[发明专利]镧基稀土(镁)硅铁合金及其冶炼工艺

说明书

本发明涉及铁合金领域，特别涉及钢铁处理剂的稀土中间合金及其冶炼工艺。

我国富有稀土资源，在北方以包头稀土研制成功的稀土硅铁合金广泛用于处理钢铁。“稀土精矿渣电弧炉冶炼稀土中间合金”（申请号：85105958）是这种类稀土中间合金冶炼工艺的代表作。它以包头富铈精矿为原料，以硅铁作还原剂，在电弧炉中冶炼，间歇生产该合金。欧洲专利Ep-4819研究成功一种含镧铁合金，应用该合金作为铸铁处理剂，应用结果：镧比铈在铸件凝固时能更强烈地与放出的气体反应，从而更有效的清除铸件的缺陷（孔洞及层状碳化物等）。从江西寻乌的离子吸附型矿提取的是富镧（镧氧化物含量＞70%）混合稀土氧化物，它还具有低钛，低放射性比度等优点。如何利用这一宝贵资源生产出富镧稀土（镁）硅铁合金是一个重要的课题。

本发明的目的在于以富镧稀土氧化物、硅石、钢屑为原料，研制镧基稀土（镁）硅铁合金，并设计出利用碳还原一步法连续冶炼该合金的工艺。

本发明的目的采用如下方案实现：

本发明的镧基稀土（镁）硅铁合金的成份设计为（重量%）：

RE（La₂O₃70～90%） Mg Si Mn Ca Ti Fe

5～50  0～20  30～50  ≤4  ≤5  ≤2  余量

冶炼本发明的合金的工艺为：

本发明的冶炼工艺采用碳热法还原冶炼，用焦碳作还原剂，还原二氧化硅形成硅铁，再以硅铁为还原剂，从镧基稀土氧化物中还原制取镧基稀土硅铁合金，两步还原过程均在矿热炉中同时进行，因此可称为一步法连续生产工艺。反应按下式进行：

（2）式的产物再循环到反应（1），如此反应能连续进行，不断由原料还原成稀土硅铁合金。

具体工艺流程如下（本发明均采用重量%）：

1、原料准备：

a.稀土氧化物精矿：其中PE₂O₃≥85%，La/RE≥0.85

其中各种杂质元素要求＜0.5%。把富镧稀土氧化物与粘结剂（玻璃和/或糖浆）按1∶0.2～0.5配比制成20～60毫米球，再于200°±50烘干1～3小时或自然干燥，制得球状物。

b.焦炭：C＞80%，经破碎，筛分粒度3～10毫米。

c.钢屑：Fe≥98%，经去杂质，加工使长度L≤100毫米。

d.硅石：SiO₂≥98%，经破碎，筛洗，粒度达30～60毫米。

2、配料：

把富镧稀土氧化物与硅石，钢屑，焦炭按一定的配比混合均匀，其配料比为（重量比）：

稀土氧化物∶硅石∶钢屑∶焦碳∶镁＝10～85∶90～125∶15～40∶50～110∶0～30

3、冶炼：

把混合均匀的原料连续加入矿热炉中，由三相电极供电，用焦碳与硅石反应，生成的硅（铁），再与稀土氧化物反应生成稀土硅铁合金，反应区的温度保持在1200°～1400℃，反应1～5小时，出炉一次。

4、铸锭：

注意控制铸锭厚度在100毫米范围内，并及时冷却。

5、冲镁与铸锭：

如生产镧基稀土镁硅铁合金，金属镁的粒度控制在10毫米以下，将刚出炉的稀土硅铁冲入盛镁粉罐内，再进行搅拌，浇铸锭厚控制在100毫米以下。

图面说明：

附图为本发明冶炼工艺流程图。

下面结合实施例与附图进一步说明本发明。

实施例1

矿热炉型号：1800KVA，炉膛直径为3100毫米，炉膛深度1400毫米，电极直径500毫米，反应区在三电极之间。

生产典型牌号FeSiRE24，原料配比（重量比）为：

镧基稀土氧化物∶硅石∶钢屑∶焦炭＝43∶118∶28∶55。

原料混匀后连续加入矿热炉中，搅拌均匀，于1300℃±50℃反应3小时，出铁，铸锭，精整，入库。

化学分析产品的化学成分如下（重量%）：

RE       Mg     Si    Ca    Mn    Cr    P    C     Ti    Fe