Шихта для внепечного получения магнитных сплавов с редкоземельными металлами

(51)5 С 22 С 35 ЗОБРЕТЕНИЯ ПИСАН К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТ ОГО ПОЛУЧЕВ С РЕДКОЗЕ(54) ШИХТА ДЛЯ НИЯ МАГНИТНЬ МЕЛЬНЫМИ МЕ (57) Использован нитных сплавов редкоземельные быть использован коэнергетически Сущность изобре риды РЗМ 36 - 58 металлический ка добавка 6-15, 1 т(56) Патент ЯпонииМ 61-84340, кл, С 22 С 1/00, 1986.Патент США М 4612047, кл.33/00, 1986. льский лламя- оизводизводства маг, содержащих оторые могут зводствэ высоых магнитов.а, мас,7 о: фтожелеза 10-31;6; флюсующая Быстров, сын кин,С 2 Иэобрете нию сплавов и дкоземельные испол ьзоватьс энергетических Наиболее близкой к предлагаемому по своей технологической сущности являетсяЬа шихта, используемая для осуществления внепечного кальциетермического,получе ния сплавов РЗМ-железои РЗМ-железобора 2), В данном случае в качестве исходных с,материалов при составлении шихты используют стружку металлического кальция, фториды РЗМ и фторид железа при следующем соотношении компонентов. мас.:Фторид РЗМ 18 - 35 Фторид железа 35-43 Ы Металлический кальций 27- 33 Фторид железа является подогревающей добавкой, т,к; в результате его реакции с кальцием выделяется большое количествой тепла, которое обеспечивает разогрев шихты до температуры не ниже 1800 С в полное расплавление и разделение металлической и шлаковой фаз. Плавки проводят в герметически закрытых реакторах в медных или стальных, футерованных фторидом кальция я к получержащих реорые могут ства высокоие относи лигатур, со металля для прмагнитов,ы, коизво Известна шихта, используемая в кальциетермическом способе получения магнитных сплавов с редкоземельными металлами и содержащая фториды РЗМ, порошок металлического железа и хлорид кальция 1. В этом случае процесс, проводят в атмосфере инертного газа при температуре 750- 1000 С с выдержкой 1 час. Недостатками указанного процесса являются;- необходимость нагрева всего объема шихты до высоких температур, в течение длительного времени, что влечет за собой повышенный расход электроэнергии и малый срок службы реакционных тиглей;- использование сложного и дорогостоящего вакуумного печного оборудования,ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕ НТНОВЕДОМСТВО СССР15 20 30 40 50 тиглях. Масштаб плавок составлял менее 1 кг по слитку, Извлечение РЗМ в слитки достигало 87-94. Полученные после восстановления слитки подвергаются рафинировочному переплаву для удаления шлаковых включений, .Основными недостатками данной шихты являются:- недостаточно высокое извлечение РЗМ слиток; - необходимость проведения дополнительного переплава полученных слитков сцелью удаления шлаковых включений и примеси кальция. Целью предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения РЗМ и умейьшение колйчества кальция ишлаковых включений в слитках.Указанная цель достигается путем дополнительного введения в состав шихты флюсующей добавки прй следующем соотношении компонентов (в % масс.) . Фторид.РЗМ 36-58 Фторид железа 10 - 31 Металлический кальций 22-26 Флюсующая добавка Остальное. Введейие в состав шихты флюсующей добавки позволит:. понизить удельный тепловой эффект процесса за счет введения балласта, и понизить температуру шлаковой фазы в результате образования легкоплавких составляющих,Учитывая, что температура плавления сплава РЗМ-железо с содержанием 15-400 железа составляет 800-1200 С, а темпера:."тура плавления .шлака, содержащего 1030% масс. флюсующей добавки - 1000 - . 1200 С, осуществление внепечного процес.са возможно при температуре 1400-1500 С. Это обстоятельство позволяет- получать более богатый по РЗМ сплав за: счет снижения содержания фторида же леза вшихте,(Са Е 2) за счет их растворения во флюсующих добавках, улучшить разделениена границе. металн-шлак и, как результат этого, повы " сить степень извлечения РЗМ, Известно использование флюсукнцих добавок 4 лясиййейия температуры гщавленйя шлаков и рафинированиясплавов приОсуществлеииипечныхпроцессов с подводом тепла извне, Для внепечных процессов,где температура развивается за счет энергии,; выделяющейся -в" результате- ммических реакций, а тем более с целью понижения этой температуры, применение таких добавок нам неизвестно. Это дает право утверждать, что предлагаемые отличия существенны.Следует отметить, что в качестве фторидов редкоземельных металлов используют,как фториды индивидуальнь 1 х РЗМ (неодим,празеодим, тербий, диспрозий, церий, эрбий, самарий, гадолиний, европий, гадолиний) так и их смеси в любом соотношении,Фторид железа может применяться в видедифторида или трифторида, или в виде ихсмеси. Флюсующей добавкой могут служитьфториды.кальция и магния, фториды магнияи лйтия.Введение флюсующей добавки снижаеттепловой эффектреакции, сводя к миниму му возможность выброса шихты, а образующиеся легкоплавкие шлаки позволяютполучать хорошее отделение слитка за счетполйого разделения фаз металл-шлак, чтоповышает извлечение РЗМ. Флюсующаядобавка также хорошо растворяет в себекальций и шлаковые включения, что понижает содержание последних в слитках,, П р и м е р ы: В укрепленно-лабораторном масштабе были проведены экспериментальные плавки на получение лигатурРЗМ-железо при различных соотношенияхкомпонентов шихты, В качестве флюсующей добавки использовался СаО 2, Параллельно бь 1 ла проведена плавка на шахте,отвечающей по составу прототипу, Составыисходной шихты и результаты экспериментов приведены в таблице.Из данных таблицы видно, что снижение содержания фторидов РЗМ в шихте ниже 36 масс. приводит к понижениюконцентрации РЗМ в сплаве (ниже 600масс,) и увеличению температуры плавления сплава( 1200 С). Крометого, соответственно увеличивается температура .процесса за счет увеличения концентрациифторида железа. Все это отрицательно сказывается на извлечении РЗМ в слиток и проводит к выбросам шихты опыт 1),Увеличение содержания фторидов РЗМв шихте свыше 580 масс. (опыт 2) наоборотчрезмерно понижает тепловой эффект процесса. В результате наблюдается плохое отделение металла от шлама и загрязнениеметалла шлаковыми включениями. Аналогичное явление можно наблюдать и в случаенедостаточного количества фторида железав шихте (опыт 5), При увеличении содержания фторида железа 317 масс., приводящее к увеличению температуры процесса(опыт 6) происходят выбросы шихты и понижение показателя по извлечению РЗМ в,слиток.Большое влияние на показатели процесса оказывает содержание в шихте каль1791462.- понизить остаточйое содержайие вслитках примесей кальция и шлаковыхвключений; - повысить извлечение РЗМ в слиток,Примечание Химический состав слитва Иаалечениа РЭМ в. Оаыт Состав шииты масс РЗМРТ Рера флюсющаядоба а.ка РЗМ 234 .10.121314151617П тетин 0.17 1,20 0.09 0,11 ОЗО 0,13 0.08 О.3 0.15 0,12 0.15 0,13 0.81 0,05 0,17 О,О 9 1,25 79.5 79,4 90.3 89,6Оыброс 0,72 0.70 0.68 0.73 0.71 068 068 0,69 0,66 0.68 0.72 0,8 0,70 0,69 0,95 30 2 25 2 9 32 1 О 31 20 20 20 го 29 15 26 16 35 69.8 61.0 78.4 69,5 53,3 80,1 80.94 63.3 69.5 70,47 70,10 57,30 56,43 62 86 тг 75 43,6 46,42 23,78 37,76 20,34 25,97 45,55 18,69 37,85 35,46 27,39 28.2 28,66 38,07 42,43 35,83 26,11 52,8 0,51 4,50 0,45 0,47 2,80 0,31 0.45 0.42 О.ЗТ 2,3 0,50 0,43 3.1 0,29 0:44 0,36 2,4 24 24 25 24 24 24 24 24 21 27, 22 26 24 24 24 24 30 11 5 14 6 12 Т 12 5 9 а 13 9 2 163 15 35 59 36 56 55 ЗТ 54 40 50 49 45 45 45 45 45 45 35 1,45 1,15 143 1,32 1,34 130 1,32 1.38 138 1,27 1,27.1,40 1,19 1,39 1.21 1.2 Т Сильный выброс Выброс шииты Сильный выброс.:и Составитель А. Быстров Редактор С. Кулакова Техред М,Моргентал Корректор С.ПатршеваЗаказ 134 ТиражПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производстаенно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ция, В случае недостатка кальция (опыт 9) извлечение РЗМ падает. а в случае большо. го избытка (опыт 10) его содержание в сплаве чрезмерно увеличивается.. Таким образом из приведенных данных 5 следует, что предлагаемый способ, по сравнению с прототипом позволит:1. Повысить степень извлеченйя РЗМ вслиток,2, Значительно снизйть содержание в 10слитках примеси кальция и шлаковых включений.Предлагаемый состав шихты позволяет добиться следующих преимуществ по срав. нению спрототипом,15- значительно увелйчить масштаб плавок;: -проводить плавки на воздухе в чугунных или графитовых тиглях; исключив изтехнологии использование герметичных реакторов;Формула изобретенйя Шихта для внепечного получения магнитных сплавов с редкоземельными метал-. лами, включающая фториды РЗМ, фторид железа и металлический кальций, о т л и ч.аю щ а я с я тем, что. с целью повышениястепени извлечения РЗМ и уменьшения количества кальция и шлаковых включбний в слитках, она дополнительйо содержит флюсующую добавку и ри следующем соотноцте- нии компонентов. мас.:Фторид РЗМ 36-58 Фторид железа10 - 31 Металлический кальций 22-26Флюсующаядобавка Остальное