DD260521A1

DD260521A1 - Verfahren zur herstellung von aluminium-silizium-legierung mit einem gehalt an silizium von 2 bis 22 masse

Info

Publication number: DD260521A1
Application number: DD87300902A
Authority: DD
Inventors: Viktor S Shusterov; Vadim P Ivchenkov; Vladimir A Gorbunov; Anatoly N Malenkikh; Vladimir N Senin; Elena L Lukina; Vladimir V Volkov; Fedor K Teplyakov
Original assignee: Vni Pi Aljuminievoi Magnievoi
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1988-09-28
Also published as: AU584771B2; DE3684480D1; EP0283517B1; JPH01501008A; EP0283517A1; NO882211L; IN166791B; CN1011045B; RO101829B1; CN87102446A; AU6726487A; EP0283517A4; WO1988002409A1; NO882211D0

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie von NE-Metallen und Legierungen und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Ma.-%. Erfindungsgemaess wird nach einer ersten Variante des erfindungsgemaessen Verfahrens das kristalline Silizium der Fraktion von 20 bis 50 mm im fluessigen Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 820C aufgeloest unter Vermischen in einem Strahlungsofen, wobei eine Aluminium-Silizium-Schmelze anfaellt. Dabei wird gleichzeitig das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm mit einem Inertgasstrahl unter die Schmelzebene eingefuehrt. Die zweite Variante des Verfahrens besteht in der gemeinsamen Aufloesung der genannten Fraktionen des Siliziums im fluessigen Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 820C unter Vermischen in einem Strahlofen, wobei die Siliziumfraktion von 0,3 bis 1,0 mm vor der Aufloesung mit dem Bariumchlorid und einem Flussmittel zusammengepresst wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie von NE-Metallen und Legierungen, und insbesondere auf Verfahren der Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Ma.-%. Die genannte Legierung läßt sich für die Herstellung von Formguß für den Bedarf der Kraftfahrzeug-, Auto- und Traktorenindustrie sowie für die Herstellung von Konsumgütern verwenden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis22Ma.-%, das darin besteht, daß man Tonerde und Silizium der getrennten Zerkleinerung aussetzt. Man bereitet aus kohlenstoffhaltigem Stoff und der zerkleinerten Tonerde und dem zerkleinerten Silizium ein Beschickungsgut, wobei die genannten Komponenten in berechneten Mengen eingesetzt werden. Dann werden aus dem Beschickungsgut Brikette hergestellt, die einem Erzreduktionselektroofen aufgegeben werden. Durch die Reduktion des Beschickungsgutes erhält man primäre Aluminium-Silizium-Legierung. Im weiteren erfolgt die Raffination der hergestellten Legierung von nichtmetallischen Einschlüssen und ihre Verarbeitung zu Aluminium-Silizium-Konstruktionslegierungen (I.A.Troitsky, V.A.Zheleznov „Metallurgia aluminia", veröffentlicht 1977, Verlag „Metallurgia", Moskau, S.368-375).

Zu den Nachteilen des genannten Verfahrens gehören der niedrige Verwertungsgrad von Silizium und die niedrige Qualität der hergestellten Legierung infolge eines erhöhten Gehaltes von nichtmetallischen Einschlüssen in derselben. Die Prozeßführung gemäß dem genannten Verfahren geht mit einem hohen Grad der Schlackenbildung und mit wesentlichen Wärmeverlüsten für die Schlackenbildung (bis zu 10%) einer. Das Verfahren besteht aus mehreren Stufen und bedarf eines großen Stromverbrauchs.

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehaltan Silizium von 2 bis22Ma.-%, das darin besteht, daß die Trennung des zerkleinerten kristallinen Siliziums in Fraktionen mit der Abnahme einer Fraktion von 20 bis 50 mm und einer Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm (die letzte Fraktion wird weggeworfen) und die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm im flüssigen Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 820⁰C in einem Strahlungsofen unter Vermischen mit Anfallen von Aluminium-Silizium-Schmelze erfolgen (M.B.AItman, A.A. Lebedev, M.V.Chukhrov „Plavka i litje legkich splavov" [Schmelzen und Gießen von Leichtlegierungen], veröffentlicht 1969, Verlag „Metallurgia", [Moskau], S. 270-271).

Das beschriebene Verfahren gewährleistet die Erreichung eines erhöhten Grades der Verwertung von Silizium sowie die Herstellung einer Legierung mit guter Qualität infolge eines erniedrigten Gehaltes an nichtmetallischen Einschlüssen in derselben (Aluminiumoxid und Wasserstoff). Außerdem ermöglicht es dieses Verfahren, den Grad der Schlackenbildung zu senken. Das Verfahren ist technologisch leicht ausführbar und bedarf keines großen Stromverbrauchs. Bekannt ist, daß bei der Zerkleinerung des kristallinen Siliziums die Fraktion von 20 bis 50mm eine durchschnittliche Ausbeute von 95% und die Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm eine durchschnittliche Ausbeute von 4,5% aufweist. Gemäß diesem Verfahren wird das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0mm fürdie Herstellung der Aluminium-Silizium-Legierung nicht verwendet, was einen Verlust an defizitärem Rohstoff verursacht.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Entwicklung eines solchen Verfahrens zur Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Ma.-%, das es ermöglichte, kristallines Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm zu verwenden und dadurch den Verlust an defizitärem Rohstoff zu vermeiden sowie die Qualität der hergestellten Legierung zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Ma.-% die Bedingungen der Prozeßführung der Auflösung des kristallinen Siliziums so zu verändern, daß die Möglichkeit geschaffen wird, kristallines Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,Qmm zu verwenden und dadurch den Verlust an defizitärem Rohstoff zu vermeiden sowie die Qualität der hergestellten Legierung zu verbessern.

In Übereinstimmung mit dem genannten Ziel und der Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß ein Verfahren (seine erste Variante) für die Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Ma.-% vorgeschlagen wird, das die Trennung des zerkleinerten kristallinen Siliziums in Fraktionen mit Abnahme einer Fraktion von 20 bis 50 mm und einer Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm und die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm im flüssigen Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 820⁰C in einem Strahlungsofen unter Vermischen mit Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze vorsieht, wobei man, erfindungsgemäß, gleichzeitig mit der Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm in einer Menge von 3 bis 10%, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschickung des kristallinen Siliziums, mit einem Inertgasstrahl unter die Schmelzeebene einführt. Entsprechend dem genannten Ziel und der Aufgabe besteht die Erfindung auch darin, daß ein Verfahren (seine zweite Variante) zur Herstell ung einer Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehaltan Silizium von 2 bis 22 Ma.-% vorgeschlagen wird, das die Trennung des zerkleinerten kristallinen Siliziums in Fraktionen mit der Abnahme einer Fraktion von 20 bis 50 mm und einer Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm und die Auflösung des kristallinen Silizium der Fraktion von 20 bis 50 mm im flüssigen Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 82O⁰C in einem Strahlungsofen unter Vermischen mit Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze vorsieht, wobei man erfindungsgemäß die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm zusammen mit dem kristallinen Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm bei einem Massenverhältnis der Fraktionen von 80-85:20-15 durchführt, wobei man das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm vor der Auflösung mit Bariumchlorid und einem Flußmittel auf der Grundlage von Natrium- und Kaliumchioride bei einem Massenverhältnis des kristallinen Siliziums der Reaktion von 0,3 bis 1,0mm um Bariumchlorid und zum Flußmittel gleich 7:1 bis 2:1-3 zusammenpreßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren (seine beiden Varianten) ermöglicht es, das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm zu verwenden, wodurch der Verlust an defizitärem Rohstoff vermieden wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es außerdem, eine Legierung mit einer besseren Qualität infolge eines erniedrigten Gehaltes an nichtmetallischen Einschlüssen in derselben (Aluminiumoxid und Wasserstoff) herzustellen.

Durch die Einführung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis 1,0mm mit dem Inertgasstrahl unter die Schmelzeebene bei der gleichzeitigen Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm (erste Variante des Verfahrens) wird die Vergrößerung der Verweilezeit der feinen Siliziumfraktion im Schmelzevolumen erreicht, das heißt, daß die Zeit für die Auflösung derfeinen Fraktion in der Schmelze ausreichend wird, bevor sie es schafft, an die Oberfläche aufzuschwimmen. Das Inertgasfördert außerdem beim Eintreffen in die Schmelze die Entfernung von nichtmetallischen Einschlüssen (Wasserstoff und Aluminiumoxid) aus der Schmelze.

Dadurch, daß man das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm mit Bariumchlorid und Flußmittel (zweite Variante des Verfahrens) zusammenpreßt, erhält man zusammengepreßtes Material, dessen Dichte über die Dichte der Schmelze liegt, was das Aufschwimmen der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm an die Oberfläche der Schmelze ausschließt. Hierdurch wird es rr\öglich, die gemeinsame Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm und der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm durchzuführen. Das Vorhandensein eines Flußmittels in der Zusammensetzung des zusammengepreßtem Materials ermöglicht es, den Gehalt an Wasserstoff und Aluminiumoxid in der Aluminium-Silizium-Schmelze zu verringern. In der Praxis der Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierungen mit einem Gehaltan Silizium von 2 bis 22 Ma.-% wurde festgestellt, daß die Fraktion des kristallinen Siliziums mit einer Teilchengröße von 20 bis 50 mm für die Prozeßführung als besonders optimal erscheint, da dabei der minimale Verlust an Silizium bei seiner Auflösung zu verzeichnen ist. Wie oben erwähnt, weist die Fraktion des kristallinen Siliziums von 20 bis 50 mm bei seiner Zerkleinerung eine durchschnittliche Ausbeute von 95% und die Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm eine durchschnittliche Ausbeute von 4,5% auf.

Früher wurde die Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm für die Herstellung einer Aluminium-Silizium-Legierung nicht verwendet, was den Verlust an defizitärem Rohstoff verursachte. Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Silizium-Legierung unter Einsatzder Fraktion von 0,3 bis 1,0mm vor.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Auflösung des kristallinen Siliziums im flüssigen Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 82O⁰C vorgesehen. Die genannte Temperatur der Auflösung ist auf die Spezifik der Fahrweise des Strahlungsofens und auf die Bedingungen der Prozeßführung der Herstellung der Legierung in dem Ofen zurückzuführen. Gemäß der ersten Variante des Verfahrens führt die Einführung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm in einer Menge unter 3%, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschickung des Siliziums, mit dem Inertgasstrahl zu einem niedrigen Grad der Auslastung von Ausrüstungen, und die Einführung der genannten Fraktion in einer Menge über 10%, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschickung des Siliziums, führt zu einem großen Verbrauch von inertem Trägergas. Gemäß der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Fraktion des kristallinen Siliziums von 20 bis 50 mm und die Fraktion von 0,3 bis 1,0mm bei ihrem Massenverhältnis gleich 80 bis 85:20 bis 15 eingesetzt. Die Verwendung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis 1,0mm in einer Menge über die obere Grenze in dem genannten Verhältnis hinaus ist nicht zweckmäßig, weil das zur Notwendigkeit führt, die Menge des Bariumchlorids, das beim Zusammenpressen mit der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm und mit dem Flußmittel eingesetzt wird, zu vergrößern, was seinerseits zu einer unerwünschten

Vergrößerung der Zähflüssigkeit der Schmelze führt. Die Verwendung des kristallinen Siliziums der Fraktionvon 0,3 bis 1,0mm in einer Menge unter der unteren Grenze in dem genannten Verhältnis wird nicht empfohlen, da dabei spürbar die Effektivität der Prozeßführung beeinträchtigt wird. .

Gemäß derzweiten Variante der vorgeschlagenen Erfindung wird das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0mm mit Bariumchlorid und einem Flußmittel in einem Masseverhältnis gleich 7:1 bis 2:1 bis 3 zusammengepreßt. Die Wahl der unteren Grenze für das Bariumchlorid und für das Flußmittel wird dadurch bedingt, daß dabei eine minimale Dichte des zusammengepreßten Materials erreicht wird, die die Dichte des flüssigen Aluminiums übersteigt (γ-, = 2,4g/cm³, γ₂ = 2,48g/ cm³, worin γ-ι —die Dichte des flüssigen Aluminiums ist und γ₂ — die Dichte des zusammengepreßten Materials ist. Die obere Grenze für das Bariumchlorid und Flußmittel in dem genannten Verhältnis wird dadurch bestimmt, daß eine weitere Steigerung des Gehaltes an Bariumchlorid und an Flußmittel zu einer unerwünschten Vergrößerung der Zähflüssigkeit der Schmelze und zu unproduktivem Verbrauch an Flußmittel führt.

Gemäß der ersten Variante wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehaltan Silizium von 2 bis 22 Ma.-% wie folgt ausgeführt.

Man fraktioniert das zerkleinerte kristalline Silizium in Fraktionen von 20 bis 50mm und von 0,3 bis 1,0mm, wonach man die Fraktion von 20 bis 50 mm in einen Strahlungsofen aufgibt. Dann wird in den Ofen die erforderliche Menge des flüssigen Aluminiums bei einer Temperatur von 780 bis 82O⁰C eingegossen. Man führt die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm im flüssigen Aluminium bei der genannten Temperatur und unter Vermischen mit Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze durch. Das Vermischen kann beispielsweise unter Einsatz von Zentrifugalpumpen der „Carborundum"-Firma (USA), von Gasdynamopumpen und von elektromagnetischen Mischvorrichtungen (A. D.Andreev, V. B.Gogin, G. S. Makarov „Hochleistungsschmelzen von Aluminiumlegierungen", veröffentlicht 1980, Verlag „Metallurgie" [Moskau], S. 89-95) erfolgen.

Gleichzeitig mit der Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm wird das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm in einer Menge von 3 bis 10%, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschickung des Siliziums, mit einem Strahl von Inertgas, beispielsweise Stickstoff, Argon, unter die Schmelzeebene eingeführt. Die Herausbildung des Strahls des Inertgases im Gemisch mit dem kristallinen Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0mm erfolgt in einem Wirbelschichtapparat. Bei der Einführung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm mit dem Inertgasstrahl unter die Schmelzeebene kommt es zur vollständigen Auflösung des Siliziums der genannten Fraktion infolge der Vergrößerung ihrer Verweiledauer im Schmelzevolumen.

Der Fertigkeitsgrad der herzustellenden Legierung wird durch die Ergebnisse einer Schnellanalyse nach Gehalt an Grundkomponenten der Legierung und der Beimengungen ermittelt, wonach man die fertige Legierung in Kokillen vergießt. Nach der zweiten Variante wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Ma.-% wie folgt durchgeführt.

Man fraktioniert das zerkleinerte kristalline Silizium in Fraktionen von 20 bis 50 mm und von 0,3 bis 1,0 mm. Danach wird das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm mit Bariumchlorid (Beschwerungsmittel) und mit einem Flußmittel auf der Grundlage von Natrium- und Kaliumchlorid bei einem Massenverhältnis des kristallinen Siliziums zum Bariumchlorid und zum Flußmittel gleich 7:1 bis 2:1-3 zusammengepreßt. Als Flußmittel kann man beispielsweise ein Gemisch verwenden, das sich aus 52 bis 57Ma.-% NaCI, 30 bis35Ma.-% KCI und 10 bis 15Ma.-% Na₂SiF₆ zusammensetzt. Dann wird in den Bestrahlungsofen das kristalline Silizium der Fraktion von 20 bis 50 mm und das hergestellte zusammengepreßte Material aufgegeben, das die Siliziumfraktion von 0,3 bis 1,0 mm enthält, dabei werden sie in einer solchen Menge aufgegeben, daß das Massenverhältnis der Siliziumfraktion von 20 bis 50mm zur Siliziumfraktion von 0,3 bis 1,0mm von 80-85:20-15 beträgt.

Danach wird in den Ofen die erforderliche Menge des flüssigen Aluminiums bei einer Temperatur von 780 bis 82O⁰C eingegossen und man führt die gemeinsame Auflösung des kristallinen Siliziums der beiden Fraktionen im flüssigen Aluminium bei der genannten Temperatur und unter Vermischen mit Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze durch. Unter solchen Bedingungen der Prozeßführung schafft es das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm, sich infolge der Vergrößerung seiner Verweiledauer im Schmelzevolumen aufzulösen.

Das genannte Vermischen erfolgt ähnlicherweise, wie in der ersten Variante des Verfahrens beschrieben wurde. Der Fertigkeitsgrad der herzustellenden Legierung wird durch die Ergebnisse einer Schnellanalyse nach den Gehalt an Grundkomponenten der Legierung und der Beimengungen bestimmt, wonach man die fertige Legierung in Kokillen vergießt.

Ausführungsbeispiele

Zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden nachstehende Beispiele für ihre konkrete Ausführung angeführt.

Beispiel 1 (erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens)

Man fraktioniert das zerkleinerte kristallme Silizium in Fraktionen von 20 bis 50mm und von 0,3 bis 1,0mm, wonach man die Fraktion von 20 bis 50 mm in einer Menge von 2 650 kg in einen Strahlofen mit einem Fassungsvermögen von 25000 kg, bezogen auf das flüssige Metall, aufgibt. Dann werden in den Ofen 22250 kg des flüssigen Aluminiums bei einer Temperatur von 800⁰C eingegossen. Man führt die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50mm im flüssigen Aluminium bei der genannten Temperatur und unter Vermischen mit dem Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze durch. Das Vermischen erfolgt unter Einsatz einer elektromagnetischen ,Mischvorrichtung.

Gleichzeitig mit der Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm wird das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm in einer Menge von 270kg (10%, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschickung des Siliziums) mit einem Stickstoffstrahl unter die Schmelzeebene eingeführt. Die berechnete Menge des Siliziums in der Schmelze beträgt 11,7Ma.-%.

Bei der Einführung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm mit einem Stickstoffstrahl unter die Schmelzeebene erfolgt die vollständige Auflösung des Siliziums der genannten Fraktion.

Der Fertigkeitsgrad der Legierung wird durch die Ergebnisse einer Schnellanalyse nach dem Gehalt an Grundkomponenten der Legierung und der Beimengungen ermittelt, wonach man die fertige Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 11,4Ma.-% in Kokillen vergießt.

Nachstehend sind Beispiele für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der ersten Variante in dem obengenannten Strahlungsofen in Tabelle 1 angeführt.

Tabelle 1

Nr. Gehaltder

des Beispiels Legierung,

an kristallinem Silizium, Ma.-%

Temperatur, bei der die Auflösung d. kristallinen Siliziums im

Aluminium erfolgt, ⁰C

Menge des kristallinen Inertgas Siliziums der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm, %, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschickung des kristallinen Siliziums

1	2	2	3	4	3	5
2	22	a) 780 b) 800 c) 820		3	Stickstoff
3	11	a) 780 b) 800 c) 820		3	Stickstoff
4	2	a) 780 b) 800 c) 820		5 10	Argon
CJ,	22	800	•a) b)	O Ol	Stickstoff
6	11	800	a) b)	5 10	Argon
7	800	a) b)	Stickstoff

Beispiel 1 (zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens)

Man fraktioniert das zerkleinerte kristalline Silizium in Fraktionen von 20 bis 50 mm und von 0,3 bis 1,0 mm. Dann wird das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0mm in einer Menge von 584kg mit 166,8kg Bariumchlorid und 250,2 kg Flußmittel zusammengepreßt (das Massenverhältnis der Siliziumfraktion mit dem Bariumchlorid und dem Flußmittel beträgt 7:2 bzw. 3). Das Flußmittel stellt ein Gemisch dar, das sich aus 52 Ma.-% NaCI. 34 Ma.-% KCI und 14Ma.-% Na₂SiF₆ zusammensetzt. Dann wird in den Strahlofen mit einem Fassungsvermögen von 25000 kg, bezogen auf das flüssige Metall, kristallines Silizium der Fraktion von 20 bis 50mm in einer Menge von 2336kg und das hergestellte zusammengepreßte Material, aufgegeben, das die Siliziumfraktion von 0,3 bis 1,0 mm enthält. Das Massenverhältnis der Siliziumfraktion von 20 bis 50 mm zur Siliziumfraktion von 0,3 bis 1,0 mm beträgt 80:20. Die berechnete Menge des Silizium in der Legierung beträgt 11,7Ma.-%. Dann gießt man 22250 kg flüssiges Aluminium in den Ofen bei einerTemperaturvon800°Cein und es wird die gemeinsame Auflösung des kristallinen Siliziums beider Fraktionen in flüssigem Aluminium bei der genannten Temperatur und unter Vermischen mit dem Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze durchgeführt. Unter solchen Bedingungen der Prozeßführung schafft es das Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm, infolge der Vergrößerung seiner Verweiledauer im Schmelzevolumen sich aufzulösen. Das genannte Vermischen wird unter Einsatz einer elektromagnetischen Mischvorrichtung vorgenommen. Der Fertigkeitsgrad der Legierung wird durch die Ergebnisse einer Schnellanalyse nach dem Gehalt an Grundkomponentender Legierung und der Beimengungen ermittelt, wonach man die fertige Legierung mit einem Gehaltan Silizium von 11,4Ma.-%in Kokillen vergießt.

Nachstehende Beispiele für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der zweiten Variante in dem obenerwähnten Strahlungsofen sind in Tabelle 2 angeführt. Dabei wird in den Beispielen das in Beispiel 1 der zweiten Variante des Verfahrens beschriebene Flußmittel verwendet.

Tabelle 2	Gehaltder	Temperatur,	Massenverhältnis der	Massenver
Nr.	Legierung	bei derdie Auflösung	Fraktionendes	hältnis des
des Beispiels	an kristallinem	des kristallinen	kristall. Siliziums	kristall.
	Silizium Ma.-%	Siliziums im	v. 20 bis 50 mm und	Siliziumsder
		Aluminium erfolgt,⁰C	von 0,3 bis 1,0 mm	Fraktion von
				0,3 bis 1,0 mm
				zum Barium
				chlorid und
				zum Flußmit
				tel

1	2	2	3	4	80:20	Ol	i
3	2	a) 780 b) 800 c) 820	80:20	i
22	a) 780 b) 800 c) 820

Nr. Qehaltder

des Beispiels Legierung

an kristallinem Silizium Ma.-%

Temperatur, bei derdie Auflösung des kristallinen Siliziums im Aluminium erfolgt,⁰C

Massenverhältnisder Massenver-Fraktionen des kristall. Siliziums v. 20 bis 50 mm und von 0,3 bis 1,0 mm

hältnisdes kristall

Siliziums der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm zum Bariumchlorid und zum Flußmittel

1	4	2	3	780 800 820	4	80:20	5	7:l:l
5	Il	a) b) c)	800		85:15 82:18		7:l:l
6	2		800	a) b)	85:15 82:18		7:l:l
7	22		800	a) b)	85:15 82:18		7:l:l
8	Il		800	a) b)	80:20		7:2:3 7:1,5:2
9	2		800		80:50	a) b)	7:2:3 7:1,5:2
10.	22		800		80:20	a) b)	7:2:3 7:1,5:2
Il			a) b)

Die Effektivität des erfindungsgemäßen Verfahrens (seiner beiden Varianten) wurde nach den Ergebnissen der Analyse der Legierung nach dem Gehalt an Wasserstoff und an Aluminiumoxid sowie nach dem Grad der Verwertung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis 1,0mm bewertet.

Dier Gehalt der Legierung an Wasserstoff und an Aluminiumoxid wurde nach der Methodik ermittelt, die im Buch von M. B. Altman, A. A. Lebedev und M. V. Chukhrov „Schmelzen und Gießen von Leichtlegierungen", veröffentlicht 1969, Verlag „Metallurgia" (Moskau), S.663-674 beschrieben wurde.

Der Grad der Verwertung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis 1,0mm wurde für beide Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wie folgt ermittelt.

Zunächst erfolgte die Prozeßführung lediglich unter Verwendung der Siliziumfraktion von 20 bis 50 mm. Hierdurch erhielt man eine Aluminium-Silizium-Legierung mit einem bestimmten Gehalt anSilizium (C₁). Dann erfolgte die Prozeßführung unter Verwendung der Siliziumfraktion von 20 bis 50 mm und der Siliziumfraktion von 0,3 bis 1,0 mm bei ihrem Massenverhältnis, das der ersten beziehungsweise der zweiten Variante des Verfahrens entspricht. Hierdurch erhielt man eine Aluminium-Silizium-Legierung mit einem bestimmten Gehalt an Silizium (C₂). In den beiden Fällen der Prozeßführung war der berechnete Gehalt an Silizium in der Legierung gleich.

Der Grad der Verwertung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm (γ, %) wurde nachfolgender Formel berechnet:

C₂ Y = ^: 100, worin

C₁ — Gehaltan Silizium in der Legierung ist, die unter Verwendung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50mm

hergestellt wurde, Ma.-%.

Γ_?—Gehalt an Silizium in der Legierung, die unter Verwendung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm und von

0,3 bis 1,0mm hergestellt wurde, Ma.-%.

Nachstehend sind in Tabelle 3 Kenndaten der Effektivität des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß seinen beiden Varianten und gemäß dem bekannten Verfahren angeführt, die nach den obengenannten Methodiken ermittelt wurden.

Tabelle 3

Nr. Grad der Verwertung

des des kristall. Siliziums

Beispiels der Fraktion von

0,3 bis 1,0 mm, %

Gehalt an nicht metallischen Einschlüssen Aluminiumoxid Wasserstoff,

Ma.-% cm³/100gder

Legierung

1	1	2	3	4	0,018 0,017 0,019	0,19 0,20 0,18	0,020 0,019 0,022	0,20 0,21 0,21
2a b C	Erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens 98,1 0,018 0,20	0,019 0,017 0,017	0,20 0,20 0,17	0,019 0,019 0,020	0,20 0,19 0,19
3a b' C	98,0 97,9 98,2	0,018 0,020 0,018	0,19 0,19 0,18	0,020 0,021 0,018	0,19 0,18 0,20
4a b C	97,8 98,0 98,0	0,017 0,017	0,20 0,18	0,019 0,020	0,19 0,20
5a b	98,2 98,1 98,1	0,017 0,019	0,18 0,17	0,018 0,018	0,18 0,21
6a b	97,8 98,0	0,018 0,018	0,19 0,19	0,021 0,019	0,21 0,20
7a b	98,1 97,9	Zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens 98,6 0,020 0,21	0,018 ' 0,017	0,19 0,19
1	98,0 98,2	98,5 98,3 98,5	0,020 0,019	0,18 0,19
2a b C	98,4 98,4 98,5	0,018 0,019	0,20 0,20
3a b C	98,3 98,5 98,5	wird nicht angewendet 0,03	0,27
4a b C	98,4 98,5
5a b	98,5 98,6
6a b	98,6 98,4
7a b	98,5 98,4
8a b	98,6 98,5
9a b	98,5 98,5
10a b
Bekanntes Verfahren χ

* Anmerkung: Bekanntes Verfahren, das in dem erwähnten Buch von M. B. Altman, A. A. Lebedev, M. Y. Chukhrov „Schmelzen und Gießen von Leichtlegierungen" beschrieben wurde.

Eine Vergleichsanalyse der in Tabelle 3 angeführten Angaben zeigt, daß es die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens (seiner Varianten) ermöglicht, den Gehaltan Wasserstoff in der fertigen Legierung durchschnittlich um 30% und an Aluminiumoxid durchschnittlich um 37% zu senken.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichtes, das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm zu verwenden, was den Verlust an defizitärem Rohstoff ausschließt. Wie aus den Angaben der Tabelle 3 hervorgeht, wird dabei der hohe Grad der Verwertung des Siliziums der genannten feinen Fraktion gewährleistet, dieser Grad ist dem Grad der Verwertung des Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm gemäß dem bekannten Verfahren praktisch gleich.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Ma.-%, das die Trennung des verkleinerten kristallinen Siliziums in Fraktionen mit der Abnahme der Fraktion von 20 bis 50 mm und der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm, die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50mm im flüssigen Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 820^cC und unter Vermischen in einem Strahlofen mit Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) gleichzeitig mit der Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0mm in einer Menge von 3 bis 10%, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschickung des kristallinen Siliziums, mit einem Inertgasstrahl unter die Schmelzebene einführt oder

b) die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50mm zusammen mit dem kristallinen Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0 mm bei einem Massenverhältnis der Fraktion von 80 bis 85:20 bis 15 erfolgt, wobei das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis 1,0mm vor der Auflösung mit Bariumchlorid und mit einem Flußmittel auf der Grundlage von Natrium- und Kaliumchloriden bei einem Masseverhältnis des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis 1,0mm zum Bariumchlorid und zum Flußmittel gleich 7:1 bis 2:1 bis 3 zusammengepreßt wird.