Способ получения модификатора

(51) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕНТ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Научно-исследовательский институт металлургии; Ключевский завод ферросплавов(73) Научно-исследовательский институт металлургии; Ключевский завод ферросплавов(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИКАТОРА(57) Использование: металлургия, а именно производство сплавов на основе кремния, содержащихмагний и редкоземельные металлы Сущность:способ включает последовательную загрузку и расплавление в электропечи сначала шихты из кремнийсодержащего материала, алюминия, оксидов редкоземельных металлов и фпюсующих добавок при соотношении компонентов 1,0: (02 - 0,7): (0,2 - 0,7): (0,1 - 0,3), потом шихты из кремнийсодержащего материала, алюминия, оксидов магния, фпюсующих добавок при соотношении компонентов 100: (0,01 - 0,05): (0,10 - 025): (0,1 5 - 0,40), затем шихты из алюминия, железосодержащего материала и.флюсующих добавок при соотношении компонентов (0,01 - 1,00); (1,50 - 4,00): (0,30 - 1,00), затем выпуск металла и шпака. Соотношение масс загружаемых и расплавляемых шихт составляет 1:(3 - 7):(1 - 5). 1 табл.Изобретение относится к металлургии,в частности к производству сплавов на основе кремния, содержащих магний и редкоземельные металлы,Известно получение комплексных модификаторов с редкоземельными или щепочноэемепьными металлами одностадийн ы м сипи ко-апюминотермическим способом в дутовых эпектропечах (11.В ванну электропечи мощностью 2,5 -4,0 мВА загружают и проплавпяют шихту,состоящую иэ оксидов РЗМ, ферросилиция,алюминия, извести (при выплавке сплавов сРЗУ), или иэ феоросипиция, доломита (магнезита) извести и плавикового шпата (при 15выплавке сплавов с магнием), выдерживаютрасплав под током 10 - 15 мин и сливают визложницы, Достигаемое извлечение составляет: РЗМ 65 - 70/ магния - 17 - 30/,. Апри выплавке комплексного модификатора, 20содержащего одновременно РЗМ и магний,извлечение этих элементов значительноуменьшается из-эа снижения их активностив получаемомсплаве.Известен способ получения в электропечи комплексного модификатора, содержащего РЗМ, из шихты, включающейоксиды РЗМ, известь и ферросилиций, Способ включает проппавпение ферросилицияс оксидами редкоземельных металлов и 30кальция, загрузку на образовавшийся шлакизвести, слив металла, обработку шлакаферросилицием, слив шлака, загрузку и проппавпение на оставшемся в печи металлесмеси оксидов РЗМ и флюсов (2, 35Недостатками способа - нестабильность состава лигатуры по содержанию основных элементов, высокие потери металласо шлаком эа счет образования тугоппавкихсоставляющих шлака и проведения дополнитепьных операций по раздельному сливуметалла и шлака,Наиболее близким к предлагаемому является способ получения комплексного модификатора, содержащего магний и РЗМ, в 45электропечи двухстадийным процессом спроппавпением на первой стадии из оксидов магния и РЗМ, алюминий- и кремнийсодержащего восстановителя и флюсов, навторой стадии - шихты из алюминия, оксидов магния и железосодержащего материала (31Недостаток способа - низкое извлечение магния и РЗМ, связанное с повышениемактивности этих элементов в образующемся 55металле при их совместном восстановлении. Извлечение магния в известном способе составляет 8 - 13;4, РЗМ 48 - 55 оь.Предлагаемый способ позволяет повысить извлечение магния и РЗМ. Для этого в способе получения модификатора, содержащего магний и РЗМ, включающем стадийную загрузку и расплавление в электропечи шихты из кремнийсодержащих материалов, алюминия, оксидов редкоземельных металлов, железосодержащего материала, флюсующих добавок, выпуск металла и шлака, последовательно загружают и расплавляют сначала шихту из кремнийсодержащего материала, алюминия, оксидов РЗМ и флюсующих добавок при соотношении компонентов 1;(0,2 - 0,7):(0,2-0,7):(0,1 - 0,3), потом. шихту из кремнийсодержащего материала, алюминия, оксида магния, флюсующих добавок при соотношении компонентов 1;(0,01 - 0,05):(0,1 - 0,25);(0,15-0,4), затем шихту из алюминия, железосодержащего материала и флюсую- щих добавок при соотношении компонентов (0,01-1):(1,5 - 4):(0,3-1), причем соотношение масс загружаемых и проплавпяемых шихт составляет 1:(3 - 7):(1 - 5).При проплавлении шихты на первой и второй стадиях создаются благоприятные условия дпя наиболее полного извлечения РЗМ и магния за счет их раздельного восстановления и последующего растворения в кремнистом расплаве, При проплавлении шихты третьей стадии происходит оседание капель металла из шлака, снижаются потери металла со шлаком.В результате исследований, проведенных авторами в лабораторных и цеховых условиях, установлено, что при соотношении кремнийсодержащего материала, алюминия, оксидов РЗМ и флюсующих добавок менее 1:0,2:0,2:0,1 на первой стадии восстановительного процесса, кремнийсодержащего материала, алюминия, оксида магния, флюсующих добавок менее 1:0,01;0,1:0,15 на второй стадии не достигается повышения извлечения РЗМ и магния из-за уменьшения плотности образующихся на этих стадиях сплавов и потерь металла со шлаками.При соотношении кремнийсодержащего материала, алюминия, оксидов РЗМ и флюсующих добавок более (1;0,7:0,7:0,3) на первой стадии и кремнийсодержащего материала, алюминия, оксида магния, флюсующих добавок более (1:0,05:0,25:0,4) на второй стадии увеличивается расход материалов на производство лигатуры, увеличивается концентрация оксидов РЗМ и магния в шлаке.Соотношение компонентов шихты третьей стадии обеспечивает полное осаждение капель металла из шлака и снижение потерь металла за счет улучшения поверхности раздел металл - шлак. При соотношении алюминия, железосодержащего,1: 0,1 0,18: 0,3 0,1: 0,15 0,09; 0,10,1: 0,15 0,1: 0,15 0,25: 0,4 материала и флюсующих добавок менее 0,01;1,5:0,3 увеличиваются потери металла со шлаком; при соотношении этих компонентов более 1;4;1 снижается извлечение РЗМ и магния за счет повышения их активности в сплаве введения железа,Соотношение масс загружаемых и проплавляемых шихт обеспечивает оптимальный тепловой режим выплавки. При соотношении масс первой, второй и третьей навесок шихты менее 1:3:1 наблюдаются потери металла со шлаком за счет ухудшения теплового режима выплавки; при соотношении соответственно более 1:7:5 возрастает расход шихтовых материалов для получения металла необходимого состава,Опыты проводят вдуговой печи ДС 6 - Н 1 (мощность трансформатора 4,2 мВА), Химический состав шихтовых материалов следую щи й: кон центр ат о ксидов РЗ М (94,8 РЗМ, 1,403102), магнезитовый порошок 95,4 М 90), алюминий вторичный (90,2 А), железо рудн ые окатыши или железная руда (65,8 70 Ре), ферросилиций Ф С 75 (76,40 Я 1, 2,10 А 1, 1,1 Ва), известь (93,20 СаО, 0,4 С), шлаковая продукция от выплавки алюминотермических сплавов (64,2 А 20 з, 28,1 СаО),П р и м е р 1. (известный),В электропечи (ток нагрузки 7,5 кА, рабочее напряжение 281 В) последовательно загружают проплавляют два навески шихты, состоящие из 1000 кг ферросилиция, 100 кг вторичного алюминия, 60 кг оксидов РЗМ, 300 кг магнезитов порошка, 130 кг извести, 250 кг шлака выплавки ферротитана, затем на образовавшийся расплав загружают и проплавляют осадительную смесь, состоящую из 30 кг магнеэитового порошка, 15 кг вторичного алюминия, 100 кг железорудных окатышей и производят выпуск металла и шлака. Получают 1840 кг металла, содержащего 50,9% 51, 2,70 РЗМ,1,60 А 1, 1,90 М 9, Извлечение магния вСплав 8,20, РЗМ 48%, Расход электроэнергии на плавку составляет 5340 кВт ч,5 П р и м е р 2(предлагаемый способ),В электропечи при тех же электрическихпараметрах последовательно загружают ипроплавляют вначале навеску шихты из 300кг ферросилиция, 100 кг алюминия, 120 кг10 концентрата оксидов РЗМ, 50 кг извести(соотношение компонентов шихт1:0,33:0,4:0,17), затем навеску шихты из1700 кг ферросилиция, 51 кг алюминия, 300кг магнезитового порошка, 500 кг флюсую 15 щих добавок (200 кг извести, 300 кг шлакаферротитана) - соотношение компонентовшихты 1:0,03;0,18:0,3, потом навеску шихтыиз 300 кг алюминия, 800 кг железорудныхокатышей, 200 кг извести (соотношение20 компонентов шихты 1:2,66;0,66). Соотношение масс загружаемых и проплавляемыхшихт - 1;4,5:2,3, Получено 2650 кг металла,содержащего 63,151, 3,2 у 0 РЗМ, 2,3 А 1,2,40 М 9. Извлечение магния в сплав 3525 РЗМ 81,50 . Расход электроэнергии на плавку составляет 5030 кВт ч,Результаты опытов представлены в таблице.Таким образом, освоение предлагаемо 30 го способа получения мод;.фикатора позволяет повысить извлечение магния на19,1-26,8;4 РЗМ - на 20,8-33,5;4,56) Рябчиков И,В. и др, Ферросплавы с 35 редкоземельными и щелочными металлами. М Металлургия, 1983, с. 182-185, 189 - 192,Авторское свидетельство СССР И. 1027232, кл, С 21 С 7 УОО 1983 Модификатор магнийсодержащий. Тех 40 нологическая инструкция ТИ 141 - Ф - 06588, Двуреченск, 1988.2002811 Продолжение таблицы Продолжение таблицы Фор изобретени ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИКА жащего магний и редкоэеаллы, включающий стадийную расплавление в электропечи мнийсодержащего материала, ксидов редкоземельных ме а магния, желеэосодержаще- флюсующих добавок, выпуск лака, отличающийся тем, что ьно загружают и расплавляихту из кремнийсодержащего 15 люминия, оксидов редкоэения, о оксид риала аиш о ветел чала ш ала,Составитель Л,Ганин Техред М,Моргентал Корректор О,Густи едактор Е,Полионо аказ 32 Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб 4(5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 СПО ТОРА, мельны загрузк шихты алюми таллов, го мате металл послед к)т сна матери мельных металлов и флюсующих добавок при соотношении компонентов 1,0: (0,2- 0,7): (0,2 - 0,7): (0,1 - 0,3), потом шихту из кремнийсодержащего материала. алюминия, оксидов магния, флюсующих добавок при соотношении компонентов 1,00: (0,01 - 0,05): (0,10 - 0,25): (0,15 - 0,40), затем шихту из алюминия, железосодержащего материала и флюсующих добавок при соотношении компонентов (0,01 - 1,00): (1,50- 4,00); (0,30 - 1,00), причем соотношение масс загружаемых и расплавляемых шихт составляет 1: (3 - 7): (1 - 5),