ca S i<+ 2CoO S i 0

2 2

СеО +2Ca0+3Ce

Я у . г

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 угару кремния эа счет кислорода воздуха, неполному протеканию реакции и пониженному содержанию РЗМ в сплаве..

Загрузка более трех рядов снязана со сложностью осуществления.

При соотношении оксидов РЗМ с плавиковым шпатом менее 1:0,1 замедляется расплавление оксидной части шихты и носстановление 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 плави- кового шпата больше укаэанного, то расплав получается черезмерно 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 поверхность расплава и его компоненты окисляются на воздухе.

Пример. По предлагаемому способу в электроплавильной печи мощиостью 7 кВА проведено шесть плавок: три плавки с использованием ферросилиция марки ФС75 с содержанием 78% кремния и три плавки с использованием ферросилиция марки

ФС90 с содержанием 95% кремния.

79681

Тремя порциями послойно загружа Ют ферросилиций и смесь концентрата оксидов РЗМ цериевой группы (сос тав, В: CeOg 45-53, ьа ов 20, .5 . Бд©0.> 16, Pr<0> 9), с плавиковым шпатом, взятых в соотношении 1,0: (0,1-0,35) . Загруженный материал . проплавляют при 1650-1750 С и в расплав дают порциями известь в три приема по мере проплавления. После

10 проплавления последней порции извести расплав выливают в ковш, шлак сливают, а лигатуру разливают в изложницы, Для сравнения проводят две плав15 ки по известному способу. пихту, состоящую из концентрата оксидов Р3М, извести и ферросилиция (марки ФС75 с содержанием 78% кремния для первой плавки и марки ФС90 с содержанием 95% кремния для вто-. рой плавки, загружают в печь и про- плавляют при 1450-1700 С. Расплав

0 выпускают иэ печи в изложницу.

Результаты опытных плавок пред ставлены в таблице.

1079681 о со с с

«0

Ю с

«с..

° Ф «Ч с с

« с « с

Ю « с

Ю гЧ

° ««%-«

СЧ «с. с с сУ Ф

1

1

СО с

Ю CP

° г о

Ю в о с

° о

° ф «А

° Ф сф СО с

«Ч сФ

«О с

С Ъ

C) с

РЪ

Ifl с

Р ) «Ч с

РЪ

tA о

°, с

;«

РЪ (Ъ о с

Г ) M (Ъ аО (Ч с о

° Ф

%-«

«А

«Ч с

Ю

° Ф

%-«

Ul LA

M Г 1 с с о о

%«Ф4

%-« с

C3

° Ф

%-4 с

Ю

° е

% «

1 1 LD \О с -« -4

« с о

«Ч с ь

Ю tll с с о о

«Ч с о

« с

C) ! 1 о

ЧЯ

I Н ХЯ х хною, оэср х м аао ь с

«Ч

Ю с

I Wf е«ч

О с (Ч о с (cI о с

«Ч

Ю с (Ч о о с с

«Ч (Ч ео л

«й ch o

v - u

ВЧ ВЧ ь ео

0 е о

Ф Ю а

Г- а а о

1 о н ох

0 х и н

OXI ц ch х х, >в он! ан

Х Х и -« t«I °

Оe«II gS Н

Ф К Х «0 о1 Х Э Х«

«ъi э э х с4 к .К х

1 Е Х о . х т «««Е ! «0 «0 O I Х Э а 1 а ««I и О хнэох хнх кон кнооакххэощхдю оэкэххon,xo ои ж0оеoéыноцоxй

4 н я Ф о х о о хээ чххйэх нх ах фоно

Гч 1

Х 1

I !

««I о

1 3 1

1 И 1

1 Ar

1 Э

1 Н

1 ««I 1

О I

I «0 1

) о э

Ф х к о

1 Ы

1

1

I

1 I

I

1

1

I

I !

1

I (6 С0 «ч о с с с с О гЧ 10 гЧ Ф Ul с!

CO Ю IA с с с с гЪ « « )

РЪ РЪ M M

3 8 8

1079681

Составитель О.Веретенников

Редакто Т.Веселова ТехредЛ.Микеш Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1.62/26 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет снизить ,.угар кремния в 1,5-2,5 раза, т.е. повысить полезное использование его удельный расход электроэнергии так же ниже на 2,5-5,5Ф.