RU2230815C1 - Method of production of an iron-magnesium alloy on a base of silicon - Google Patents

Method of production of an iron-magnesium alloy on a base of silicon Download PDF

Info

Publication number
RU2230815C1
RU2230815C1 RU2002131052/02A RU2002131052A RU2230815C1 RU 2230815 C1 RU2230815 C1 RU 2230815C1 RU 2002131052/02 A RU2002131052/02 A RU 2002131052/02A RU 2002131052 A RU2002131052 A RU 2002131052A RU 2230815 C1 RU2230815 C1 RU 2230815C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnesium
ferrosilicon
charge
iron
layer
Prior art date
Application number
RU2002131052/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002131052A (en
Inventor
В.И. Серба (RU)
В.И. Серба
Б.М. Фрейдин (RU)
Б.М. Фрейдин
Ю.В. Кузьмич (RU)
Ю.В. Кузьмич
И.Г. Колесникова (RU)
И.Г. Колесникова
Original Assignee
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН filed Critical Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН
Priority to RU2002131052/02A priority Critical patent/RU2230815C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2230815C1 publication Critical patent/RU2230815C1/en
Publication of RU2002131052A publication Critical patent/RU2002131052A/en

Links

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: iron and steel industry; production of an iron-magnesium alloy on a base of silicon.
SUBSTANCE: the invention is pertinent to iron and steel industry, in particular, to production of iron - magnesium alloys on a base of the silicon for intended the cast irons inoculation. The method provides for formation of a powdery charge made of ferrosilicon, oxides and fluorides of alloying components, including a magnesium; smelting and doping of ferrosilicon; refrigerating of the alloy and separation of a slag. The charge is formed as three layers located one over another. At that the smelting and doping of ferrosilicon is conducted in the upper layer, in the middle layer they execute precooling of melt of the alloyed ferrosilicon, and in the lower layer of the charge the magnesium silicide is produced which is used for additional doping ferrosilicon. The melt of ferrosilicon is preliminary cooled to the temperature of 1200-1400°С, excluding decomposition of magnesium silicide. At that the upper layer of the charge contains ferrosilicon and magnetite and in the capacity of the alloying components the charge - aluminum, calcium, rare earths and magnesium fluorides. In the capacity of rare earths - cerium group elements: mainly cerium, lanthanum, neodymium, praseodymium, samarium. Alloyed in the charge upper layer ferrosilicon contains: magnesium in amount of no more than 2.5 % from mass of ferrosilicon. The middle layer of the charge is made of calcium fluoride and magnesia oxide in the ratio of (in mass %): 1:0.15-0.20. At that the mass of the middle layer makes 0.62-0.81 % from mass of the upper layer. The low layer of the charge contains a silicon oxide, ferrosilicon and a magnesium. At that the silicon oxide and a magnesium are taken in a stoichiometric ratio necessary for production of magnesium silicide, and in mass ratio of ferrosilicon to a magnesium, equal 0.1-0.15:1. The invention allows to increase a degree of conversion of magnesium in iron - magnesium alloy up to 46 % at magnitude of losses of magnesium in a gas phase of 0.5-0.8 %.
EFFECT: the invention allows to increase a degree of conversion of magnesium in iron - magnesium alloy up to 46 % at magnitude of losses of magnesium in a gas phase of 0.5-0.8 %.
6 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению железо-магниевых сплавов на основе кремния, предназначенных для модифицирования чугунов.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of silicon-based iron-magnesium alloys intended for the modification of cast irons.

Получение железо-магниевых сплавов на основе кремния основано на том, что магний образует с кремнием относительно устойчивое химическое соединение в виде силицида магния Mg2Si. Поскольку магний не растворяется в железе и не образует с ним химических соединений, то сплавы Fe-Si-Mg можно получить только с высоким (более 40%) содержанием кремния. Предпочтительное содержание магния в них составляет 6-12%. В настоящее время получение таких сплавов осуществляется преимущественно печными способами, которые можно разделить на две группы. Первая основана на взаимодействии магния с расплавом ферросилиция и реализуется различным образом: выливанием расплава ферросилиция на слитки магния, погружением слитков магния в расплав ферросилиция, покрытый слоем защитного флюса, вдуванием гранул магния в расплав ферросилиция в струе инертного газа, использованием инертного газа при повышенном давлении и т.п. Для всех этих способов характерны потери магния в газовую фазу. Причина этого заключается в принципиальной невозможности корректной организации процесса легирования магнием, поскольку минимальная температура плавления ферросилиция в соответствии с диаграммой состояния Fe-Si составляет ~1200°С. Кроме того, для обеспечения необходимых текучести и теплоемкости ферросилиций перед введением в него магния перегревают не менее чем на 100-250°С относительно температуры плавления, т.е. заведомо выше температуры кипения магния, равной 1090°С. Это приводит к большим потерям магния в газовую фазу. Вторая группа способов основана на силикотермическом восстановлении оксидов кальция и магния ферросилицием и тоже характеризуется высокой температурой процесса, большими потерями магния в газовую фазу, а также низким его извлечением в сплав.The preparation of silicon-based iron-magnesium alloys is based on the fact that magnesium forms a relatively stable chemical compound in the form of magnesium silicide Mg 2 Si with silicon. Since magnesium does not dissolve in iron and does not form chemical compounds with it, Fe-Si-Mg alloys can only be obtained with a high (more than 40%) silicon content. The preferred magnesium content in them is 6-12%. Currently, the production of such alloys is carried out mainly by furnace methods, which can be divided into two groups. The first is based on the interaction of magnesium with a ferrosilicon melt and is implemented in various ways: pouring ferrosilicon melt onto magnesium ingots, immersing magnesium ingots in a ferrosilicon melt coated with a protective flux layer, blowing magnesium granules into a ferrosilicon melt in an inert gas stream, using inert gas at elevated pressure and etc. All of these methods are characterized by the loss of magnesium in the gas phase. The reason for this is the fundamental impossibility of correctly organizing the process of doping with magnesium, since the minimum melting point of ferrosilicon in accordance with the state diagram of Fe-Si is ~ 1200 ° C. In addition, to ensure the necessary fluidity and heat capacity of ferrosilicon, before magnesium is introduced into it, it is heated at least 100-250 ° C relative to the melting temperature, i.e. obviously higher than the boiling point of magnesium, equal to 1090 ° C. This leads to large losses of magnesium in the gas phase. The second group of methods is based on silicothermic reduction of calcium and magnesium oxides by ferrosilicon and is also characterized by a high process temperature, large losses of magnesium in the gas phase, as well as its low extraction into the alloy.

Известен способ получения железо-магниевого сплава на основе кремния (см. Авт. свид. СССР №1051132, МПК3 С 22 С 35/00, 1983), включающий формирование однослойной шихты из ферросилиция ФС-75, алюминия, легирующих компонентов в виде оксидов редкоземельных элементов, кальция, магния, циркония, марганца, титана, хрома, расплавление шихты в дуговой печи, алюминотермическое восстановление легирующих компонентов при повышенной температуре, легирование ферросилиция, охлаждение расплава ферросилиция и отделение шлака. Содержание магния в сплаве составляет 0,2-1,5%.A known method of producing a silicon-based iron-magnesium alloy (see Aut. St. USSR No. 1051132, IPC 3 C 22 C 35/00, 1983), comprising the formation of a single-layer mixture of ferrosilicon FS-75, aluminum, alloying components in the form of oxides rare earth elements, calcium, magnesium, zirconium, manganese, titanium, chromium, charge melting in an arc furnace, aluminothermic reduction of alloying components at elevated temperature, ferrosilicon alloying, cooling of ferrosilicon melt and separation of slag. The magnesium content in the alloy is 0.2-1.5%.

Недостатком способа является ограниченное содержание магния в сплаве (не выше 1,5%), обусловленное низкой степенью перехода магния в железо-магниевый сплав и высокими его потерями в газовую фазу по причине высокой температуры процесса, необходимой для придания жидкотекучести шлаку при отделении его от сплава.The disadvantage of this method is the limited magnesium content in the alloy (not higher than 1.5%), due to the low degree of transition of magnesium to the iron-magnesium alloy and its high losses in the gas phase due to the high process temperature necessary to impart fluidity to the slag when it is separated from the alloy .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения железо-магниевого сплава на основе кремния (см. Гаряев С.Г., Рябчиков И.В., Толстогузов Н.В. Условия силикотермического восстановления бария, кальция, магния и стронция при выплавке комплексных лигатур. Известия ВУЗов. Черная металлургия, №5, с.62-66, 1970), включающий формирование однослойной порошкообразной шихты из ферросилиция ФС-75, легирующих компонентов в виде оксидов кальция, магния, бария, стронция и фторида кальция, расплавление шихты в дуговой печи, силикотермическое восстановление легирующих компонентов при повышенной температуре и введение легирующих элементов в расплав ферросилиция. Легированный ферросилиций и шлак охлаждают. Полученный сплав, содержащий 55-60% Si, 19% Са и 6% Mg, отделяют от шлака. Максимально возможная концентрация магния в сплаве не превышает 6%, при извлечении магния в сплав 20% и менее.The closest in technical essence to the invention is a method for producing a silicon-based iron-magnesium alloy (see Garyaev S.G., Ryabchikov I.V., Tolstoguzov N.V. Conditions for silicothermic reduction of barium, calcium, magnesium and strontium in the smelting of complex ligatures. University proceedings. Ferrous metallurgy, No. 5, pp. 62-66, 1970), including the formation of a single-layer powder mixture from FS-75 ferrosilicon, alloying components in the form of calcium, magnesium, barium, strontium and calcium fluoride oxides, melting the mixture into electric arc furnace ermicheskoe recovery of alloying components at an elevated temperature, and the introduction of alloying elements in the molten ferrosilicon. Doped ferrosilicon and slag are cooled. The resulting alloy containing 55-60% Si, 19% Ca and 6% Mg, is separated from the slag. The maximum possible concentration of magnesium in the alloy does not exceed 6%, with the extraction of magnesium in the alloy 20% or less.

Известный способ характеризуется недостаточно высокой степенью перехода магния в железо-магниевый сплав по причине интенсивного парообразования и горения магния при температуре процесса.The known method is characterized by an insufficiently high degree of transition of magnesium into an iron-magnesium alloy due to the intense vaporization and burning of magnesium at the process temperature.

Изобретение направлено на решение задачи повышения степени перехода магния в железо-магниевый сплав на основе кремния за счет снижения потерь магния в газовую фазу.The invention is aimed at solving the problem of increasing the degree of transition of magnesium into a silicon-based iron-magnesium alloy by reducing the loss of magnesium in the gas phase.

Технический результат достигается тем, что в способе получения железо-магниевого сплава на основе кремния, включающем формирование порошкообразной шихты из ферросилиция, оксидов и фторидов легирующих компонентов, в том числе магния, выплавку и легирование ферросилиция, охлаждение сплава и отделение шлака, согласно изобретению шихту формируют в виде трех расположенных друг над другом слоев, при этом выплавку и легирование ферросилиция ведут в верхнем слое, в промежуточном слое осуществляют предварительное охлаждение расплава легированного ферросилиция, а в нижнем слое шихты получают силицид магния, которым дополнительно легируют ферросилиций, причем расплав ферросилиция предварительно охлаждают до температуры, исключающей разложение силицида магния.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing a silicon-based iron-magnesium alloy, comprising forming a powder mixture from ferrosilicon, oxides and fluorides of alloying components, including magnesium, smelting and doping of ferrosilicon, cooling the alloy and separating slag, according to the invention, the mixture is formed in the form of three layers located one above the other, with the smelting and doping of the ferrosilicon in the upper layer, in the intermediate layer, the doping of the doped melt ferrosilicon, and in the lower layer of the charge magnesium silicide is obtained, with which ferrosilicon is additionally doped, and the ferrosilicon melt is pre-cooled to a temperature that excludes decomposition of magnesium silicide.

Технический результат достигается также тем, что верхний слой шихты содержит ферросилиций и магнетит, а в качестве легирующих компонентов шихты - алюминий, кальций, фториды редкоземельных элементов и магния.The technical result is also achieved by the fact that the upper layer of the mixture contains ferrosilicon and magnetite, and as alloying components of the mixture - aluminum, calcium, fluorides of rare earth elements and magnesium.

Технический результат достигается и тем, что легированный в верхнем слое шихты ферросилиций содержит магний в количестве не более 2,5% от массы ферросилиция.The technical result is achieved by the fact that doped in the upper layer of the charge of ferrosilicon contains magnesium in an amount of not more than 2.5% by weight of ferrosilicon.

На достижение технического результата направлено и то, что промежуточный слой шихты содержит фторид кальция и оксид магния в массовом соотношении 1:0,15-0,20, при этом масса промежуточного слоя составляет 0,62-0,81% от массы верхнего слоя.The technical result is also directed to the fact that the intermediate layer of the mixture contains calcium fluoride and magnesium oxide in a mass ratio of 1: 0.15-0.20, while the mass of the intermediate layer is 0.62-0.81% by weight of the upper layer.

На достижение технического результата направлено то, что нижний слой шихты содержит оксид кремния, ферросилиций и магний, при этом оксид кремния и магний берут в стехиометрическом соотношении, необходимом для получения силицида магния, и массовом отношении ферросилиция к магнию, равном 0,1-0,15:1.The technical result is aimed at the fact that the lower layer of the mixture contains silicon oxide, ferrosilicon and magnesium, while silicon oxide and magnesium are taken in the stoichiometric ratio necessary to obtain magnesium silicide, and the mass ratio of ferrosilicon to magnesium equal to 0.1-0, 15: 1.

Достижению технического результата способствует то, что охлаждение расплава ферросилиция ведут до температуры 1200-1400°С.The achievement of the technical result contributes to the fact that the cooling of the melt ferrosilicon is carried out to a temperature of 1200-1400 ° C.

Формирование шихты в виде трех расположенных друг над другом слоев, в верхнем из которых ведут выплавку и легирование ферросилиция, в промежуточном слое осуществляют предварительное охлаждение расплава легированного ферросилиция, а в нижнем слое шихты получают силицид магния, обусловлено необходимостью последовательного осуществления операций выплавки легированного ферросилиция, синтеза силицида магния, охлаждения легированного ферросилиция до температуры термической стабильности силицида магния и растворения последнего в легированном ферросилиции.The charge is formed in the form of three layers located one above the other, ferrosilicon is smelted and doped in the upper one, the alloyed ferrosilicon melt is pre-cooled in the intermediate layer, and magnesium silicide is obtained in the lower layer of the charge, due to the need for sequential operations of alloyed ferrosilicon smelting, synthesis magnesium silicide, cooling doped ferrosilicon to the temperature of thermal stability of magnesium silicide and dissolving the latter in legir ovanny ferrosilicon.

Использование силицида магния при дополнительном легировании ферросилиция обусловлено необходимостью связать магний в термически прочное соединение для того, чтобы повысить температуру, при которой магний возгоняется в газовую фазу.The use of magnesium silicide with additional doping of ferrosilicon is due to the need to bind magnesium into a thermally strong compound in order to increase the temperature at which magnesium sublimates into the gas phase.

Предварительное охлаждение расплава ферросилиция до температуры 1200-1400°С, исключающей разложение силицида магния, связано с необходимостью обеспечения температурного интервала, в котором становится возможным процесс легирования ферросилиция силицидом магния без потерь магния в газовую фазу. При охлаждении ферросилиция до температуры менее 1200°С возрастают вязкости расплавов ферросилиция и силицида магния, что затрудняет легирование. При охлаждении расплава ферросилиция до температуры более 1400°С операция легирования силицидом магния будет сопровождаться ростом парциального давления паров магния, которое становится равным атмосферному при температуре 1440°С, что приведет к разложению силицида магния и значительным потерям магния в газовую фазу.The preliminary cooling of the ferrosilicon melt to a temperature of 1200-1400 ° C, which excludes the decomposition of magnesium silicide, is associated with the need to provide a temperature interval in which the process of doping ferrosilicon with magnesium silicide without loss of magnesium in the gas phase becomes possible. When cooling ferrosilicon to a temperature of less than 1200 ° C, the viscosities of the melts of ferrosilicon and magnesium silicide increase, which makes alloying more difficult. When the ferrosilicon melt is cooled to a temperature of more than 1400 ° C, the operation of doping with magnesium silicide will be accompanied by an increase in the partial pressure of magnesium vapor, which becomes equal to atmospheric at a temperature of 1440 ° C, which will lead to decomposition of magnesium silicide and significant loss of magnesium in the gas phase.

Формирование верхнего слоя шихты из ферросилиция и магнетита и использование в качестве легирующих компонентов - алюминия, кальция, фторидов редкоземельных элементов и магния обусловлено необходимостью получения легированного ферросилиция требуемого состава. В качестве редкоземельных элементов берут элементы цериевой группы, преимущественно церий, лантан, неодим, празеодим, самарий. Выплавка ферросилиция из магнетита путем металлотермического восстановления с одновременным его легированием позволяет осуществить гомогенизацию легированного ферросилиция. Выбор в качестве легирующих элементов кальция и алюминия обусловлен тем, что при введении полученного сплава в чугун они предотвращают или снижают образование твердых карбидов железа в тех зонах расплава чугуна, которые охлаждаются первыми. Это позволяет улучшить механическую обрабатываемость литейных изделий. Легирующие редкоземельные элементы защищают от вредных примесей в виде серы, мышьяка и др., случайно оказавшихся в чугуне.The formation of the upper layer of the charge from ferrosilicon and magnetite and the use of aluminum, calcium, fluorides of rare-earth elements and magnesium as alloying components is due to the need to obtain doped ferrosilicon of the required composition. The elements of the cerium group, mainly cerium, lanthanum, neodymium, praseodymium, and samarium, are taken as rare-earth elements. The smelting of ferrosilicon from magnetite by metallothermal reduction with its simultaneous alloying allows homogenization of doped ferrosilicon. The choice of calcium and aluminum as alloying elements is due to the fact that when the alloy is introduced into cast iron, they prevent or reduce the formation of solid iron carbides in those areas of molten iron that are cooled first. This allows you to improve the machinability of the foundry products. Alloying rare-earth elements protect from harmful impurities in the form of sulfur, arsenic, etc., accidentally caught in cast iron.

Введение магния в расплав ферросилиция в количестве не более 2,5% от массы ферросилиция обусловлено необходимостью снижения температуры плавления шлаковой фазы. Легирование магнием в количестве более 2,5% ведет к получению тугоплавких шлаков, что затрудняет отделение шлаковой фазы.The introduction of magnesium in the ferrosilicon melt in an amount of not more than 2.5% by weight of ferrosilicon is due to the need to reduce the melting point of the slag phase. Doping with magnesium in an amount of more than 2.5% leads to the production of refractory slag, which complicates the separation of the slag phase.

Формирование промежуточного слоя шихты из фторида кальция и оксида магния, взятых в массовом соотношении 1:0,15-0,20, позволяет отвести от расплава избыточное тепло, обеспечив при этом качественное отделение легкоплавкого шлака от результирующего железо-магниевого сплава. Использование шихты из фторида кальция и оксида магния, взятых в массовом соотношении большем 1:0,15 и меньшем 1:0,20, приведет к получению тугоплавкого шлака и ухудшению качества отделения шлака от сплава. Выбор массы промежуточного слоя, равной 0,62-0,81% от массы верхнего слоя, позволяет управлять процессом охлаждения ферросилиция в заданном интервале температур 1200-1400°С и обеспечивает разделение во времени операций синтеза силицида магния и его растворения в расплаве ферросилиция. При количестве шихты промежуточного слоя менее 0,62% и более 0,81% охлаждение расплава ферросилиция осуществляется до температуры, выходящей за пределы заданного интервала температур, и указанная последовательность операций синтеза и растворения не выполняется.The formation of the intermediate layer of the mixture from calcium fluoride and magnesium oxide, taken in a mass ratio of 1: 0.15-0.20, allows you to remove excess heat from the melt, while ensuring high-quality separation of low-melting slag from the resulting iron-magnesium alloy. The use of a mixture of calcium fluoride and magnesium oxide, taken in a mass ratio greater than 1: 0.15 and less than 1: 0.20, will lead to refractory slag and a deterioration in the quality of separation of slag from the alloy. The choice of the mass of the intermediate layer equal to 0.62-0.81% of the mass of the upper layer allows you to control the cooling process of ferrosilicon in a given temperature range of 1200-1400 ° C and provides a separation in time of the synthesis of magnesium silicide and its dissolution in the ferrosilicon melt. When the amount of the charge of the intermediate layer is less than 0.62% and more than 0.81%, the ferrosilicon melt is cooled to a temperature outside the specified temperature range, and the indicated sequence of synthesis and dissolution is not performed.

Формирование нижнего слоя шихты из оксида кремния, ферросилиция и магния позволяет получить силицид магния путем магниетермического восстановления и растворить его в ферросилиции. Количество шихты в нижнем слое берут из условия получения необходимой концентрации магния в железо-магниевом сплаве. Введение оксида кремния и магния в стехиометрическом соотношении связано с необходимостью получения наиболее термически прочного силицида магния Mg2Si. Массовое отношение ферросилиция к магнию, равное 0,1-0,15:1, обусловлено необходимостью осуществления синтеза силицида магния и последующего легирования ферросилиция без потерь магния. При отношении ферросилиция к магнию менее 0,1 и более 0,15 легирование силицидом магния затруднено и сопровождается потерями магния.The formation of the lower layer of the mixture of silicon oxide, ferrosilicon and magnesium allows you to get magnesium silicide by magnetothermic reduction and dissolve it in ferrosilicon. The amount of charge in the lower layer is taken from the conditions for obtaining the necessary concentration of magnesium in the iron-magnesium alloy. The introduction of silicon oxide and magnesium in a stoichiometric ratio is associated with the need to obtain the most thermally stable magnesium silicide Mg 2 Si. The mass ratio of ferrosilicon to magnesium, equal to 0.1-0.15: 1, due to the need for the synthesis of magnesium silicide and the subsequent alloying of ferrosilicon without loss of magnesium. When the ratio of ferrosilicon to magnesium is less than 0.1 and more than 0.15, doping with magnesium silicide is difficult and is accompanied by loss of magnesium.

Указанные выше особенности и преимущества предлагаемого способа иллюстрируются нижеследующими примерами 1-2.The above features and advantages of the proposed method are illustrated by the following examples 1-2.

Пример 1. Готовят три части шихты, которые послойно загружают в тигель. Нижний слой шихты состоит из смеси порошков оксида кремния 0,237 кг, ферросилиция 0,038 кг и магния 0,383 кг при массовом отношении ферросилиция к магнию, равном 0,1:1. После загрузки в тигель его разравнивают и уплотняют. На нижний слой шихты помещают промежуточный слой, состоящий из легкоплавкой смеси фторида кальция и оксида магния массой 0,025 кг (0,62% от массы верхнего слоя) при соотношении компонентов 1:0,15. Промежуточный слой позволяет отвести от расплава избыточное тепло. На промежуточный слой засыпают верхний слой шихты в виде смеси фторидов редкоземельных элементов (церия, лантана, неодима, празеодима, самария) массой 0,186 кг, фторида магния 0,358 кг, магнетита 1,243 кг, ферросилиция 1,260 кг, кальция 0,812 кг и алюминия 0,196 кг. Промежуточный слой шихты изолируют от верхнего и нижнего слоев шихты с помощью легкоплавких прокладок из алюминиевой фольги. Горение шихты инициируют с помощью устройства электрического поджига. В результате металлотермического восстановления с температурой процесса ~1430°С в верхнем слое шихты образуется легированный ферросилиций и шлак, которые имеют различную плотность. Шлаковая фаза всплывает. Полученный ферросилиций, содержащий ~50%Si, 9%Ca, 7% суммы редкоземельных элементов, 3%Аl, 2,5%Mg, остальное - железо, под действием силы тяжести опускается вниз. Он расплавляет прокладки из алюминиевой фольги, инициирует горение в нижнем слое шихты и взаимодействует с компонентами промежуточного слоя. Продуктом горения нижнего слоя шихты является силицид магния Mg2Si. Промежуточный слой обеспечивает как охлаждение ферросилиция до температуры 1400°С, так и разделение во времени операций синтеза силицида магния и его последующего растворения в расплаве ферросилиция. Получают ~2,5 кг железо-магниевого сплава состава Fe-46%Si-8%Ca-6%PЗM-3%Al-10%Mg. Степень перехода магния в железо-магниевый сплав составляет 45%. Потери магния в газовую фазу составляют не более 0,8%.Example 1. Prepare three parts of the mixture, which are layer by layer loaded into the crucible. The lower layer of the mixture consists of a mixture of powders of silicon oxide 0.237 kg, ferrosilicon 0.038 kg and magnesium 0.383 kg with a mass ratio of ferrosilicon to magnesium equal to 0.1: 1. After loading into the crucible, it is leveled and compacted. An intermediate layer consisting of a low-melting mixture of calcium fluoride and magnesium oxide weighing 0.025 kg (0.62% of the mass of the upper layer) with a ratio of components of 1: 0.15 is placed on the lower layer of the charge. The intermediate layer allows you to remove excess heat from the melt. The upper layer of the mixture is poured onto the intermediate layer in the form of a mixture of rare earth fluorides (cerium, lanthanum, neodymium, praseodymium, samarium) weighing 0.186 kg, magnesium fluoride 0.358 kg, magnetite 1.243 kg, ferrosilicon 1.260 kg, calcium 0.812 kg and aluminum 0.196 kg. The intermediate layer of the mixture is isolated from the upper and lower layers of the mixture using fusible gaskets made of aluminum foil. The combustion of the charge is initiated using an electric ignition device. As a result of metallothermal reduction with a process temperature of ~ 1430 ° C, doped ferrosilicon and slag are formed in the upper layer of the charge, which have different densities. Slag phase pops up. The obtained ferrosilicon, containing ~ 50% Si, 9% Ca, 7% of the amount of rare earth elements, 3% Al, 2.5% Mg, the rest is iron, it falls down by gravity. It melts the aluminum foil gaskets, initiates combustion in the lower charge layer and interacts with the components of the intermediate layer. The combustion product of the lower charge layer is magnesium silicide Mg 2 Si. The intermediate layer provides both cooling of ferrosilicon to a temperature of 1400 ° C, and separation in time of the operations of synthesis of magnesium silicide and its subsequent dissolution in a ferrosilicon melt. Receive ~ 2.5 kg of iron-magnesium alloy composition Fe-46% Si-8% Ca-6% PZM-3% Al-10% Mg. The degree of transition of magnesium into an iron-magnesium alloy is 45%. Loss of magnesium in the gas phase is not more than 0.8%.

Пример 2. Процесс ведут в соответствии с условиями примера 1. Отличие заключается в том, что на нижний слой шихты, состоящий из смеси порошков оксида кремния 0,237 кг, ферросилиция 0,057 кг и магния 0,383 кг, при массовом отношении ферросилиция к магнию, равном 0,15:1, помещают промежуточный слой, состоящий из легкоплавкой смеси фторида кальция и оксида магния массой 0,033 кг (0,81% от массы верхнего слоя) при соотношении компонентов 1:0,20. Промежуточный слой обеспечивает охлаждение расплава ферросилиция до температуры 1200°С. Получают ~2,5 кг железо-магниевого сплава состава Fe-46%Si-8%Ca-6%PЗM-3%Al-10%Mg. Степень перехода магния в железо-магниевый сплав составляет 46%. Потери магния в газовую фазу составляют не более 0,5%.Example 2. The process is conducted in accordance with the conditions of example 1. The difference is that on the lower layer of the mixture, consisting of a mixture of powders of silicon oxide 0.237 kg, ferrosilicon 0.057 kg and magnesium 0.383 kg, with a mass ratio of ferrosilicon to magnesium equal to 0, 15: 1, an intermediate layer is placed, consisting of a low-melting mixture of calcium fluoride and magnesium oxide weighing 0.033 kg (0.81% of the mass of the upper layer) with a component ratio of 1: 0.20. The intermediate layer provides cooling of the ferrosilicon melt to a temperature of 1200 ° C. Get ~ 2.5 kg of iron-magnesium alloy composition Fe-46% Si-8% Ca-6% PZM-3% Al-10% Mg. The degree of transition of magnesium into an iron-magnesium alloy is 46%. Loss of magnesium in the gas phase is not more than 0.5%.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет повысить более чем в 2 раза (до 46%) степень перехода магния в железо-магниевый сплав при величине потерь магния в газовую фазу 0,5-0,8%.As can be seen from the above examples, the proposed method can increase more than 2 times (up to 46%) the degree of transition of magnesium into an iron-magnesium alloy with a magnitude of magnesium losses in the gas phase of 0.5-0.8%.

Claims (6)

1. Способ получения железомагниевого сплава на основе кремния, включающий формирование порошкообразной шихты из ферросилиция, оксидов и фторидов легирующих компонентов, в том числе магния, выплавку и легирование ферросилиция, охлаждение сплава и отделение шлака, отличающийся тем, что шихту формируют в виде трех расположенных друг над другом слоев, при этом выплавку и легирование ферросилиция ведут в верхнем слое, в промежуточном слое осуществляют предварительное охлаждение расплава легированного ферросилиция, а в нижнем слое шихты получают силицид магния, которым дополнительно легируют ферросилиций, причем расплав ферросилиция предварительно охлаждают до температуры, исключающей разложение силицида магния.1. A method of producing a silicon-based iron-magnesium alloy, comprising forming a powder mixture from ferrosilicon, oxides and fluorides of alloying components, including magnesium, smelting and doping of ferrosilicon, cooling the alloy and separating slag, characterized in that the mixture is formed in the form of three spaced apart above the other layers, while the smelting and doping of ferrosilicon are in the upper layer, in the intermediate layer, the melt of doped ferrosilicon is pre-cooled, and in the lower layer of the charge chayut magnesium silicide, which additionally doped ferrosilicon, ferrosilicon wherein the melt is pre-cooled to a temperature which excludes decomposition of magnesium silicide. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхний слой шихты содержит ферросилиций и магнетит, а в качестве легирующих компонентов шихты - алюминий, кальций, фториды редкоземельных элементов и магния.2. The method according to claim 1, characterized in that the upper layer of the charge contains ferrosilicon and magnetite, and as alloying components of the charge - aluminum, calcium, fluorides of rare earth elements and magnesium. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что легированный в верхнем слое шихты ферросилиций содержит магний в количестве не более 2,5% от массы ферросилиция.3. The method according to claim 2, characterized in that doped in the upper layer of the charge of ferrosilicon contains magnesium in an amount of not more than 2.5% by weight of ferrosilicon. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что промежуточный слой шихты содержит фторид кальция и оксид магния в массовом соотношении 1:0,15-0,20, при этом масса промежуточного слоя составляет 0,62-0,81% от массы верхнего слоя.4. The method according to claim 3, characterized in that the intermediate layer of the mixture contains calcium fluoride and magnesium oxide in a mass ratio of 1: 0.15-0.20, while the mass of the intermediate layer is 0.62-0.81% by weight top layer. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что нижний слой шихты содержит оксид кремния, ферросилиций и магний, при этом оксид кремния и магний берут в стехиометрическом соотношении, необходимом для получения силицида магния, и массовом отношении ферросилиция к магнию, равном 0,1-0,15:1.5. The method according to claim 4, characterized in that the lower layer of the mixture contains silicon oxide, ferrosilicon and magnesium, while silicon oxide and magnesium are taken in the stoichiometric ratio necessary to obtain magnesium silicide, and the mass ratio of ferrosilicon to magnesium equal to 0, 1-0.15: 1. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что предварительное охлаждение расплава ферросилиция ведут до температуры 1200-1400°С.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the preliminary cooling of the ferrosilicon melt is carried out to a temperature of 1200-1400 ° C.
RU2002131052/02A 2002-11-18 2002-11-18 Method of production of an iron-magnesium alloy on a base of silicon RU2230815C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002131052/02A RU2230815C1 (en) 2002-11-18 2002-11-18 Method of production of an iron-magnesium alloy on a base of silicon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002131052/02A RU2230815C1 (en) 2002-11-18 2002-11-18 Method of production of an iron-magnesium alloy on a base of silicon

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2230815C1 true RU2230815C1 (en) 2004-06-20
RU2002131052A RU2002131052A (en) 2004-06-27

Family

ID=32846408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002131052/02A RU2230815C1 (en) 2002-11-18 2002-11-18 Method of production of an iron-magnesium alloy on a base of silicon

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2230815C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГАРЯЕВ С.Г. и др. Условия силикотермического восстановления бария, кальция, магния и стронция при выплавке комплексных лигатур. Известия ВУЗов, Черная металлургия, №5, 1970, с.62-66. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2335564C2 (en) High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite
US4363657A (en) Process for obtaining manganese- and silicon-based alloys by silico-thermal means in a ladle
RU2244025C2 (en) Sintered agglomerates and method for producing the same
RU2329322C2 (en) Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite
RU2230815C1 (en) Method of production of an iron-magnesium alloy on a base of silicon
US3501291A (en) Method for introducing lithium into high melting alloys and steels
US3355281A (en) Method for modifying the physical properties of aluminum casting alloys
RU2719828C1 (en) Charge and electric furnace method of producing ferroboron with its use
RU2181784C1 (en) Metallothermic process for extracting rare-earth metals from their fluorides for producing alloys and charge for performing such process
RU2231570C1 (en) Method of preparing silicon-based iron-manganese alloy
US4375371A (en) Method for induction melting
JPH0641654A (en) Method for smelting magnesium
RU2102495C1 (en) Metallothermal reaction mixture
RU2164960C1 (en) Method of modifying agent production
KR101147648B1 (en) Magnesium alloy and manufacturing method thereof
EA012637B1 (en) Mixture for refining and modifying steel and cast iron
RU2237736C2 (en) Method of removing bismuth from molten lead by adding calcium/magnesium alloys
EP0246356B1 (en) Method for adding bismuth to steel in a ladle
RU2201991C2 (en) Method of production of zirconium alloying composition
RU2340694C2 (en) Method for aluminathermic receiving of carbon-bearing ligature for alloying of titanium alloy
RU2059010C1 (en) Hypoeutectic aluminum silicate alloys production method
RU2637735C2 (en) Method for producing low-carbon boiling steel
JP5066018B2 (en) Casting method
CA1243491A (en) Method of manufacturing a hydrogen-storing alloy
RU2035520C1 (en) Method for production of magnesium-calcium alloys

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091119