RU1791462C - Charge for extra-furnace production of magnetic alloys with rare-earth metals - Google Patents

Abstract

Использование: дл  производства магнитных сплавов или лигатур, содержащих редкоземельные металлы, которые могут быть использованы дл  производства высокоэнергетических посто нных магнитов. Сущность изобретени : шихта, мас.%: фториды РЗМ 36-58; фториды железа 10-31; металлический кальций 22-26; флюсующа  добавка 6-15. 1 табл.Use: for the production of magnetic alloys or alloys containing rare earth metals, which can be used to produce high energy permanent magnets. SUMMARY OF THE INVENTION: Batch, wt.%: REM 36-58 fluorides; iron fluorides 10-31; metallic calcium 22-26; fluxing agent 6-15. 1 tab.

Description

Изобретение относитс  к получению сплавов и лигатур, содержащих редкоземельные металлы, которые могут использоватьс  дл  производства высоко- энергетических магнитов.The invention relates to the production of alloys and alloys containing rare earth metals that can be used to produce high energy magnets.

Известна шихта, используема  в каль- циетермическом способе получени  магнитных сплавов с редкоземельными металлами и содержаща  фториды РЗМ, порошок ме- таллического железа и хлорид кальци  1. В этом случае процесс .провод т в атмосфере инертного газа при температуре 750- 1000°С с выдержкой 1 час. Недостатками указанного процесса  вл ютс :A known mixture used in the calcethermic method for producing magnetic alloys with rare-earth metals and containing rare-earth metals fluorides, metal iron powder and calcium chloride 1. In this case, the process is carried out in an inert gas atmosphere at a temperature of 750-1000 ° C with exposure 1 hour. The disadvantages of this process are:

- 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;- the need to heat the entire volume of the mixture to high temperatures, for a long time, which entails increased energy consumption and a short service life of the reaction crucibles;

- использование сложного и дорогосто щего вакуумного печного оборудовани .- the use of complex and expensive vacuum furnace equipment.

Наиболее близкой к предлагаемому по своей технологической сущности  вл етс  шихта, используема  дл  осуществлени  внепечного кальциетермического0получени  сплавов РЗМ-железо и РЗМ-железобор 2. В данном случае в качестве исходных материалов при составлении шихты используют стружку металлического кальци , фториды РЗМ и фторид железа при следующем соотношении компонентов, мае.:Closest to the technological essence of the invention is a mixture used for the extra-furnace calcothermic production of REM-iron and REM-ironboron 2. Alloys in this case, calcium metal chips, REM fluorides and iron fluoride are used as starting materials in the preparation of the charge in the following ratio components, May .:

Фторид РЗМ18-35 Фторид железа 35 - 43 Металлический кальций 27- 33 Фторид железа  вл етс  подогревающей добавкой, т.к. в результате его реакции с кальцием выдел етс  большое количество тепла, которое обеспечивает разогрев шихты до температуры не ниже 1800°С в полное расплавление и разделение металлической и шлаковой фаз. Плавки провод т в герметически закрытых реакторах в медных или стальных, футерованных фторидом кальци RZM18-35 fluoride Iron fluoride 35 - 43 Calcium metal 27-33 Iron fluoride is a heating additive because As a result of its reaction with calcium, a large amount of heat is generated, which ensures heating of the mixture to a temperature of at least 1800 ° C in complete melting and separation of the metal and slag phases. The melts are carried out in hermetically sealed reactors in copper or steel, lined with calcium fluoride.

VIVI

ОABOUT

ЈЈ

ONON

N3N3

тигл х. Масштаб плавок составл л менее 1 кг по слитку. Извлечение РЗМ. в слитки достигало 87-94%. Полученные после восстановлени  слитки подвергаютс  рафинировочному переплаву дл  удалени  шлаковых включений.crucible x. The scale of the heats was less than 1 kg per ingot. REM extraction. ingots reached 87-94%. The ingots obtained after reduction are subjected to refining to remove slag inclusions.

Основными недостатками данной ших-. ты  вл ютс :The main disadvantages of this sheikh-. you are:

- недостаточно высокое извлечение РЗМ слиток;.- insufficiently high extraction of rare-earth metals ingot ;.

-необходимость проведени  дополнительного переплава полученных слитков с целью удалени  шлаковых включений и примеси кальци . .:,-the need for additional remelting of the obtained ingots in order to remove slag inclusions and calcium impurities. .:,

Целью предлагаемого изобретени   вл етс  пбвышение степени извлечени  РЗМ и уменьшение количества кальци  и шлакб- выхвключений в слитка. . у; .. : ; - Указанна  цель Достйгаётсй путём дополнительного введени  в состав шихты флюсующей добавки при следующем соотношении компонентов (в % масс.): Фторид.РЗМ36-58 Фторид железа 10-31 Металлический кальций 22-26 Флюсующа  добавка Остальное. Введение в состав шихты флюсующей добавки позволит: понизить удельный тепловой эффект процесса за счет введени  балласта, и понизить температуру шлаковой фазы в результате образовани  легкоплавких составл ющих,The aim of the invention is to increase the degree of extraction of rare-earth metals and to reduce the amount of calcium and slag inclusions in the ingot. . y; ..:; - The specified goal is achieved by additionally introducing into the mixture a fluxing additive in the following ratio of components (in wt%): Fluoride. RZM36-58 Iron fluoride 10-31 Metallic calcium 22-26 Fluxing additive The rest. The introduction of a fluxing additive into the mixture will allow: to reduce the specific thermal effect of the process by introducing ballast, and to lower the temperature of the slag phase as a result of the formation of low-melting components,

Учитыва , что температура плавлени  Сплава РЗМ-железо с содержанием 15-40% железа составл ет 800-1200°С, а темпера- тура плавлени  .шлака, содержащего 10- 30% масс, флюсующей добавки - 1000 - 1200°С, осуществление внепечного процесса возможно при температуре 1400-1500°С. Это обсто тельство позвол ет: - получать более богатый по РЗМ сплав за счет снижени  содержани  фторида же- лёза вШ«хтё;:...-;... .....-,.. . %он;йзит;ьбтстаточное содержание в слитках кальци  и шлаковых включений (CaF2) за счет их растворени  во флюсующих добавках, улучшить раздёл ёйие на границе ; металл-шлак и., как результат этого, повы- CMffc степень извлечени  РЗМ.Taking into account that the melting temperature of the REM-Iron Alloy with a content of 15-40% iron is 800-1200 ° C, and the melting temperature of the slag containing 10-30% by mass, the fluxing additive is 1000-1200 ° C, the process is possible at a temperature of 1400-1500 ° C. This circumstance makes it possible: - to obtain an REM-rich alloy due to a decrease in the content of iron fluoride in W "htt;; ... ...; ... .....-, ... % he; yzit; a sufficient content of calcium and slag inclusions (CaF2) in ingots due to their dissolution in fluxing additives, improve separation at the border; metal-slag and., as a result of this, increased CMffc REM recovery.

Известно использование флюсующих добавок д/«  енШйнй  Гемпературы плавлений шлаков и рафинировани 1 сплавов при осуЩё с подводом тепла извне. Дл  внепечных процессов, гдр температура развиваетс  за счет энер- гйи,: выдел ющейб  § результате химических реакций, а тем более С целью понижений этой температуры, применение таких добавок нам неизвестно. Это даетIt is known to use fluxing additives for the "Young Shin" Hemperature of slag melting and refining of 1 alloys when carried out with heat supply from the outside. For out-of-furnace processes, where the temperature develops due to energy: secreting as a result of chemical reactions, and even more so in order to lower this temperature, the use of such additives is unknown to us. This gives

право утверждать, что предлагаемые отличи  существенны.the right to assert that the proposed differences are significant.

Следует отметить, что в качестве фторидов редкоземельных металлов используют,It should be noted that, as rare earth metal fluorides,

как фториды индивидуальных РЗМ (неодим, празеодим, тербий, диспрозий, церий, эрбий , самарий, гадолиний, европий, гадоли-. ний) так и их смеси в любом соотношении. Фторид железа может примен тьс  в видеfluorides of individual rare earth metals (neodymium, praseodymium, terbium, dysprosium, cerium, erbium, samarium, gadolinium, europium, gadolinium) and their mixtures in any ratio. Iron fluoride can be used as

дифторида или трифторида, или в виде ихdifluoride or trifluoride, or in the form of them

смеси. Флюсующей добавкой могут служитьmixtures. Fluxing agent can serve

фториды кальци  и магни , фториды магни calcium and magnesium fluorides, magnesium fluorides

и лйти Г -..,- . .: . -.- - : :and let G - .., -. .:. -.- -::

Введение флюсующей добавки снижаетThe introduction of a fluxing agent reduces

тепловой эффект реакции, свод  к мийиму- му возможность выброса шихты, а образующиес  легкоплавкие, шлаки позвол ютthe thermal effect of the reaction, minimizing the possibility of the charge being ejected, and the resulting low-melting, slags allow

получать хорошее отделение слитка за счет полного разделени  фаз металл-шлак, чтоget good separation of the ingot due to the complete separation of the metal-slag phases, which

повышает извлечение РЗМ. Флюсующа  добавка также хорошо раствор ет в себе кальций и шлаковые включени , что понижает содержание последних в слитках.increases REM extraction. The fluxing additive also dissolves calcium and slag inclusions well, which lowers the content of the latter in ingots.

/Примеры: В укрепленно-лабораторном масштабе были проведены экспериментальные плавки на получение лигатур РЗМ-железо при различных соотношени х компонентов шихты. В качестве флюсующей добавки использовалс  CaCte. Параллельно была проведена плавка на шихте, отвечающей по составу прототипу. Составы исходной шихты и результаты экспериментов приведены в таблице./ Examples: On a reinforced laboratory scale, experimental melts were carried out to obtain rare-earth metal alloys at different ratios of the components of the charge. CaCte was used as a fluxing agent. In parallel, melting was carried out on a charge corresponding to the composition of the prototype. The compositions of the initial charge and the experimental results are shown in the table.

Из данных таблицы видно, что снижение содержани  фторидов РЗМ в шихте ни: же 36% масс, приводит к понижению концентрации РЗМ в сплаве (ниже 60% масс.) и увеличению температуры плавлени  сплава ( 1200°С). Кроме того, соответственно увеличиваетс  температура процесса за счет увеличени  концентрации фторида железа. Все это отрицательно сказываетс  на извлечении РЗМ в слиток и проводит к выбросам шихты (опыт 1). .It can be seen from the table that a decrease in the concentration of rare-earth metals in the mixture: 36% by mass, leads to a decrease in the concentration of rare-earth metals in the alloy (below 60% by mass) and an increase in the melting point of the alloy (1200 ° C). In addition, the process temperature is correspondingly increased by increasing the concentration of iron fluoride. All this negatively affects the extraction of rare-earth metals into the ingot and leads to the emission of the charge (experiment 1). .

Увеличение содержани  фторидов РЗМ в шихте свыше 58% масс, (опыт 2) наоборот чрезмерно понижает тепловой эффект процесса . В результате наблюдаетс  плохое отделение металла от шлама и загр знениеAn increase in the content of rare-earth metals fluorides in the charge over 58% of the mass, (experiment 2), on the contrary, excessively reduces the thermal effect of the process. As a result, poor separation of metal from sludge and contamination are observed.

металла шлаковыми включени ми. Аналогичное  вление можно наблюдать и в случае недостаточного количества фторида железа в шихте (опыт 5), При увеличении содержани  фторида железа 31% масс., привод щее к увеличению температуры процесса (опыт 6) происход т выбросы шихты и понижение показател  по извлечению РЗМ в слиток.metal by slag inclusions. A similar phenomenon can be observed in the case of insufficient amount of iron fluoride in the charge (experiment 5). With an increase in the content of iron fluoride 31% by mass, leading to an increase in the temperature of the process (experiment 6), the charge is released and the rate of REM extraction to the ingot decreases .

Большое вли ние на показатели процесса оказывает содержание в шихте кальци . В случае недостатку кальци  (опыт 9) извлечение РЗМ падает, а в случае большого избытка (опыт 10) его содержание в сплаве чрезмерно увеличиваетс .The calcium content in the mixture has a great influence on the process indicators. In the case of calcium deficiency (experiment 9), the recovery of rare-earth metals decreases, and in the case of a large excess (experiment 10), its content in the alloy increases excessively.

Таким образом из приведенных данных следует, что предлагаемый способ, по сравнению с прототипом позволит:Thus, from the above data it follows that the proposed method, in comparison with the prototype will allow:

1. Повысить степень извлечени  РЗМ в слиток, : :...; - /; .: .;; V ; 1. To increase the degree of extraction of rare-earth metals into the ingot:: ...; - /; .:. ;; V;

2. Значительно снизить содержание в слитках примеси кальци  и шлаковых включений .2. Significantly reduce the content of calcium impurities and slag inclusions in ingots.

Предлагаемый состав шихты позвол ет добитьс  следующих преимуществ по сравнению с прототипом:.;: - The proposed composition of the mixture allows to achieve the following advantages compared to the prototype:.;: -

-значительно увеличить масштаб n/ia- вок; ....-.. :- . - . .-:. ;. .,.:; .. -./ : .-;: ..., -Significantly increase the scale of n / ia-wok; ....- ..: -. -. .- :. ;. .,.:; .. -. /: .- ;: ...,

. проводить плавки на воздухе в чугунных или графитовых тигл х, исключив из технологии использование герметичных ре- акторов; - . .. ;- . ; ..; .. ; ; . to conduct melting in air in cast iron or graphite crucibles, eliminating the use of pressurized reactors from the technology; -. ..; -. ; ..; ..; ;

- понизить остаточное содержание в слитках примесей кальци  и шлаковых включений;- reduce the residual content in ingots of calcium impurities and slag inclusions;

- повысить извлечение РЗМ в слиток.- increase the extraction of rare-earth metals into the ingot.

Claims (1)

Формула изобретени  , Шихта дл  внепечного получени  магнитных сплавов с редкоземельными металлами , включающа  фториды РЗМ, фторид железа и металлический кальций, от л ича- ю щ а   с   тем, что, с целью повышени  степени извлечени  РЗМ и уменьшени  количества кальци  и шлаковых включений в слитках, она дополнительно содержит флюсующую добавку при следующем соотнош ний компонентов, мас.%:The formula of the invention, The mixture for the extra-furnace production of rare-earth magnetic alloys, including rare-earth metals fluorides, iron fluoride and metallic calcium, with the aim of increasing the recovery of rare-earth metals and reducing the amount of calcium and slag inclusions in ingots , it additionally contains a fluxing additive in the following ratios of components, wt.%: Фторид РЗМ36-58 Фторид железа 10-31/ Металлический кальций 2.2-26 Флюсующа  V:: : :; i: добавка ОстальноеFluoride RZM36-58 Iron fluoride 10-31 / Metallic calcium 2.2-26 Fluxing V ::::; i: additive rest