0 前言

钇基重稀土硅铁合金采用我国南方独特的离子型稀土矿提取的重稀土氧化物或氢氧化物(Y₂O₃≥ 50 %)为原料, 加入硅铁、碳化钙等复合还原剂在三相电弧炉中熔炼而成。同时通过不同的料比配入, 也可生产出不同级别和品位的合金。但该产品品种单一, 价格较高。而以此为原料, 在熔炼炉中分别添加镁、铜、铝等金属炼制出重稀土硅铁镁合金、镁铜合金、铝合金等, 则可使产品多样化、系列化。这类合金价格较低, 是抗球化衰退能力显著的球化剂^[1], 在工业中应用, 有一定的经济效益, 具有推广应用前景。

1 熔炼部分 1.1 熔炼原料

取合金中按TR₂O₃约10 %~25%计的钇基重稀土硅铁合金(稀土金属以氧化物计, 下同), 密度: 3.9g/cm³, 熔点:1 390℃, 其主要化学成分见表 1。

金属镁(Mg:98.9%)、金属铜(Cu:99.0 %)、金属铝(Al:95.0%)、硅铁(Si ≥75%)、铁块(Fe:96 %)等原料均为2~5cm块料。

1.2 熔炼设备

使用GW-0.15型中频无铁芯感应炉, 工作温度1 600℃, 额定容量150 kg, 额定功率110 kW。

1.3 熔炼工艺流程

试制工艺流程见图 1所示。

1.4 配料

按产品的要求, 将各原料以重量比进行配料, 炼制多品种稀土硅铁合金的原料配比情况见表 2。

1.5 熔炼操作步骤

启动中频炉, 使用小电流低电压, 炉温升至一定温度后, 依次加入硅铁、钇基合金、铁块、铜、铝、镁在出炉前10min左右采用压入法加入。再将电流升至240A, 电压升至400V, 熔炼温度达1 300℃, 熔炼时间为80min左右。出炉前, 将合金适度搅匀后, 注入合金模中, 冷却后进行渣金分离, 后称重取样。

1.6 熔炼主要工艺条件 1.6.1 合金的化学成分

炼制的多品种合金, 其主要化学成分和合金元素的收率结果见表 3。

1.6.2 熔炼温度

多品种合金的熔炼, 温度起至关作用。温度低, 炉料未呈熔融状态, 粘度增大, 流动性差。温度过高, 物料烧损大, 有价元素收率低。因此, 根据实践经验及参考相关资料, 炉温控制在1 300 ℃为宜, 其炉料熔融均匀, 有利搅拌和注模, 烧损偏析少。

1.6.3 熔炼时间

确定功率后, 熔炼时间与炉温呈正比关系。时间短, 炉温不够。在正常生产实践中, 确定炉温可适当增减时间, 以每炉80min左右为宜。

1.6.4 金属镁的加入方法

金属镁密度较小, 蒸汽压高。为减少烧损, 提高吸收率, 在注模前10min左右将镁压入炉料中并进行适度搅拌, 待镁分布均匀后出炉。

2 结语

(1) 将配制好的各炉料, 在中频炉中熔炼, 控制温度为1 300℃, 镁在注模前10min左右用压入法加入并进行适度搅拌。产品烧损少, 分布均匀, 质量好。

(2) 炼制的重稀土镁硅铁合金, TR₂O₃平均含量为8.9%, 镁平均含量为7.4%, 镁铜合金中镁平均含量为9.81%, 铜平均含量为27.54%, 产品均能达到要求, 质量稳定, 设备运作正常。所用原料TR₂O₃品位在10%~25 %, 该生产线具年产约60 t合金的能力, 产品扩大了不同层次和行业的应用领域。

(3) 多品种钇基重稀土硅铁合金与钇基重稀土硅铁合金相比, 其单位成本可降低30%~40%, 具有较好的经济效益和社会效益。