Способ получения лигатуры

(393 (И) З(5 В С 22 С 33 04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Челябинский ордена Ленина, одена Трудового Красного Знамени э(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫвключающий загрузку и проплавлениеоксидов редкоземельных металлов,ферросилиция и извести, выпуск иэпечи и разливку металла и шлака,о т л и, ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения полезного исполь ек- зования кремния и снижения удельнограсхода электроэнергии, сначала наподину печи загружают ферросилиций,содержащий 75-95 кремния, на негосмесь оксидов редкоземельных металлов с плавиковым шпатом в соотношении 1,0: 0,1-0,351, проплавляютнагревом сверху, после чего на расплав порциями вводят известь.Изобретение относится к чернойметаллургии, 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, карбидамикальция и флюсами. Затем смесь загружают н футерованную шахту и осуществляют металлотермический процесс без дополнительного подводатеплоты 1) .Недостатками металлотермического способа получения лигатуры являют ся использование дорогостоящих металлов - восстановителей, их обработка для перевода в порошкообразноесостояние и большие потери металласо шлаком при разделке блоков металла и шлака.Известен способ получения лигатуры, содержащей РЗМ, включающий получение смеси исходных материалов,при этом в качестве восстановителяиспользуют алюминий и кремний, рас"ход последнего определяется необходимостью перевода восстановленныхРЗМ н силициды. Смесь проплавляют нпечи 2),ЗОНедостатком этого способа является использование в качестве восстановителя дорогостоящего алюминия исравнительно высокий угар его икремния при осуществлении процесса,поскольку в начале плавка идет практи 5чески беэ жидкого шлака.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ получения лигатуры,содержащей редкоземельные металлывключающий загрузку в печь и проплавление смеси извести оксидов РЭМи Ферросилиция при 1450-1700 С, вьюпуск раснлана из печи 3).Недостатками известного способаявляются: пониженное полезное использование кремния вследствие егоугара при расплавлении шихтовой смеси (угар кремния происходит из-заокисления кислородом воздуха при замедленной реакции взаимодействия с тес;Огоплавкими соединениями РЗМ и окси,да кальция), повышенный удельный расход электроэнергии вследствие горения открытой электрической дуги натугоплавких компонентах шихты и медленного расплавления шихты.Цель изобретения - увеличение полезного использования кремния и сни-жение удельного расхода электроэнер-.гии,60Цель 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 75-95кремния, на него - смесь оксидон РЗМ с планиковым 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: 4 СаО+5 СеБ 1 "10 СеБ +2 СаБх 2+2 СоО БОгСеО +2 СаО+ЗСе Б - 7 СеБ 1 2 СаОБхОЯ гфгВязкость 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 носстанонление 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.10 аКроме того, если в смеси плави- кового шпата больше укаэанного, то расплав получается чрезмерно жидким ферросилиций выходит на поверхность расплава, где происходит окисление кремния кислородом воздуха.Включение извести в состав оксидного слоя для послойной загрузки нарушает создание избытка восстанбвителя, 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.П р и м е р. По предлагаемому способу в электроплавильной печи мощностью 7 кВА проведено шесть плавок: три плавки с использованием ферросилиция марки ФС 75 с содержанием 78 кремния и три плавки с использованием ферросилиция марки ФС 90 с содержанием 95 кремния. 79681Тремя порциями послойно загружаот ферросилиций и смесь концентратаоксидов РЗМ цериевой группы (состав, : СеО 45-53, ЬаОв 20, .5(0,1-0,35) . Загруженный материал .проплавляют при 1650-1750 С и в расплав дают порциями известь в триприема по мере проплавления. После 10 проплавления последней порции извести расплав выливают в ковш, шлаксливают, а лигатуру разливают в изложницыДля сравнения проводят две плав ки по известному способу.Шихту, состоящую из концентратаоксидов РЗМ, извести и ферросилициямарки ФС 75 с содержанием 78 кремния для первой плавки и марки ФС 90с содержанием 95 кремния для вто-.рой плавки, загружают в печь и про-плавляют при 1450-1700 С. Расплав0выпускают иэ печи в изложницу,Результаты опытных плавок представлены в таблице.,г ЦЪм с смм м о х ОХЕ й х ййхх ео Йй М11 д фО Х ООхеэ цххцен хх ф о но ока1 с 1 ОФ(Д 1 й 1 .Ее е х Р)д Е а 1 а,ЕЛО нх ц 2 н иофхдю йыо ои н о 1 о х Б 1111О 1 сО ф ф ч о Ъ с 04 Ю"ОЪ т ЮЗаказ 1 62/26 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д.4/5Филиал 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 егоудельный расход электроэнергии также ниже на 2,5-5,5.