EP0269733A1 - Verfahren zur raffinage einer eutektischen aluminium-siliziumlegierung aus beimischungen von eisen und titan - Google Patents

Verfahren zur raffinage einer eutektischen aluminium-siliziumlegierung aus beimischungen von eisen und titan Download PDF

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EP0269733A1
EP0269733A1 EP86904459A EP86904459A EP0269733A1 EP 0269733 A1 EP0269733 A1 EP 0269733A1 EP 86904459 A EP86904459 A EP 86904459A EP 86904459 A EP86904459 A EP 86904459A EP 0269733 A1 EP0269733 A1 EP 0269733A1
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EP
European Patent Office
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aluminum
silicon
iron
titanium
mass
Prior art date
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Withdrawn
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EP86904459A
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English (en)
French (fr)
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EP0269733A4 (de
Inventor
Boris Ivanovich Emlin
Dmitry Vladimirovich Iliinkov
Alexandr Vladimirovich Ventskovsky
Alexandr Nikolaevich Morozov
Gennady Anufrievich Golovko
Viktor Pavlovich Stremedlovsky
Boris Ottovich Vaisman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dnepropetrovsky Metallurgichesky Institut Imeni Li Brezhneva
Dneprovsky Aljuminievy Zavod Imeni Sm Kirova
Original Assignee
Dnepropetrovsky Metallurgichesky Institut Imeni Li Brezhneva
Dneprovsky Aljuminievy Zavod Imeni Sm Kirova
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Filing date
Publication date
Application filed by Dnepropetrovsky Metallurgichesky Institut Imeni Li Brezhneva, Dneprovsky Aljuminievy Zavod Imeni Sm Kirova filed Critical Dnepropetrovsky Metallurgichesky Institut Imeni Li Brezhneva
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising

Definitions

  • the invention relates to non-ferrous metallurgy and mechanical engineering and relates in particular to processes for refining aluminum-silicon alloys with a eutectic composition of iron and titanium admixtures. With their increased concentrations, these additions worsen the operating characteristics of the alloys mentioned. (GBStroganov, VARotenberg and GBGer "Splavy aluminija s kremniem” (aluminum alloys with silicon), published in 1977, "Metallurgija" publishing house, Moscow, pp. 127, 128, 132 to 134). Refined aluminum-silicon alloys of eutectic composition are used after their alloy in automotive engineering, in tractor construction and in harvesting machine construction for the casting of individual parts of complicated configuration, such as pistons and engine head, high pressure pump housings.
  • a process for refining an aluminum-silicon alloy eutectic composition of iron and titanium admixtures which involves melting the aluminum-silicon alloy eutectic composition with chromium and manganese in such quantities that their total mass-based quantity thus becomes the mass-based total quantity of iron - and titanium admixtures such as (1, 2-2.0): 1 with a mass ratio of chromium to manganese equal to (0.5-1.0): 1, and the cooling of the melt produced to 615 ° C-620 ° C by inserting solid aluminum into it.
  • intermetallic compounds of iron, chromium, manganese, aluminum and silicon and intermetallic compounds of titanium, chromium, manganese, aluminum and silicon are formed. Then the cooled melt at the temperature mentioned - area filtered from iron and titanium, which are present in the composition of the above-mentioned intermetallic compounds (SU, A, 1108122, TPK 3 C 22 C 1/06, Bulletin "Otkrytija, Izobretenija" (Discoveries, Inventions), No. 30, 1984 ).
  • the object of the invention is to select such a mass ratio between chromium, manganese, iron and titanium in the process for refining an aluminum-silicon alloy of eutectic composition of iron and titanium admixtures that it enables the yield of aluminum-silicon melt in the stage of their filtration with decreased aluminum content in the filter residues to increase, the consumption of costly chromium and manganese and the degree of refining of the aluminum-silicon alloy of iron and titanium admixtures while improving the quality of the refined alloy enlarge.
  • This object is achieved in that a process for refining an aluminum-silicon alloy eutectic composition of iron and titanium admixtures is proposed, which involves melting the aluminum-silicon alloy eutectic composition with chromium and manganese, cooling the produced Melt to 590 to 660 0 C and the filtration of the cooled melt in the temperature range mentioned provides, according to the invention the chromium and the manganese are used in such amounts that their mass-based total amount to the mass-based total amount of chromium and titanium admixtures (0.2-1.1): 1 with a mass ratio of chromium to manganese as e (0.1-2 , 0): 1 behaves.
  • chromium and the manganese are used in such amounts that their mass-based total amount to the mass-based total amount of iron and titanium admixtures (0.2-1.1): 1 with a mass ratio of chromium to manganese such as 0.1- 20): 1 behaves, an increase in the yield of aluminum-silicon melt in the filtration stage up to 98.8% with a reduced aluminum content in filter residues on average by 15.4% a decrease in the total consumption of chromium and Manganese achieved an average of 5.75 times and an increase in the degree of refining the aluminum-silicon melt eutectic composition of iron to 80.5% and from titanium to 94% while improving the quality of the refined alloy.
  • the content of iron in the aluminum-silicon alloy is reduced from 0.70 to C, 37 mass% and that of titanium from 0.25 to 0.06 mass%, the relative elongation of the refined alloy increases from 2.5 to 3.7%, that is, 1.5 times.
  • intermetallic compounds crystallize on cooling in the form of polyhedra, globules and dendrites of large dimensions and can be easily separated from the cooled aluminum-silicon melt of eutectic composition in the stage of its filtration from iron and titanium.
  • intermetallic compounds which are listed in Table 1 and which contain high concentrations of iron and titanium, contributes to the reduction in the total mass of the intermetallic compounds. This in turn leads to a reduction in the height of the layer of intermetallic compounds on the filter, which results in a reduction in the losses of the aluminum-silicon alloy crystallized out in the filter residues, a reduction in the aluminum content in the filter residues and an increase in the yield of refined alloy .
  • intermetallic compounds have high concentrations of chromium, manganese, aluminum and low concentrations of iron and titanium, and some of the resulting intermetallic compounds, such as Cr 0.05 Mn 0.2 Al 3.2 , CrAl 7 , MnAl 6 , Cr 0.6 Al 2 Si 0.6 , Mn 0.5 Al 2.2 Si 0.4 contains no iron and titanium at all.
  • the elimination of these intermetallic compounds in the filtration stage of an aluminum-silicon melt of iron and titanium leads to a reduction in the yield of aluminum-silicon alloy while at the same time increasing the aluminum content in the filter residues. If the above-mentioned ratio is increased above the upper limit value, additional consumption of expensive chromium and manganese is also demonstrated without increasing the degree of refining an aluminum-silicon alloy of iron and titanium admixtures.
  • the mass ratio of chromium to manganese is reduced to below 0.1: 1, the conditions for the formation of intermetallic compounds with particularly optimal compositions, which are listed in Table 1, are destroyed in the aluminum-silicon melt. Given a low chromium content and a high manganese content in the aluminum-silicon alloy, the manganese plays a decisive role in the formation of intermetallic compounds with iron and titanium.
  • intermetallic compounds Fe 0.2 Mn 0.3 Al 2.4 Si 0.3 , Mn 0.5 Al 2.3 Si 0.4 'Fe 0.2 Mn 0.3 Al 2.3 ' MnAl 6 are formed , the elimination of which in the filtration step to reduce the yield of refined aluminum-silicon Alloy with an increased aluminum content in the filter residues, which leads to a reduction in the degree of refining of the aluminum-silicon alloy of iron and titanium while at the same time deteriorating the quality of the refined alloy.
  • the aluminum-silicon melt mainly produces intermetallic compounds that are enriched with chromium and aluminum, such as GrAl 7 , Cr 0.5 , Ti 0.5 Si 0.4 Al 1.5 'Fe 0.1 Cr 0.6 Si 1.7 Ti 0.3 ' Cr 0.2 Fe 0.4 Al 2.3 Si 0.4 'Cr 0.3 Fe 0.3 Al 1.7 Si 0.9 ,
  • the registered ratio of the mass-based total amount of chromium and manganese to the mass-based total amount of iron and titanium admixtures is (0.2-1.1): 1 and the mass ratio of chromium to manganese is (0.1-20): 1 are interconnected and, in their entirety, achieve the advantages mentioned above.
  • each of the intermetallic compounds listed in Table 1 changes, based on the total mass of these compounds, in the following ranges in mass%: Cr 0.05 Fe 0.5 Al 1.5 si - from 0.5 to 15; Cr 0.03 Fe 0.5 Al 1.1 Si 1.4 from 0.5 to 30; Fe 0.5 Cr 0.03 Mn 0.02 Al 1.5 Si from 3 to 1 5; Fe 0.5 Cr 0.01 Mn 0.02 Al 1.1 Si 1.4 from 3 to 15; Fe 0.3 Cr 0.4 Si 1.1 Ti 0.6 from 0.5 to 15; Cr 0.3 TiSi 1.3 from 0.5 to 15; Fe 0.4 Cr 0.2 Mn 0.1 Si 1.2 Ti 0.6 from 3 to 20, Fe 0.4 Cr 0.08 Mn 0.07 Al 1.3 SiTi 0.3 from 3 to 20; Fe 0.4 Cr 0.1 AlSi 1.1 , Ti 0.3 from 3
  • intermetallic compounds with a particularly optimal composition for the mentioned case: Cr 0, 03 re 0.5 1.1 Al composition for the above case: Gr re 12:03 0.5 Al 1.1 Si 1.4; Fe 0.3 Cr 0.4 Si 1.1 Ti 0.6 ; Gr 0.3 TiSi 1.3 ; Fe 0.4 Cr 0.1 AlSi 1.1 Ti 0.3 , which contain minimum concentrations of aluminum and maximum concentrations of lisen and titanium.
  • the removal of the iron and titanium in the filtration stage of the aluminum-silicon melt from the composition of the intermetallic compounds mentioned brings about a high effectiveness of the refining method according to the invention.
  • the chromium and the manganese are used in such quantities that their total mass-related quantity is related to the total mass-based quantity of iron and titanium admixtures as (0, 7-1.1): 1, it is recommended to maintain a chromium to manganese mass ratio of (0.1-0.4): 1.
  • the aluminum-silicon melt mainly produces intermetallic compounds with a particularly optimal composition for the case mentioned: Fe 0.5 Cr 0.01 Mn 0.02 Al 1.1 Si 1.4 ; Fe 0.4 Cr 0.2 Mn 0.1 Si 1.2 Ti 0.6 .
  • intermetallic compounds are characterized by a high content of iron and titanium and a low content of chromium, manganese and aluminum.
  • the removal of iron and titanium from the composition of the intermetallic compounds mentioned brings about a high effectiveness of the refining according to the invention.
  • An aluminum-silicon alloy of eutectic composition which is intended for refining iron and titanium admixtures according to the proposed process, can be produced in various known processes.
  • the aluminum-silicon alloy mentioned can be produced, for example, by melting together silicon, aluminum and / or their primary or secondary alloys (silicon aluminum, ferroaluminium and others) in melting mix pans, induction or gas flame furnaces.
  • the metals and alloys listed are introduced in such proportions that the aluminum-silicon alloy produced has a eutectic composition and contains from 10 to 14% by mass of silicon.
  • an aluminum-silicon alloy of eutectic composition which is intended for refining iron and titanium admixtures, can be as follows getting produced.
  • an aluminum-silicon alloy of the following hypereutectic composition in mass% is melted from a briquetted mixture which contains aluminosilicate raw materials and a carbon-containing reducing agent:% - silicon - from 30 to 40; Iron - from 2 to 5; Titanium - from 0.8 to 3; Aluminum - everything else until it is filled to 100.
  • the aluminum-silicon alloy of hypereutectic composition is processed in a pan with flux with the aim of removing non-metallic inclusions and poured into a melt-mixing pan.
  • this is diluted with aluminum and / or with primary or secondary alloys based on aluminum to the eutectic composition (content of silicon in the alloy is from 10 to 14 mass%).
  • the refining method according to the invention allows an aluminum-silicon starting alloy of eutectic composition, which contains iron and titanium additions, to be produced in any known method.
  • a secondary aluminum-silicon alloy which is contaminated with iron and titanium admixtures can be used as a refinable aluminum-silicon alloy. So if the secondary aluminum-silicon alloy has an under- or over-eutectic composition, then it is adjusted to a eutectic composition before it is refined.
  • ligatures Al-Cr and A1-Mn with a specified content of components are produced at a temperature of 750 to 1100 ° C.
  • the ligatures produced are melted with an aluminum-silicon starting alloy of eutectic composition together, which contains iron and titanium admixtures, which are introduced into a melting mixing pan, whereby an aluminum-silicon melt of eutectic composition is obtained.
  • a ligature addition based on aluminum to the aluminum-silicon starting alloy of eutectic composition leads to the accumulation of an aluminum-silicon melt of hypoeutectic composition (i.e. the silicon content is below 10% by mass)
  • the number of ligatures to be introduced into an aluminum-silicon melt is determined on the basis of the required mass ratio of the total amount of chromium and manganese to the total amount of iron and titanium admixtures, as well as the mass ratio of chromium to manganese.
  • the temperature of the aluminum-silicon melt is continuously measured using a pair of tungsten-rhenium thermocouples.
  • the cooled aluminum-silicon melt of eutectic composition is filtered off at a melt temperature of 590 to 660 ° C.
  • the lightly melting aluminum-silicon melt of eutectic composition flows through a filter into an oven vessel located under the filter, and the resulting melting, intermetallic compounds, which contain iron and titanium and have the compositions listed in Table 1, are used in the filtration separated from the aluminum-silicon melt and pass into the filter residues, the refining of the aluminum-silicon alloy being carried out by iron and titanium.
  • the required products are cast from the refined aluminum-silicon alloy in various known processes.
  • the technical-economic indicators of the process according to the invention and the known processes for refining such as the yield of aluminum-silicon melt in the stage of its filtration, the content of aluminum in the filter residues, the consumption of chromium and manganese and the degree of refining
  • An aluminum-silicon alloy of iron and titanium additions are determined as follows.
  • the yield of aluminum-silicon melt in the stage of its filtration is expressed as the ratio of the mass of the aluminum-silicon melt after the filtration to the mass difference of the aluminum-silicon Melt before filtration and the residue of the aluminum-silicon melt in a melt mixing pan after filtration, which is expressed in percent.
  • the aluminum content in the filter residues is determined chemically or by means of spectral analysis of a sample of the filter residues.
  • the consumption of chromium and manganese is defined as the quotient when dividing the mass-based total amount of chromium and manganese to be used and the mass-based total amount of iron and titanium contained in an aluminum-silicon starting alloy.
  • the degree of refining an aluminum-silicon alloy of iron and titanium admixtures is defined as the quotient when dividing the difference between the content of iron and titanium admixtures in an aluminum-silicon melt before and after filtration and the content of the admixtures mentioned in the aluminum-silicon melt before filtration, which is expressed in percent.
  • the refining of an aluminum-silicon alloy of eutectic composition in mass% is carried out: silicon - 13.9, iron - 0.8, titanium - 0.4 and aluminum - everything else up to 100%.
  • the aluminum-silicon alloy to be refined which has a temperature of 750 ° C., is placed in a melt-mixing pan and melted together with the ligatures Al-Mn and Al-Cr produced in an induction furnace, which have a temperature of 800 or 820 ° C.
  • the ligatures are used in such quantities that the mass-based total amount of chromium and manganese relative to the mass-based total amount of iron and titanium additions is 0.2: 1 with a mass ratio of chromium to manganese of 0.1: 1.
  • an aluminum-silicon melt of the following eutectic composition is obtained in mass%; Silicon - 12.5, iron - 0.8, titanium - 0.4, chrome - 0.02, manganese - 0.22 and aluminum - everything else up to 100.
  • the temperature of the aluminum-silicon melt of eutectic composition produced is 760 ° C.
  • solid aluminum is added to the melt in small portions with a mass ratio of aluminum to the melt to be cooled of 0.08: 1, the temperature of the aluminum-silicon to be cooled being Melt continuously is measured. After a temperature of 590 ° C. has been reached, the cooling of the aluminum-silicon melt is stopped and the said melt at this
  • the refined aluminum-silicon melt of eutectic composition that has passed through the filter is collected in the furnace vessel arranged under the filter, the melt mentioned has the following composition in mass%: silicon - 11.3, iron - 0.46, Titanium - 0.12, chromium - 0.01, manganese - 0.08 and aluminum - everything else up to 100%.
  • the filter residues concentrate intermetallic compounds, the composition of which is iron. and contain titanium.
  • the aluminum-silicon alloy to be refined which has a temperature of 670 ° C., is introduced into a melting mixing pan and melted together with the ligatures Al-Cr and Al-Mn produced in an induction furnace, which have a temperature of 900 and 780, respectively ° C.
  • the ligatures are used in such quantities that the mass-based total amount of chromium and manganese relates to the mass-based total amount of iron and titanium admixtures such as 0.65: 1 with a mass ratio of chromium to manganese of 10: 1.
  • the latter With the aim of homogenizing the composition of the aluminum-silicon melt, the latter is mixed for 15 minutes. This gives an aluminum-silicon melt with the following eutectic composition in mass%: silicon - 12.0, iron - 1.4, titanium - 0.7, chromium - 1.24, manganese - 0.12 and aluminum - everything else up to 100.
  • the temperature of the aluminum-silicon melt produced is 690 ° C.
  • the above-mentioned melt is kept at a temperature of 650 ° C. for 30 minutes for the purpose of removing non-metallic inclusions and cooling.
  • the cooled melt is then filtered at this temperature.
  • the refined aluminum-silicon melt collected in a furnace vessel has the following eutectic composition in mass%: silicon - 11.5. Iron - 0.34, titanium - 0.07, chrome - 0.45, manganese - 0.04 and aluminum - everything else up to 100.
  • the refining of an aluminum-silicon alloy with a eutectic composition in mass% is carried out: silicon - 13.6, iron - 2.0, titanium - 1.0, aluminum - everything else up to 100%.
  • the aluminum-silicon alloy to be refined which has a temperature of 730 ° C, is placed in a melting mixing pan and melted together with the ligatures Al-Cr and Al-Mn produced in an induction furnace, which have a temperature of 930 and 780, respectively ° C.
  • the ligatures are used in such quantities that the mass-based total amount of chromium and manganese relates to the mass-based total amount of iron and titanium admixtures such as 1.1: 1 with a mass ratio of chromium to manganese of 20: 1.
  • the latter With the aim of homogenizing the composition of the aluminum-silicon melt, the latter is mixed for 25 minutes. This gives an aluminum-silicon melt of the following eutectic composition in mass%: silicon - 12.2, iron - 2.0, titanium - 1.0, chromium - 3.15, manganese - 0.15 and aluminum - everything else until filling to 100.
  • the temperature of the melt produced is 780 ° 0.
  • the refined aluminum-silicon melt collected in a furnace vessel has the following eutectic composition in mass%: silicon - 11.6, iron - 0.42, titanium - 0.10, chromium - 0.7, manganese - 0.04 and Aluminum - everything else up to 100.
  • the refining of an aluminum-silicon alloy of eutectic composition in mass% is carried out: silicon - 13.9, iron - 0.8, titanium - 0.4, aluminum - everything else up to 100%.
  • the composition of aluminum-silicon alloy to be refined which has a temperature of 700 ° C., is introduced into a melting mixing pan and melted together with the ligatures Al-Cr and Al-Mn produced in an induction furnace, which have a temperature of 850 or Have 780 ° C.
  • the ligatures are used in such quantities that the mass-based total amount of chromium and manganese relates to the mass-based total amount of iron and titanium admixtures such as 0.2: 1 with a mass ratio of chromium to manganese of 20: 1.
  • the refined aluminum-silicon melt collected in a furnace vessel has the following eutectic composition in mass%: silicon - 11.0, iron - 0.30, titanium - 0.05, chromium - 0.10, manganese - 0.005 and aluminum - everything else up to 100.
  • the refining of an aluminum-silicon alloy of eutectic composition in mass% is carried out: silicon - 13.2, iron - 1.4, titanium - 0.7, aluminum - everything else up to 100%.
  • the aluminum-silicon alloy to be refined which has a temperature of 690%, is placed in a melting mixing pan and melted together with the ligatures Al-Cr and Al-Mn produced in an induction furnace, which have a temperature of 860 or 760 ° C.
  • the ligatures are used in such quantities that the mass-based total amount of chromium and manganese relates to the mass-based total amount of iron and titanium admixtures such as 0.45: 1 with a mass ratio of chromium to manganese of 10: 1.
  • the latter With the aim of homogenizing the composition of the aluminum-silicon melt, the latter is mixed for 20 minutes. This gives an aluminum-silicon melt with the following eutectic composition in mass%: silicon - 12.0, iron - 1.4, titanium - 0.7, chromium - 0.86, manganese - 0.085 and aluminum - everything else up to Filling to 100.
  • the temperature of the aluminum-silicon melt produced .. is 700 ° C.
  • the above-mentioned melt is used to remove non-metallic inclusions and
  • the refined aluminum-silicon melt which is collected in a furnace vessel, has the following eutectic composition in mass%: silicon - 11.2, iron - 0.32, titanium -0.05, chromium - 0.30, manganese - 0.03 and aluminum - everything else up to 100.
  • the refining of an aluminum-silicon alloy of eutectic composition in mass% is carried out: silicon - 13.6, iron - 2.0, titanium - 1.0, aluminum - everything else up to filling 100.
  • the aluminum-silicon alloy of the composition mentioned to be refined has a temperature of 750 ° C. It is introduced into a melting mixing pan and melted together with the ligatures Al-Cr and Al-Mn produced in an induction furnace, which have a temperature of 840 or Have 880 ° C.
  • the ligatures are used in amounts such that the weight-based total amount of chromium and manganese to the mass-related total amount of iron and titanium impurities such as 0, 69: 1 in a mass ratio of chromium to manganese is from 0.5: behaves.
  • the latter With the aim of homogenizing the composition of the aluminum-silicon melt, the latter is mixed for 15 minutes. This gives an aluminum-silicon melt of the following eutectic composition in mass%: silicon - 12.2, iron - 2.0, titanium - 1.0, chromium - 0.69, manganese - 1.38 and aluminum - everything else up to 100%.
  • the temperature of the melt produced is 780 ° C.
  • the melt With the aim of removing non-metallic inclusions from the aluminum-silicon melt and cooling them partially, the melt is held for 30 minutes. Then the above-mentioned melt becomes solid aluminum with a mass ratio of aluminum niums to the cooled melt equal to 0.06: 1 with the aim of cooling the latter to a temperature of 625 ° C. The filtration of the aluminum-silicon melt of eutectic composition takes place at the temperature mentioned.
  • the refined aluminum-silicon melt collected in a furnace vessel has the following eutectic composition in mass%: silicon - 11.3, iron - 0.37, titanium - 0.06, chromium - 0.24, manganese - 0.55 and Aluminum - everything else up to 100.
  • the refining of an aluminum-silicon alloy of eutectic composition in mass% is carried out: silicon - 13.9, iron - 0.8, titanium - 0.4, aluminum - everything else up to 100%.
  • the aluminum-silicon alloy to be refined which has a temperature of 680 ° C., is introduced into a melting mixing pan and melted together with the ligatures Al-Cr and Al-Mn produced in an induction furnace, which have a temperature of 850 and 840, respectively ° C.
  • the ligatures are used in such quantities that the mass-based total amount of chromium and manganese relates to the mass-based total amount of iron and titanium admixtures such as 0.7: 1 with a mass ratio of chromium to manganese of 0.4: 1.
  • the refined aluminum-silicon melt collected in a furnace vessel has the following eutectic composition in mass%: silicon - 11.2, iron - 0.36, titanium - 0.08, chromium - 0.10, manganese - 0.25 and Aluminum - everything else up to 100.
  • the refining of an aluminum-silicon alloy of eutectic composition in mass% is carried out: silicon - 13.2, iron - 1.4, titanium - 0.7, aluminum - everything else up to 100%.
  • the aluminum-silicon alloy to be refined which has a temperature of 680 ° C., is introduced into a melting mixing pan and melted together with the ligatures Al-Cr and Al-Mn produced in an induction furnace, which have a temperature of 860 and 880 °, respectively C.
  • the ligatures are used in such amounts that the mass-based total amount of chromium and manganese relates to the mass-based total amount of iron and titanium admixtures such as 0.9: 1 with a mass ratio of chromium to manganese of 0.25: 1.
  • the latter is mixed for 20 minutes.
  • the temperature of the aluminum silicide melt produced is 710 ° C.
  • the above-mentioned melt is kept at a temperature of 660 ° C. for 45 minutes to remove non-metallic inclusions and to cool them.
  • the cooled melt is then filtered at a temperature of 660 ° C.
  • the refined aluminum-silicon melt collected in a furnace vessel has the following eutectic Composition in mass% on: silicon - 11.5, iron 0.37, titanium - 0.09, chrome - 0.14, manganese - 0.35, aluminum everything else up to the filling to 100.
  • the refining of an aluminum-silicon alloy with a eutectic composition in mass% is carried out: silicon - 13.6, iron - 2.0, titanium - 1.0 and aluminum - everything else up to 100%.
  • the aluminum-silicon alloy of the stated composition to be refined which has a temperature of 730 ° C., is introduced into a melting mixing pan and melted together with the ligatures Al-Cr and Al-Mn produced in an induction furnace, which have a temperature of 850 or Have 920 ° C.
  • the ligatures are used in such amounts that the mass-based total amount of chromium and manganese relates to the mass-based total amount of iron and titanium admixtures such as 1.1: 1 1 with a mass ratio of chromium to manganese of 0.1: 1.
  • the latter is mixed for 25 minutes.
  • the temperature of the melt produced is 790 ° C.
  • the aluminum-silicon melt is held for 45 minutes.
  • the temperature of the melt drops to 730 ° C.
  • solid aluminum is added to the melt mentioned, with a mass ratio of aluminum to the melt to be cooled equal to 0.05: 1. Furthermore, the cooled melt is filtered at a temperature of 625 ° C.
  • the refined aluminum-silicon melt collected in a furnace vessel has the following eutectic composition in mass%: silicon - 11.6, iron - 0.39, titanium - 0.08, chromium - 0.10, manganese - 0.65 and Aluminum - everything else up to 100.
  • the refining of an aluminum-silicon alloy with a eutectic composition in mass% is carried out: silicon - 13.9, iron - 0.8, titanium - 0.4, aluminum - everything else up to 100 .
  • the aluminum - silicon alloy to be refined which has a temperature of 750 ° C., is introduced into a melting mixing pan and with the ligatures Al-Cr and Al-Mn produced in an induction furnace, which have a temperature of 870 ° C. or . Have 860 ° C, melted together.
  • the ligatures are used in such amounts that the mass-based total amount of chromium and manganese relates to the mass-based total amount of iron and titanium admixtures such as 1.2: 1 with a mass ratio of chromium to manganese of 0.5: 1.
  • the refined aluminum-silicon melt collected in an oven vessel has the following eutectic composition in mass%: silicon - 12.6, Iron - 0.58, titanium - 0.13, chrome - 0.10, manganese - 0.16 and aluminum - everything else up to 100.
  • the aluminum-silicon alloy of the above-mentioned composition to be refined which has a temperature of 730 ° C., is introduced into a Schumelzmixing pan and with the ligatures Al-Cr and Al-Mn produced in an induction furnace, which have a temperature of 930 ° C or 900 ° C, melted together.
  • the ligatures are used in such quantities that the mass-based total amount of chromium and manganese relates to the mass-based total amount of iron and titanium admixtures such as 2.0: 1 with a mass ratio of chromium to manganese of 1: 1.
  • the latter With the aim of homogenizing the composition of the aluminum-silicon melt, the latter is mixed for 30 minutes. This gives an aluminum-silicon melt of the following eutectic composition in mass% silicon 12.2, iron 2.0, titanium 1.0, chromium 3.0, manganese 3.0 and aluminum - everything else to for filling to 100.
  • the temperature of the melt produced is 800 ° C.
  • the aluminum-silicon melt With the aim of removing non-metallic inclusions from the melt and partially cooling them, the aluminum-silicon melt is held for 45 minutes. The temperature drops to 740 ° C. In order to cool the aluminum-silicon melt of eutectic composition to a temperature of 620 ° C., solid aluminum is added to the melt at a mass ratio of aluminum to the melt to be cooled equal to 0.06: 1. Furthermore, the cooled melt is filtered at a temperature of 620 ° C.
  • the refined aluminum-silicon melt collected in a furnace vessel has the following eutectic composition in mass%: silicon - 12.3, iron - 0.70, titanium - 0.25, chromium - 0.35, manganese - 0.40 and Aluminum - everything else up to 100.
  • the use of the process according to the invention for refining in the production of aluminum-silicon alloys - of eutectic composition, secondary aluminum and aluminum-silicon alloys contaminated with iron and titanium admixtures makes it possible to include them in the production and to produce high-quality primary aluminum-silicon alloys by means of their refining in the process according to the invention of iron and titanium, as a result of which the primary aluminum and crystalline silicon are saved.
  • the invention can be used in non-ferrous metallurgy and in mechanical engineering for refining aluminum-silicon alloys with a eutectic composition of iron and titanium admixtures.
  • the alloys to be refined can be both primary and secondary.

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Abstract

A method for refining an aluminium-silicon alloy of eutectic composition from admixtures of iron and titanium consists in melting an aluminium-silicon alloy of eutectic composition together with chromium and manganese, cooling down the obtained melt to a temperature of 590-660°C and filtering the cooled melt within said temperature range, the chromium and manganese being used in such quantities that the ratio of their total weight to the total weight of the admixtures of iron and titanium is (0.2-1.1) : 1, the ratio by weight between the chromium and the manganese being (0.1 - 20) : 1.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die Erfindung bezieht sich auf die Buntmetallurgie und auf den Maschinenbau und betrifft insbesondere Verfahren zur Raffination von Aluminium-Silizium-Legierungen eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen. Bei ihren erhöhten Konzentrationen verschlechtern diese Beimengungen die Betriebskenndaten der genannten Legierungen. (G.B.Stroganov, V.A.Rotenberg und G.B.Ger
    Figure imgb0001
    man "Splavy aluminija s kremniem" (Aluminiumlegierungen mit Silizium), veröffentlicht im Jahre 1977, Verlag "Metallurgija", Moskau, S. 127, 128, 132 bis 134). Raffinierte Aluminium-Silizium-Legierungen eutektischer Zusammensetzung werden nach ihrer Legierung im Kraftfahrzeugbau, im Traktorenbau und im Vollerntemaschinenbau zum Gießen von Einzelteilen komplizierter Konfiguration, beispielsweise von Kolben und Motorlinderköpfen, Hochdruckpumpengehäusen verwendet.
    • Vorhergehender Stand der Technik
  • Bekannt ist ein Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen, das das Zusammenschmelzen der Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung mit Chrom und Mangan in solchen Mengen, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge so zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen wie (1 ,2-2,0) :1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan gleich (0,5-1,0):1 verhält, und die Abkühlung der hergestellten Schmelze auf 615°C-620°C durch Einführen von festem Aluminium in dieselbe vorsieht. Bei der Abkühlung der Schmelze bis zu den genannten Temperaturwerten entstehen intermetallische Verbindungen von Eisen, Chrom, Mangan, Aluminium und Silizium und intermetallische Verbindungen von Titan, Chrom, Mangan, Aluminium und Silizium. Danach wird die abgekühlte Schmelze bei dem genannten Temperatur - bereich von Eisen und Titan abfiltriert, die in der Zusammensetzung der obenangeführten intermetallischen Verbindungen vorhanden sind (SU, A, 1108122, TPK3 C 22 C 1/06, Bulletin "Otkrytija, Izobretenija" (Entdeckungen, Erfindungen) , Nr.30, 1984).
  • Das bekannte Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen weist folgende Nachteile auf.
    • 1. Niedrige Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtrierung von Eisen und Titan, die in der Zusammensetzung intermetallischer Verbindungen vorhanden sind. Beispielsweise, bei einem Gehalt an Eisen und Titan in der Aluminium-Silizium-Schmelze vor der Filtration von 2 bzw.1 Masse% - beträgt die Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze 88,1%, 11,9% gehen in Form von Filterrückständen verloren, die ein mechanisches Gemisch intermetallischer Verbindungen mit einem Teil der auskristallisierten Aluminium-Silizium-Legie- rung darstellen. Dabei ist der Gehalt an Aluminium im Filterrückstand hoch und beträgt 803 Masse%. Der genannte Nachteil führt zur Vergrößerung der Selbstkosten der raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung und zu einem hohen Verbrauch an Aluminium für ihre Herstellung.
    • 2. Hoher Verbrauch kostspieliger Metalle (Chrom und Mangan), die sich am Prozeß der Bildung der obengenannten intermetallischen Verbindungen beteiligen. So werden je Einheit der gesamten Menge des zu entfernenden Eisen und Titans (massenbezogen) 1,2 bis 2,0 Einheiten der gesamten Menge von Chrom und Mangan (massenbezogen) gebraucht, was die Selbstkostender raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung erhöht.
    • 3. Niedriger Grad der Raffination der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung von Eisen und Titan, insbesondere bei der Raffination der Aluminium-Silizium-Legierungen mit einem erhöhten Gehalt an Eisen und Titan. Bei einem Gehalt an Eisen und Titan in der Aluminium-Silizium-Schmelze vor der Filtration von 0,8 und 0,4 Masse%, bei einem Verhältnis der massenbezogenen gesamten Menge des Chroms und Mangans zur gesamten massenbezogenen Menge des Eisens und Titans von 1,2:1 und bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,5:1, beispielsweise, beträgt der Grad der Raffination der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung von Eisen 27,5% und von Titan 67,5%.
  • Der niedrige Grad der Raffination der Aluminium-Silizium-Legierungen eutektischer Zusammensetzung bedingt die Herstellung einer raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung mit niedrigen Betriebskenndaten.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eiseh-und Titanbeimengungen ein solches Massenverhältnis zwischen Chrom, Mangan, Eisen und Titan zu wählen, das es ermöglicht, die Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtration mit erniedrigtem Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen zu erhöhen, den Verbrauch an kostspieligem Chrom und Mangan zu verringern und den Grad der Raffination der Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen-und Titanbeimengungen bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität der raffinierten Legierung zu vergrößern.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legie.- rung eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen vorgeschlagen wird, das das Zusammenschmelzen der Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung mit Chrom und Mangan, die Abkühlung der hergestellten Schmelze auf 590 bis 6600C und die Filtration der abgekühlten Schmelze in dem genannten Temperatur bereich vorsieht, wobei erfindungsgemäß das Chrom und das Mangan in solchen Mengen eingesetzt werden, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge der Chrom- und Titanbeimengungen (0,2-1,1):1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan wie e (0,1-2 ,0):1 verhält.
  • Dadurch, daß das Chrom und das Mangan in solchen Mengen eingesetzt werden, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen-und Titanbeimengungen (0,2-1,1):1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan wie 0,1-20):1 verhält, wird eine Erhöhung der Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe der Filtration bis auf 98,8% bei einem erniedrigten Gehalt an Aluminium in Filterrückständen durchschnittlich um 15,4% eine Verringerung des Gesamtverbrauchs an.Chrom und Mangan durchschnittlich um das 5,75fache und eine Vergrößerung des Grades der Raffination der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung von Eisen auf 80,5% und von Titan auf 94% bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität der raffinierten Legierung erreicht. Bei der Verringerung des Gehalts an Eisen in der Aluminium-Silizium-Legierung von 0,70 auf C,37 Masse% und an Titan von 0,25 auf 0,06 Masse% vergrößert sich beispielsweise die relative Dehnung der raffinierten Legierung von 2,5 auf 3,7%, das heißt um das 1 ,5fache.
  • Die genannten Vorteile des erfindungersäßen Verfahrens sind auf folgendes zurückzuführen.
  • Bei der Verwendung von Chrom und Mangan in solchen Mengen, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge so zur gesamten massenbezogenen Menge von Eisen- und Titanbeimengungen wie (0,2-1,1):1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von (0,1-20):1 verhält, entstehen in der abgekühlten Aluminium-Silizium-Schmelze folgende intermetallische Verbindungen, die in Tabelle 1 angeführt sind.
  • Figure imgb0002
    Figure imgb0003
  • Die Entstehung der obenaufgezählten intermetallischen Verbindungen mit den genannten Formeln ist für die Lösung der genannten Aufgabe besonders optimal.
  • Die obengenannten intermetallischen Verbindungen kristallisieren sich bei der Abkühlung in Form von Polyedern, Globulen und Dendriten großer Abmessungen aus und lassen sich von der abgekühlten Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung in der Stufe ihrer Filtration von Eisen und Titan leicht abtrennen.
  • Bei der Durchführung des bekannten Verfahrens zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen entstehen folgende intermetallische Verbindungen in der abgekühlten Aluminium-Silizium-Schmelze, die in der Tabelle 2 angeführt sind.
    Figure imgb0004
    Figure imgb0005
    Figure imgb0006
  • Die Beseitigung von Eisen- und Tibanbeimengungen aus der Zusammensetzung der in Tabelle 1 aufgezählten intermetallischen Verbindungen in der Stufe der Filtration einer Aluminium-Silizium-Schmelze und nicht aus der Zusammensetzung der in Tabelle 2 genannten intermetallischen Verbindungen gewährleistet die Lösung der obengenannten Aufgabe, weil die intermetallischen Verbindungen, die in der Aluminium-Silizium-Schmelze bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Raffination entstehen, höhere Konzentrationen an Eisen und Titan und niedrigere Konzentrationen an Chrom, Mangan und Aluminium im Vergleich zu den intermetallischen Verbindungen aufweisen, die in der Aluminium-Silizium--Schmelze bei der Durchführung des bekannten Verfahrens zur Raffination entstehen. Bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung bilden sich außerdem bei der Abkühlung keine intermetallische Verbindungen CrAl7, Cr0,05Mn0,2Al3,2' Cr0,4Mn0,2Al2,1Si 0,4, MnAl6, Cr0,6Al2 Si0.6, Mn0.5Al2.2Si0.4' die sich im bekannten Verfahren bilden und deren Beseitigung in der Stufe der Filtration aus der Aluminium-Silizium-Schmelze zur Vergrösserung des Verbrauchs an Chrom, Mangan, Aluminium und Silizium, zur Herabsetzung der Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze und zur Erhöhung des Gehalts an Aluminium in den Filterrückständen führt.
  • Die Bildung der intermetallischen Verbindungen, die in der Tabelle 1 angeführt sind und die hohe Konzen - trationen an Eisen und Titan enthalten, trägt zur Verringerung der Gesamtmasse der intermetallischen Verbindungen bei. Das führt seinerseits zur Verringerung der Höhe der Schicht der intermetallischen Verbindungen am Filter, was eine Senkung der Verluste der sich in den Filterrückständen auskristallisierten Aluminium-Silizium-Legierung, eine Herabsetzung des Gehaltes an Aluminium in den Filterrückständen und eine Erhöhung der Ausbeute an raffinierter Legierung bewirkt.
  • Die Grenzwerte für das Verhältnis der massenbezogenen Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen und Titan, und zwar (0,2-1,1):1, und des Massenverhältnisses des Chroms zum Mangan von (0,1-20):1 sind auf folgendes zurückzuführen.
  • Bei einerHerabsetzung des Massenverhältnisses (CreMn) : (Fe+Ti ) aufunter0,2:1 in einer Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung ist die Menge von Chrom und Mangan unzureichend, um die obengenannten intermetallischen Verbindungen mit einer besonders optimalen Zusammensetzung zu bilden (Tabelle 1). Dabei entstehen intermetallische Verbindungen vom Typ Fe0.5 Al2.3 Si0.5 in der Schmelze mit einem niedrigen Gehalt an Eisen und mit einem hohen Gehalt an Aluminium, was zur Senkung des Grades der Raffination der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen bei gleichzeitiger Verschlechte - rung der Qualität der raffinierten Legierung führt, weil ein Teil dieser intermetallischen Verbindungen in Form von Kristallen kleiner Abmessungen in die raffinierte Legierung übergeht. Bei einer Senkung des genannten Verhältnisses unter de.n unteren Grenzwert vergrößert sich außerdem der Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen, weil diese Rückstände mit intermetallischen Verbindungen vom Typ Fe0.5Al2.3Si0.5 angereichert sind, die sich durch einen hohen Gehalt an Aluminium auszeichnen.
  • Bei einer Vergrößerung des Massenverhältnisses (Cr:Mn):(Fe:Ti)auf über 1,1:1 in einer Aluminium-Sili- zium-Schmelze verursacht der Überschuß an Chrom und Mangan gegenüber den Eisen- und Titanbeimengungen während der Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze die Bild- ung intermetallischer Verbindungen Cr0.4Mn0,2AL2.1Si0.4, Cr0,05Mn0,2Al3.2' Cr0.6 , 6Al2Si0.6 , CrAL7, MnAl6 und der anderen in der Tabelle 2 angeführten intermetallischen Verbindungen. Diese intermetallischen Verbindungen weisen hohe Konzentrationen an Chrom, Mangan, Aluminium und niedrige Konzentrationen an Eisen und Titan auf, und ein Teil der entstehenden intermetallischen Verbindungen, solcher wie Cr0.05Mn0.2Al3.2, CrAl7, MnAl6, Cr0.6Al2Si0.6, Mn0.5Al2,2Si0,4 enthält überhaupt kein Eisen und Titan. Die Beseitigung dieser intermetallischen Verbindungen in der Stufe der Filtration einer Aluminium-Silizium-Schmelze von Eisen und Titan führt zur Senkung der Ausbeute an Aluminium-Silizium-Legierung bei gleichzeitiger Vergrößerung des Gehalts an Aluminium in den Filterrückständen. Bei einer Vergrößerung des genannten Verhältnisses über den oberen Grenzwert wird außerdem ein Mehrverbrauch an kostspie - ligem Chrom und Mangan ohne Vergrößerung des Grades der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen-und Titanbeimengungen nachgewiesen.
  • Bei einer Herabsetzung des Massenverhältnisses des Chroms zum Mangan unter 0,1:1 werden in der Aluminium-Silizium-Schmelze die Bedingungen für die Bildung intermetallischer Verbindungen mit besonders optimalen Zusammensetzungen, die in der Tabelle 1 genannt sind, zerstört. Angesichts eines niedrigen Gehalts an Chrom bei einem hohen Gehalt an Mangan in der Aluminium-Silizium-Legierung spielt das Mangan die bestimmende Rolle bei der Bildung intermetallischer Verbindungen mit Eisen und Titan. In diesem Fall bilden sich intermetallische Verbindungen Fe0.2Mn0.3Al2.4Si0.3, Mn0.5Al2.3Si0.4' Fe0.2Mn0.3Al2.3' MnAl6, deren Beseitigung in der Stufe der Filtration zur Verringerung der Ausbeute an raffinierter Aluminium-Silizium-Legierung mit erhöhtem Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen, zur Senkung des Grades der Raffination der Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen und Titan bei gleichzeitiger Verschlechterung der Qualität der raffinierten Legierung führt. Das ist darauf zurückzuführen, daß die entstehenden intermetallischen Verbindungen Fe0.2Mn0.3Al24Si0.3, Mn0.5Al2.3Si0.4, Fe0,2Mn0.3Al2.3, MnAl6 mit Mangan und Aluminium angereichert sind und die intermetallischen Verbindungen Mn0.5 Al2.3Si0.4 und MnAl6 überhaupt kein Eisen und Titan enthalten.
  • Bei einer Vergrößerung des Massenverhältnisses des Chroms zum Mangan auf über 20:1 in einer Aluininium-Silizium-Schmelze wird ein Überschuß an Chrom gegenüber dem Mangan nachgewiesen. Dabei entstehen in der Aluminium-Silizium-Schmelze hauptsächlich intermetallische Verbindungen, die mit Chrom und Aluminium angereichert sind, solche wie GrAl7, Cr0.5,Ti0.5Si0.4Al1.5' Fe0.1Cr0.6Si1.7Ti0.3' Cr0.2Fe0.4Al2.3Si0,4' Cr0.3Fe0.3Al1.7Si0.9,
  • Das führt zur Verringerung der Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe der Filtration bei gleichzeitiger Steigerung des Gehaltes an Aluminium in den Filterrückständen ohne Vergrößerung des Grades der Raffination der Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen- und Titanbeimengungen.
  • Hervorzuheben ist, daß das angemeldete Verhältnis der massenbezogenen Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen gleich (0,2-1,1):1 und das Massenverhältnis des Chroms zum Mangan gleich (0,1-20):1 miteinander verbunden sind und in ihrer Gesamtheit die Erreichung der obengenannten Vorteile bewirken.
  • Bei der Abkühlung einer Aluminium―Silizium―Schmelze auf eine Temperatur unterhalb 590°0 und bei der Filtration der abgekühlten Schmelze bei einer Temperatur unter 590°C beginnt die Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung zu kristallisieren. Dabei verliert die Schmelze ihre Beweglichkeit und läßt sich nicht, beziehungsweise nur mit sehr großen Verlusten in den Filterrückständen filtrieren.
  • Bei der Abkühlung einer Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur über 660°C und bei der Filtration der.abgekühlten Schmelze bei einer Temperatur über 660DC verringert sich der Grad der Raffination der Aluminium-Silizium-Schmelze von Eisen- und Titanbeimengungen, weil bei einer Temperatur oberhalb 660°C die in der Tabelle 1 genannten intermetallischen Verbindungen sich entweder nicht bilden, wobei das Eisen und das Titan aus der Zusammensetzung der Aluminium--Silizium-Legierung nicht entfernt werden oder der Prozeß der Bildung der genannten intermetallischen Verbindungen nicht abgeschlossen ist,wobei die intermetallischen Verbindungen relativ niedrige Mengen von Eisen und Titan enthalten und in Form von Kristallen kleiner Abmessungen kristallisieren, was ihren Übergang in die Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe der Filtration mit Verunbeinigung der Schmelze mit Eisen und Titan verursacht. Bei einer weiteren Kristallisation einer derartigen Aluminium-Silizium-Legierung (das heißt wührend des Gießens von Erzeugnissen aus der Legierung) wachsen die Kristalle der intermetallischen Verbindungen schnell und senken dadurch die Betriebseigenschaften der Legierung (das heißt die Betriebskenndaten der erzeugnisse aus der Legierung).
  • In Abhängigkeit von dem Verhältnis der massenbezogenen Gesamtmenge des Chroms und Mangans zur Gesamtmenge der Eisen-und Titanbeinengungen und des Massenverhältnisses des Chroms zum Mangan in einer Aluminium-Siliziun-Legierung verändert sich der Gehalt an jeder der in der Tabelle 1 genannten intermetallischen Verbindungen, bezogen auf die Gesamtmasse dieser Verbindungen, in folgenden Bereichen in Masse%: Cr0.05 Fe0.5Al1.5si - von 0.5 auf 15; Cr0.03Fe0.5Al1.1 Si1.4 von 0.5 auf 30; Fe0.5Cr0.03Mn0.02 Al1.5Si von 3 auf 15; Fe0,5Cr0,01Mn0,02Al1,1Si1,4 von 3 auf 15; Fe0.3Cr0.4Si1.1Ti0.6 von 0.5 auf 15; Cr0,3TiSi1,3 von 0,5 auf 15; Fe0.4Cr0.2Mn0.1Si1.2Ti0.6 von 3 auf 20, Fe0.4Cr0.08Mn0.07Al1.3SiTi0.3 von 3 auf 20; Fe0.4Cr0.1AlSi1.1,Ti0.3 von 3 auf 20; Cr0.3Ti0.7Si0.8,Al1.1 von 0,5 auf 25.
  • Bei einem konstanten Verhältnis der massenbezogenen Gesamtmenge des Chroms und Mangans zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen von 0,6:1 und bei einer Änderung des Massenverhältnisses des Chroms zum Mangan von 0,4:1 auf 10:1 erhöht sich beispielsweise der Gehalt an intermetallischen Verbindung- en Cr0.03Fe0.5Al1.1Si1.4, Fe0.3Cr0.4Si1.1Ti0.6 in der Gesamtmasse der intermetallischen Verbindungen von 3 und 2% auf 20 bzw. 9%.
  • Ausgehend von dem Obendargelegten werden folgende zwei Varianten für die Durchführung des erfindungsgeniäßen Verfahrens empfohlen.
  • Bei der ersten Variante der Durctiführung des Verfahrens, wenn Chrom und Mangan in solchen Mengen verwendet werden, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen wie (0,2-0,69):1 verhält, wird empfohlen, ein Massenverhältnis des Chroms zum mangan von (0,5 bis 20):1 zu unterhalten. Dabei entstehen in aer Aluminium-Silizium-Schmelze hauptsächlich intermetallische Verbindungen mit einer besonders optimalen Zusammensetzung für den genannten Fall:Cr0, 03 re0.5Al1.1 sammensetzung für den genannten Falls: Gr0.03 re0.5Al1.1 Si1.4; Fe0.3Cr0,4Si1.1Ti0.6; Gr0.3TiSi1.3; Fe0.4Cr0.1AlSi1.1Ti0.3, die minimale Konzentrationen an Aluminium und maximale Konzentrationen an Lisen und Titan enthalten. Die Entfernung des Eisens und Titans in der Stufe der Filtration der Aluminium-Silizium-Schmelze aus der Zusammensetzung der genannten intermetallischen Verbindungen bewirkt eine hohe Effektivität des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Raffination.
  • Bei der zweiten Variante der Durchführung des Verfahrens, wenn das Chrom und das Mangan in solchen Mengen verwendet werden, daß sich ihremassenbezogene Gesamtmenge so zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen-und Titanbeimengangen wie (0, 7-1,1):1 verhält, wird empfohlen, ein Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von (0,1-0,4):1 zu unterhalten. Dabei entstehen in der Aluminium-Silizium-Schmelze hautpsächlich intermetallische Verbindungen mit besonders optimaler Zusammensetzung für den genannten Fall: Fe0.5Cr0.01Mn0.02Al1.1Si1.4; Fe0.4Cr0.2Mn0.1Si1.2Ti0.6.
  • Diese intermetallischen Verbindungen zeichnen sich durch einen hohen Gehalt an Eisen und Titan und durch einen niedrigen Gehalt an Chrom, Mangan und Aluminium aus. Die Entfernung von Eisen und Titan aus der Zusammensetzung der genannten intermetallischen Verbindungen bewirkt eine hohe Effektivität der erfindungsgemäßen Raffination.
  • Hervorzuheben ist, daß die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zum bekannten Verfahren bei beliebigen Massenverhältnissen von Chrom, Mangan, Eisen und Titan in den angemeldeten Grenzwerten erzielt werden, die besten Ergebnisse weruen jedoch bei der Realisierung des Verfahrens gemäß den obenbeschriebenen Varianten seiner Ausführung erreicht.
  • Eine Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung, die zur Raffination von Eisen- und Titanbeimengungen gemäß dem vorgeschlagenen veriahren gedacht ist, kann in verschiedenen bekannten verlahren hergestellt werden. Die genannte Aluminium-Silizium-Legierung kann beispielsweise durch Zusammenschmeizen von Silizium, Aluminium und/oder ihrer primären beziehungsweise sekundären Legierungen (Silikoaluminium, Ferroaluminium und andere) in Schmelzmischpfannen, Induktions- bezie - hungsweise Gasflammöfen hergestellt werden. Dabei werden die aufgezählten Metalle und Legierungen in solchen Verhältnissen eingeführt, daß die hergestellte Aluminium-Silizium-Legierung eutektische Zusammenseczung aufweist und von 10 bis 14 Masse% Silizium enthält.
  • Bei Vorhandensein von Erzreduktionsöfen und Alumosilikatrohstoffen kann eine Aluninium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung, die zur Raffination von Eisen- und Titanbeimengungen gedacht ist, wie folgt hergestellt werden. In einem Erzreduktionsofen wird aus einem brikettierten Gemisch, das Alumosilikatrohstoffe und ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel enthält, durch Erzreduktionsschmelzen eine Aluminium-Silizium-Legierung folgender übereutektischer Zusammensetzung in Masse% geschmolzen: Silizium - von 30 bis 40; Eisen - von 2 bis 5; Titan - von 0,8 bis 3; Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Aluminium-Silizium-Legierung übereutektischer Zusammensetzung wird in einer Pfanne mit Flußmitteln mit dem Ziel der Entfernung von nichtmetallischen Einschlüssen bearbeitet und in eine Schmelzmischpfanne eingegossen. In Abhängigkeit vom Gehalt an Silizium in der Aluminium-Silizium-Legierung übereutektischer Zusammensetzung wird diese mit Aluminium und/oder mit primären beziehungsweise sekundären Legierungen auf der Grundlage von Aluminium bis zur eutektischen Zusammenset - zung verdünnt (Gehalt an Silizium in der Legierung beträgt von 10 bis 14 Masse%).
  • Hierdurch Läßt es das erfindungsgemäße Verfahren zur Raffination zu, eine Aluminium-Silizium-Ausgangslegierung eutektischer Zusammensetzung, die Eisen- und Titanbeimengungen enthält, im beliebigen bekannten Verfahren herzustellen.
  • Außerdem kann als eine raffinierbare Aluminium-Silizium-Legierung eine sekundäre Aluminium-Silizium-Legierung, die mit Eisen- und Titanbeimengungen verunreinigt ist, eingesetzt werden. Wenn also die sekundäre Aluminium-Silizium-Legierung eine unter- oder übereutektische Zusammnsetzung hat, dann wir sie vor ihrer Raffination auf eine eutektische Zusammensetzung eingestellt.
    • Beste Ausführungsvariante der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen wird empfohlen, wie folgt durchzuführen.
  • In Induktionsöfen werden bei einer Temperatur von 750 bis 1100°C Ligaturen Al-Cr und A1-Mn mit einem vorgegebenen Gehalt an Komponenten hergestellt. Die hergestellten Ligaturen schmilzt man mit einer Aluminium-Silizium-Ausgangslegierung eutektischer Zusammensetzung zusammen, die Eisen- und Titanbeimengungen enthält, die in eine Schmelzmischpfanne eingebracht werden, wodurch man eine Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung erhält. In dem Fall, wenn ein Ligaturzusatz auf der Grundlage von Aluminium zur Aluminium-Silizium-Ausgangslegierung eutektischer Zusammensetzung zum Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze untereutektischer Zusammensetzung führt (das heißt,der Gehalt an Silizium unter 10 Masse% liegt), ist es notwendig, den Ligaturen und/oder der Aluminium-Silizium-Ausgangslegierung Silizium in einer Menge zuzusetzen, die für die Herstellung einer Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung erforderlich ist..
  • Die Anzahl der in eine Aluminium-Silizium-Schmelze einzuführenden Ligaturen wird ausgehend, von dem erforderlichen Massenverhältnis der Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen, sowie vom Massenverhältnis des Chroms zum Mangan bestimmt.
  • Zur Homogenisierung der hergestellten Aluminium-Silizium-Legierung wird empfohlen, die letztere 5 bis 30 Minuten lang zu vermischen. Nach Beendigung der Vermischung wird empfohlen, die Aluminium-Silizium-Schmelze 10 bis 50 Minuten Lang zwecks Entfer nung nichtmetallischer Einschlüsse aus der Schmelze zu halten. Bei diesem Halten der Aluminium-Silizium-Schmelze wird diese abgekühlt. Falls dabei die erforderliche Temperatur (590 bis 660°C) jedoch nicht erreicht wird, wird die Schmelze zwangsläufig, beispielsweise durch Zusatz von festem Aluminium beziehungsweise einer festen Legierung auf dessen Grundlage, bei einem Massenvarhältnis des Aluminiums zur abzukühlenden Aluminium-Silizium-Schmelze gleich (0,01-0,1) :1 abgekühlt.
  • In dem Fall, wenn der Zusatz an festem Aluminium beziehungsweise einer Legierung auf dessen Grundlage der abzukühlenden Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer zusammensetzung zum Anfallen einer Schmelze untereutektischer Zusammensetzung führt, ist es erforderlich, der abzukühlenden Aluminium-Silizium-Schmelze Silizium in einer Menge zuzusetzen, die für die Herstellung einer abgekühlten Schmelze eutektischer Zusammensetzung notwendig ist.
  • Zur Beschleunigung der Abkühlung wird empfohlen, die Aluminium-Silizium-Schmelze zu vermischen. Dabei wird die Temperatur der Aluminium-Silizium-Schmelze kontinuierlich mit Hilfe eines Wolfram-Rhenium-Thermoelementpaar gemessen.
  • Die abgekühlte Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung wird bei einer Temperatur der Schmelze von 590 bis 660°C abfiltriert.
  • Bei der Filtration fließt die leichtschmelzende Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung durch einen Filter in ein unter dem Filter liegendes ofengefäß, und die entstandenen schwerschmelzenden intermetallischen Verbindungen, die Eisen und Titan enthalten sowie die in der Tabelle 1 angeführten Zusammensetzungen aufweisen, werden bei der Filtration von der Aluminium-Silizium-Schmelze abgetrennt und gehen in die Filterrückstände über, wobei die Raffination der Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen und Titan erfoLgt.
  • Aus der raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung werden in verschiedenen bekannten Verfahren die erforderlichen Erzeugnisse gegossen.
  • Die technisch-ökonomischen Kennziffern des erfindungsgemäßen Verfahrens und der bekannten Verfahren zur Raffination, solche wie die Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtration, der Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen, der Verbrauch an Chrom und Mangan und der Grad der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen-und Titanbeimergungen werden wie folgt ermittelt.
  • Die Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtration wird als Verhältnis der Masse der Aluminium-Silizium-Schmelze nach der Filtration zur Massendifferenz der Aluminium-Silizium-Schmelze vor der Filtration und des Rückstandes der Aluminium-Silizium-Schmelze in einer Schmelzmischpfanne nach der Filtration ermittelt, was in Prozenten ausgedrückt wird.
  • Der Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen wird chemisch beziehungsweise mittels Spektralanalyse einer Probe der Filterrückstände ermittelt.
  • Den Verbrauch an Chrom und Mangan definiert man als den Quotienten beim Dividieren der massenbezogenen Gesamtmenge des zu verwendenden Chroms und Mangans und der massenbezogenen Gesamtmenge des Eisens und Titans, die in einer Aluminium-Silizium-Ausgangslegierung enthalten sind.
  • Den Grad der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen- und Titanbeimengungen definiert man als den Quotienten beim Dividieren der Differenz zwischen dem Gehalt an Eisen- und Titanbeimengumgen in einer Aluminium-Silizium-Schmelze vor und nach der Filtration und dem Gehalt der genannten Beimengungen in der Aluminium-Silizium-Schmelze vor der Filtration, der in Prozenten ausgedrückt wird.
  • Zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden nachstehende Beispiele ihrer konkreten Ausfüh - rung angeführt. Dabei sind die technisch-ökonomischen Kennziffern des erfindungsgemäßen Verfahrens (Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtration von Eisen und Titan, Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen, massenbezogener Gesamtverbrauch von Chrom und Mangan_je Einheit der massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen-und Titanbeimengungen in der zu raffinierenden Aluminium-Silizium-Legierung, Grad der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen- und Titanbeimenungen), die bei seiner Realisierung gemäß Beispielen 1 bis 9 erhalten werden, in TabeLLe 3 angeführt, die nach den Beispielen angeordnet ist. In der gleichen Tabelle sind auch Angaben über die relative Dehnung einer raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung angeführt. die ihre Plastizitä, charakterisieren. In Tabelle 3 sind außerdem zum Vergleich analoge technisch-ökonomische Kennziffern des bekannten Verfahrens angeführt, die bei seiner Realisierung gemäß Beispielen 10 und 11 erhalten wurden, sowie Angaben über die relative Dehnung der hergestellten raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung aufgeführt.
    • Beispiel 1
  • Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,9, Eisen - 0,8, Titan - 0,4 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 750°C aufweist, bringt man in eine schmelzmischpfanne ein und schmilzt diese mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Mn und Al-Cr zusammen, die eine Temperatur von 800 bzw. 820°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen verwendet, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimenungen wie 0,2:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,1:1 verhält.
  • Infolge des Zusammenschmelzens der Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung mit Chrom und Mangan erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%; Silizium - 12,5, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Chrom - 0,02, Mangan - 0,22 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die Temperatur der hergestellten Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung beträgt 760°C. Zur Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur von 590°C wird in die genannte Schmelze festes Aluminium in kleinen Portionen bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zur abzukühlenden Schmelze von 0,08:1 zugesetzt, wobei die Temperatur der abzukühlenden Aluminium-Silizium-Schmelze kontinuierlich gemessen wird. Nach Erreichen einer Temperatur von 590°C wird die Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze eingestellt und die genannte Schmelze bei dieser
    • Temperatur gefiltert.
  • Die raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung, die das Filter passiert hat, wird in dem unter dem Filter angeordneten Ofengefäß gesammelt, dabei weist die genannte Schmelze folgende Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,3, Eisen - 0,46, Titan - 0,12, Chrom - 0,01, Mangan - 0,08 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. In den Filterrückständen konzentrieren sich intermetallische Verbindungen, die in ihrer Zusammensetzung Eisen. und Titan enthalten.
    • Beispiel 2
  • Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,2, Eisen - 1,4, Titan - 0,7 und Aluminiumalles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 670°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 900 bzw. 780°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen wie 0,65:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 10:1 verhält.
  • Mit dem Ziel der Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 15 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,0, Eisen - 1,4, Titan - 0,7, Chrom - 1,24, Mangan - 0,12 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die Temperatur der hergestellten Aluminium-Silizium-Schmelze beträgt 690°C. Die genannte Schmelze wird während 30 Minuten zwecks Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse und Abkühlung auf eine Temperatur von 650°C gehalten. Danach wird die abgekühlte Schmelze bei dieser Temperatur gefiltert.
  • Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,5. Eisen - 0,34, Titan - 0,07, Chrom - 0,45, Mangan - 0,04 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
    • Beispiel 3
  • Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,6, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 730°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 930 bzw. 780°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 1,1:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 20:1 verhält.
  • Mit dem Ziel der Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 25 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,2, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Chrom - 3,15, Mangan - 0,15 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der hergestellten Schmelze beträgt 780°0.
  • Mit dem Ziel der Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse aus der Schmelze und ihrer teilweisen Abkühlung wird die Aluminium-Silizium-Schmelze während 40 Minuten gehalten. Dabei wird die Temperatur auf 730°C erniedrigt. Zur Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur von 625°C wird in die genannte Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zur abgekühlten Schmelze von 0,05:1 zugesetzt. Danach wird die abgekühlte Schmelze bei einer Temperatur von 625°C gefiltert.
  • Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,6, Eisen - 0,42, Titan - 0,10, Chrom - 0,7, Mangan - 0,04 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
    • Beispiel 4
  • Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,9, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 700°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht, und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 850 bzw. 780°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 0,2:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 20:1 verhält. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,8, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Chrom - 0,23, Mangan - 0,01 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der genannten Schmelze beträgt 730°C. Zur AbkühlunG der Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur von 590°C wird festes Aluminium in die Schmelze bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zur abgekühlten Schmelze von 0,07:1 zugesetzt. Danach wird die genannte Schmelze bei einer Temperatur von 590°C gefiltert.
  • Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,0, Eisen - 0,30, Titan - 0,05, Chrom - 0,10, Mangan - 0,005 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
    • Beispiel 5
  • Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,2, Eisen - 1,4, Titan - 0,7, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 690% aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktions of en hergestell - ten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 860 bzw. 760°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 0,45:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 10:1 verhält.
  • Mit dem Ziel der Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 20 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,0, Eisen - 1,4, Titan - 0,7, Chrom - 0,86, Mangan - 0,085 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der hergestellten Aluminium-Silizium-Schmelze.. beträgt 700°C. Die genannte Schmelze wird mit dem Ziel der Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse und
  • Abkühlung auf eine Temperatur von 590°C während 45 Minuten gehalten. Danach wird die abgekühlte Schmelze bei einer Temperatur von 590°C gefiltert.
  • Die raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze, die in einem Ofengefäß gesammelt wird, weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,2, Eisen - 0,32, Titan -0,05, Chrom - 0,30, Mangan - 0,03 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
    • Beispiel 6
  • Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,6, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung 100.
  • Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung der genannten Zusammensetzung weist eine Temperatur von 750°C auf, sie wird in eine Schmelzmischpfannne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 840 bzw. 880°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen-und Titanbeimengungen wie 0,69:1 bei einen Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,5:1 verhält.
  • Mit dem Ziel der Homogenisierung αer Zusammenset - zung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 15 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,2, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Chrom - 0,69, Mangan - 1,38 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der hergestellten Schmelze beträgt 780°C.
  • Mit dem Ziel der Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse aus der Aluminium-Silizium-Schmelze und ihrer teilweisen Abkühlung wird die Schmelze während 30 Minuten gehalten. Danach wird der genannten Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zur abgekühlten Schmelze gleich 0,06:1 mit dem Ziel der Abkühlung der Letzteren auf ein Temperatur von 625°C zugesetzt. Die Filtration der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung erfolgt bei der genannten Temperatur.
  • Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,3, Eisen - 0,37, Titan - 0,06, Chrom - 0,24, Mangan - 0,55 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
    • Beispiel 7
  • Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masses% durch: Silizium - 13,9, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 680°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmelzen, die eine Temperatur von 850 bzw. 840°C aufweisen. Dabei werden'die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 0,7:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,4:1 verhält. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,8, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Chrom - 0,24, Mangan - 0,60 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der genannten Schmelze beträgt 730°C.
  • Zur Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur von 590°C wird der Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zur abgekühlten Schmelze gleich 0,07:1 zugesetzt. Danach wird die genannte Schmelze bei einer Temperatur von 590°C gefiltert.
  • Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,2, Eisen - 0,36, Titan - 0,08, Chrom - 0,10, Mangan - 0,25 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
    • Beispiel 8
  • Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,2, Eisen - 1,4, Titan - 0,7, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 680°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktiensofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 860 bzw 880°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 0,9:1 bei einem Massenverhältnis von Chrom zum Mangan von 0,25:1 verhält.
  • Mit dem Ziel der Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 20 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,0, Eisen - 1,4, Titan - 0,7, Chrom - 0,38, Mangan - 1,51 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.Die Temperatur der hergestellten Aluminium-Silizidm-Schmelze beträgt 710°C. Die genannte Schmelze wird während 45 Minuten zwecks Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse und zwecks ihrer Abkühlung auf eine Temperatur von 660°C gehalten. Danach wird die abgekühlte Schmelze bei einer Temperatur von 660°C gefiltert.
  • Die' in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,5, Eisen 0,37, Titan - 0,09, Chrom - 0,14, Mangan - 0,35, Aluminium alles ü.brige bis zur Auffüllung auf 100.
    • Beispiel 9
  • Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,6, Eisen - 2,0, Titan - 1,0 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung der genannten Zusammensetzung, die eine Temperatur von 730°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 850 bzw. 920°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen-und Titanbeimengungen wie 1,1:1 1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,1:1 verhält.
  • Zur Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 25 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,2, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Chrom - 0,3, Mangan - 3,0 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der hergestellten Schmelze beträgt 790°C. Mit dem Ziel der Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse aus der Schmelze und ihrer teilweisen Abkühlung wird die Aluminium-Silizium-Schmelze während 45 Minuten gehalten. Dabei sinkt die Temperatur der Schmelze auf 730°C. Zur Kühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze auf 625°C setzt man der genannten Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zu der abzukühlenden Schmelze gleich 0,05:1 zu. Weiterhin wird die abgekühlte Schmelze bei einer Temperatur von 625°C gefiltert.
  • Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,6, Eisen - 0,39, Titan - 0,08, Chrom - 0,10, Mangan - 0,65 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
    • Beispiel 10 (VergLeich)
  • Gemäß dem SU-Urheberschein Nr. 1108122 erfolgt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 13,9, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Aluminium - alles Übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung der genannten Zusammensetzung, die eine Temperatur von 750°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn, die eine Temperatur von 870°C bzw. 860°C aufweisen, zusammengeschmolzen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 1,2:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,5:1 verhält.
  • Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzang in Masse%: Silizium - 12,8, Eisen - 0,8, Titan - C,4, Chrom - 0,48, Mangan - 0,96 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur dcr genannten Schmelze beträgt 780°C. Zur Kühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur von 615°C Setzt man der genannten Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zu der abzukünlenden Schmelze gleich 0,08:1 zu. Nach Erreichen der Temperatur von 615°C stellt man die Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze ein und filtert die genannte Schmelze bei dieser Temperatur.
  • Die in einem Of engefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf : Silizium - 12,6, Eisen - 0,58, Titan - 0,13, Chrom - 0,10, Mangan - 0,16 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
    • Beispiel 11 (Vergleich)
  • Gemäß dem SU-Urheberschein Nr.1108122 erfolgt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 13,6, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
  • Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung der genannten Zusammensetzung, die eine Temperatur von 730°C aufweist, wird in eine Schumelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktions of en hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn, die eine Temperatur von 930°C bzw. 900°C aufweisen, zusammengeschmolzen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge des Chroms und Mangans zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 2,0:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 1:1 verhält.
  • Mit dem Ziel der Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die letztere während 30 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse% Silizium- 12,2, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Chrom - 3,0, Mangan - 3,0 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der hergestellten Schmelze beträgt 800°C.
  • Mit dem Ziel der Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse aus der Schmelze und ihrer teilweisen Abkühlung wird die Aluminium-Silizium-Schmelze während 45 Minuten gehalten. Dabei sinkt ihre Temperatur auf 740°C. Zur Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung auf eine Temperatur von 620°C setzt man der genannten Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zu der abzukühlenden Schmelze gleich 0,06:1 zu. Weiterhin wird die abgekühlte Schmelze bei einer Temperatur von 620°C gefiltert.
  • Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 12,3, Eisen - 0,70, Titan - 0,25, Chrom - 0,35, Mangan - 0,40 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.
    Figure imgb0007
    Figure imgb0008
    Figure imgb0009
  • Die in der Tabelle 3 angeführten technisch-ökonomischen Kenndaten des erfindungsgemäßen und des bekannten Verfahrens veranschaulichen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • So werden, beispielsweise, bei der Raffination im erfindungsgemäßen Verfahren einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 13,9, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100 folgende Vorteile im Vergleich zum bekannten Verfahren erzielt:
    • 1. Vergrößerung der Ausbeute an einer Aluminium-Silizium-Schmeize in der Stufe ihrer Filtration von Eisen und Titan von 93,5 auf 97,5 bis 98,8%, das heißt um 4 bis 5,3 absolute%.
    • 2. Senkung des Gehaltes an Aluminium in den Fil - terrückständen von 72,3 auf 55,2-64,3%, das heißt um 8 bis 17,1 absolute%.
    • 3. Senkung des Gesamtverbrauchs an Chrom und Mangan auf das 1,7 bis 6fache.
    • 4. Vergrößerung des Grades der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen von 27,5 auf 42,5 bis 62,5%, das heißt auf das 1,5 bis 2,3fache.
    • 5. Vergrößerung des Grades der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Titan von 67,5 auf 70 bis 87,5%, das heißt um 2,5 bis 20 absolute %.
    • 6. Vergrößerung der relativen Dehnung einer raffie nierten Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von 3,0 auf 3,3 bis 4,0%, das heißt auf das 1,1 bis 1,3fache.
  • Bei Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 13,6, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100 im erfindungsgemäßen Verfahren werden folgende Vorteile im Vergleich zum bekannten Verfahren erzielt.
    • 1. Erhöhung der Ausbeute an einer Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtration von Eisen und Titan von 88,1 auf 97,0 bis 98,0%, das heißt um 8,9 bis 9,9 absolute%.
    • 2. Senkung des Gehaltes an Aluminium in den Filterrückständen von 80,3 auf 59,2 bis 66,5%, das heißt um 13,8 bis 21,1 absolute %.
    • 3. Senkung des Gesamtverbrauchs von Chrom und Mangan um das 1,8 bis 2,9fache.
    • 4. Vergrößerung des Grades der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen von 65.0 auf 79,0 bis 81,5%, das heißt um das 1,2 bis 1,25fache.
    • 5. Vergrößerung des Grades der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Titan von 75.0 auf 90 bis 94%, das heißt um das 1,2 bis 1,25fache.
    • 6. Vergrößerung der relativen Dehnung einer raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von 2,5 auf 3,5 bis 3,7%, das. heißt um das 1,4 bis 1,5fache.
  • Außer den genannten Vorteilen ermöglicht es die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Raffination bei der Herstellung von Aluminium-Silizium-Legie - rungen eutektischer Zusammensetzung, sekundäre Aluminiumsowie Aluminium-Silizium-Legi erungen, die mit Eisen- und Titanbeimengungen verunreinigt sind, in die Produktion einzubeziehen und mittels ihrer Raffination im erfindungsgemäßen Verfahren von Eisen und Titan hochwertige primäre Aluminium-Silizium-Legierungen herzustellen, wodurch das primäre Aluminium und kristallines Silizium eingespart werden.
    • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Erfindung kann in der Buntmetallurgie und im Maschinenbau zur Raffination von Aluminium-Silizium-Legierungen eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen eingesetzt werden, dabei können die zu raffinierenden Legierungen sowohl primär als auch sekundär sein.

Claims (3)

1. Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen-und Titanbeimengungen, das das Zusammenschmelzen der Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung mit Chrom und Mangan, die Abkühlung der hergestellten Schmelze auf eine Temperatur von 590 bis 560°C und die Filtration der abgekühlten Schmelze in dem genannten Temperaturenbereich vorsieht, dadurch g e - kennzeichnet, daß man das Chrom und das Mangan in solchen Mengen einsetzt, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie (0,2-1,1):1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von (0,1-20):1 verhält.
2. Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen-und Titanbeimengungen nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß man in dem Fall, wenn das Chrom und das Mangan in solchen Mengen eingesetzt werden, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen wie (0,2-0,69):1 verhält, ein Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von (0,5-20):1 unterhält.
3. Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen-und Titanbeimengungen nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß man in dem Fall, wenn das Chrom und Mangan in solchen Mengen eingesetzt werden, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen-und Titanbeimeng- ungen wie (0,7-1,-1):1 verhält, ein n Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von (0,1-04):1 unterhält.
EP19860904459 1986-03-21 1986-03-21 Verfahren zur raffinage einer eutektischen aluminium-siliziumlegierung aus beimischungen von eisen und titan. Withdrawn EP0269733A4 (de)

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