EP0283517B1

EP0283517B1 - Verfahren zur herstellung von aluminosilikonlegierungen mit 2-22 gewichtsprozent silizium

Info

Publication number: EP0283517B1
Application number: EP86907017A
Authority: EP
Inventors: Viktor Semenovich Shusterov; Vadim Petrovich Ivchenkov; Vladimir Anatolievich Gorbunov; Anatoly Nikolaevich Malenkikh; Vladimir Nikolaevich Senin; Elena Leonidovna Lukina; Vladimir Vladimirovich Volkov; Fedor Konstantinovich Teplyakov
Original assignee: VSESOJUZNY NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKY I PROEKTNY INSTITUT ALJUMINIEVOI MAGNIEVOI I ELEKTRODNOI PROMYSHLENNOSTI
Current assignee: VSESOJUZNY NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKY I PROEKTNY INSTITUT ALJUMINIEVOI MAGNIEVOI I ELEKTRODNOI PROMYSHLENNOSTI
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1992-03-18
Anticipated expiration: 2006-09-29
Also published as: AU6726487A; WO1988002409A1; EP0283517A1; JPH01501008A; NO882211L; CN87102446A; IN166791B; AU584771B2; EP0283517A4; CN1011045B; RO101829B1; NO882211D0; DE3684480D1; DD260521A1

Description

Anwendungsgebiet

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 Masse%.

Vorhergehender Stand der Technik

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Masse%, 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 hergestellte Legierung von nichtmetallischen Einschlüssen und ihre Verarbeitung zu Aluminium-Silizium-Konstruktionslegierungen (I.A.Troitsky, V.A.Zheleznov "Metallurgia aluminiya", veröffentlicht I977, Verlag "Metallurgiya", 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 I0%) einher. Das Verfahren besteht aus mehreren Stufen und bedarf eines grossen Stromverbrauchs.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Masse%, das darin besteht, dass die Trennung des zerkleinerten kristallinen Siziliums in Fraktionen mit der Abnahme einer Fraktion von 20 bis 50 mm und einer Fraktion von 0,3 bis I,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 820°C in einem Strahlungsofen unter Vermischen mit Anfallen von Aluminium-Silizium-Schmelze erfolgen. (M.B.Altman, A.A.Lebedev, M.V.Chukhov "Plavka i litje legkikh splavov" /Schmelzen und Giessen von Leichtlegierungen), veröffentlicht I969, Verlag "Metallurgiya", Moskau, S. 270-27I).
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 50 mm eine durchschnittliche Ausbeute von 95% und die Fraktion von 0,3 bis I,0 mm eine durchschnittliche Ausbeute von 4,5% aufweist. Gemäss diesem Verfahren wird das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm für die Herstellung der Aluminium-Silizium-Legierung nicht verwendet, was einen Verlust an defizitärem Rohstoff verursacht.

Offenbarung 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 Masse% 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 I,0 mm zu verwenden und dadurch den Verlust an defizitärem Rohstoff zu vermeiden sowie die Qualität der hergestellten Legierung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das erfindungsgemässe Verfahren (seine erste Variante) für die Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Masse%, 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 I,0 mm, die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm in flüssigen Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 820°C unter Vermischen in einem Strahlungsofen 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 I,0 mm in einer Menge von 3 bis I0%, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschickung des kristallinen Siliziums, mit einem Inertgasstrahl unter die Schmelzebene einführt.
Die genannte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass in dem erfindungsgemässen Verfahren (seine zweite Variante) zur Herstellung einer Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Masse%, 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 I,0 mm, die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm im flüssigen Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 820°C unter Vermischen in einem Strahlofen mit Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze vorsieht, erfindungsgemäss die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm zusammen mit dem kristallinen Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm bei einem Massenverhältnis der Fraktionen von 80-85:20-I5 durchgeführt, wird, wobei man das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm vor der Auflösung mit Bariumchlorid und einem Flussmittel auf der Grundlage von Natrium- und Kaliumchloride bei einem Massenverhältnis des kristallinen Siliziums des Fraktion von 0,3 bis I,0 mm zum Bariumchlorids und zum Flussmittel gleich (7:I) bis (2:I-3) zusammenpresst.
Das erfindungsgemässe Verfahren (seine beiden Varianten) ermöglicht es, das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,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 I,0 mm 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 Verweilzeit der feinen Siliziumfraktion im Schmelzvolumen erreicht, das heisst, dass die Zeit für die Auflösung der feinen Fraktion in der Schmelze ausreichend wird, bevor sie es schafft, an die Oberfläche aufzuschwimmen.
Das Inertgas fördert 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 I,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 I,0 mm an die Oberfläche der Schmelze ausschliesst. Hierdurch wird es möglich, die gemeinsame Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm und der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm durchzuführen. Das Vorhandensein eines Flussmittels in der Zusammensetzung des zusammengepressten 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 Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Masse% 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 I,0 mm eine durchschnittliche Ausbeute von 4,5% auf. Früher wurde die Fraktion von 0,3 bis I,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 Einsatz der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm vor.
In dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Auflösung des kristallinen Siliziums im flüssigen Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 820°C vorgesehen. Die genannte Temperatur der Auflösung ist auf die spezifische 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 I,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 I0%, 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 I,0 mm bei ihrem Massenverhältnis gleich 80 bis 85:20 bis I5 eingesetzt. Die Verwendung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm 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 I,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 Fraktion von 0,3 bis I,0 mm in einer Menge unter der unteren Grenzen in dem genannten Verhältnis wird nicht empfohlen, da dabei sprübar die Effektivität der Prozessführung beeinträchtigt wird.
Gemäss der zweiten Variante der vorgeschlagenen Erfindung wird das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm mit Bariumchlorid und einem Flussmittel in einem Masseverhältnis gleich (7:I) bis (2:I 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 ${( γ}_{I} = 2,4 g/cm³$
, $γ₂ = 2,48 g/cm³$
, worin γ_I - 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.

Beste Ausführungsvarianten der Erfindung

Gemäss der ersten Variante wird das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Masse% wie folgt ausgeführt.
Man fraktioniert das zerkleinerte kristalline Silizium in Fraktionen von 20 bis 50 mm und von 0,3 bis I,0 mm, 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 820°C 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 Firma "Carborundum" (USA), von Gasdynamopumpen und von elektromagnetischen Mischvorrichtungen (A.D.Andreev, V.B.Gogin, G.S.Makarov "Hochleistungsschmelzen von Aluminiumlegierungen", veröffentlicht I980, Verlag "Metallurgia", 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 I,0 mm in einer Menge von 3 bis I0%, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschickung des Siliziums, mit einem Strahl von Inertgas, beispielsweise Stickstoff, Argon, unter die Schmelzebene eingeführt. Die Herausbildung des Strahls des Inertgases im Gemisch mit dem kristallinen Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm erfolgt in einem Wirbelschichtapparat. Bei der Einführung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm mit dem Inertgasstrahl unter die Schmelzeebene kommt es zur vollständigen, Auflösung des Siliziums der genannten Fraktion infolge der Vergrösserung ihrer Verweildauer im Schmelzvolumen.
Der Fertigkeitsgrad der herzustellenden Legierung wird durch die Ergebnisse einer Schnellanalyse nach dem 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 Masse% wie folgt durchgeführt.
Man fraktioniert das zerkleinerte kristalline Silizium in Fraktionen von 20 bis 50 mm und von 0,3 bis I,0 mm. Danach wird das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,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:I bis 2:I-3 zusammengepresst. Als Flussmittel kann man beispielsweise ein Gemisch verwenden, das sich aus 52 bis 57 Masse% NaCl, 30 bis 35 Masse% KCl und I0 bis I5 Masse% 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 I,0 mm enthält. Dabei werden diese in einer solchen Menge aufgegeben, dass das Massenverhältnis der Siliziumfraktion von 20 bis 50 mm zur Siliziumfraktion von 0,3 bis I,0 mm von 80-85:20:I5 beträgt. Danach wird in den Ofen die erforderliche Menge des flüssigen Aluminiums bei einer Temperatur von 780 bis 820°C 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 I,0 mm, sich infolge der Vergrösserung seiner Verweiledauer im Schmelzevolumen aufzulösen.
Das genannten Vermischen erfolgt ähnlicherweise, wie in der ersten Variante des Verfahrens beschrieben wurde.
Der Fertigkeitsgrad der hergustellenden 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.
Zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden nachstehende Beispiele für ihre konkrete Aussführung angeführt.
Beispiel I (erste Variante des erfindungsgemässen Verfahrens.
Man fraktioniert das zerkleinerte kristalline Silizium in Fraktionen von 20 bis 50 mm und von 0,3 bis I,0 mm, wonach man die Fraktion von 20 bis 50 mm in einer Menge von 2650 kg in einen Strahlofen mit einer Fassungsvermögen von 25000 kg, bezogen auf das flüssige Metall, aufgibt. Dann werden in den Ofen 22250 kg des flüssigen Aluminiums bei einer Temperatur von 800°C 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 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 I,0 mm in einer Menge von 270 kg (I0%, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschickung des Siliziums) mit einem Stickstoffstrahl unter die Schmelzeebene eingeführt. Die berechnete Menge des Siliziums in der Schmelze beträgt II,7 Masse%. Bei der Einführung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis I,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 II,4 Masse% in Kokillen vergiesst.
Nachstehend sind Beispiele für die Realisierung des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss der ersten Variante in dem obengenannten Strahlungsofen in Tabelle I angeführt

Beispiel I (zweite Variante des erfindungsgemässen Verfahren)

Man fraktioniert das zerkleinerte kristalline Silizium in Fraktionen von 20 bis 50 mm und von 0,3 bis I,0 mm. Dann wird das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm in einer Menge von 584 kg mit I66,8 kg 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 Masse% NaCl, 34 Masse% KCl und I4 Masse% Na₂SiF₆ zusammensetzt. Dann wird in den Strahlofen mit einem Vassungsvermögen von 25000 kg, bezogen auf das flüssige Metall, kristallines Silizium der Fraktion von 20 bis 50 mm in einer Menge von 2336 kg und das hergestellte zusammengepresste Material aufgegeben, das die Siliziumfraktion von 0,3 bis I,0 mm enthält. Das Massenverhältnis der Siliziumfraktion von 20 bis 50 mm zur Siliziumfraktion von 0,3 bis I,0 mm beträgt 80:20. Die berechnete Menge des Siliziums in der Legierung beträgt II,7 Masse%. Dann giesst man 22250 kg flüssiges Aluminium in den Ofen bei einer Temperatur von 800°C ein 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 I,0 mm, infolge der Vergrösserung seiner Verweildauer im Schmelzvolumen sich aufzulösen.
Das genannte Vermischen wird unter Einsatz einer elektromagnetischen Mischvorrichtung vorgenommen.
Das 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 II,4 Masse% 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 I der zweiten Variante des Verfahrens beschriebene Flussmittel verwendet.
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 I,0 mm bewertet.
Der 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 Leichtlegierung", veröffentlicht I969, Verlag "Metallurgia", Moskau, S. 663-674 beschrieben wurde.
Der Grad der Verwertung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm 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 an Silizium (C_I). Dann erfolgte die Prozessführung unter Verwendung der Siliziumfraktion von 20 bis 50 mm und der Siliziumfraktion von 0,3 bis I,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 I,0 mm (y%) wurde nach folgender Formel berechnet:

worin
C_I - Gehalt an Silizium in der Legierung ist, die unter Verwendung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm hergestellt wurde, Masse%.
C₂ - Gehalt an Silizium in der Legierung, die unter Verwendung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm und von 0,3 bis I,0 mm hergestellt wurde, Masse%.
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.
Eine Vergleichsanalyse der in Tabelle 3 angeführten Angaben zeigt, dass es die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens (seiner Varianten) ermöglicht, den Gehalt an Wasserstoff in der fertigen Legierung durchschnittlich um 30% und an Aluminiumoxid durchschnittlich um 37% zu senken.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,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.

Industrielle Anwendbarkeit

Die vorgeschlagene Erfindung kann auf dem Gebiet der Metallurgie von NE-Metallen und Legierungen zur Herstellung einer Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Masse% eingesetzt werden. 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.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Masse%, das Trennung die zerkleinerten kristallinen Siliziums in Fraktionen mit der Abnahme der Fraktion von 20 bis 50 mm und der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm und die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm im flüssigen Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 820°C unter Vermischen in einem Strahlofen mit Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass man gleichzeitig mit der Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm in einer Menge von 3 bis I0%, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschickung des kristallinen Siliziums, mit einem Inertgasstrahl unter die Schmelzebene einführt.
Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Gehalt an Silizium von 2 bis 22 Masse%, das die Fraktionierung des zerkleinerten kristallinen Siliziums in Fraktionen mit der Abnahme der Fraktion von 20 bis 50 mm und der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm und die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm in flüssigem Aluminium bei einer Temperatur von 780 bis 820°C und unter Vermischen in einem Strahlofen mit Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 20 bis 50 mm zusammen mit dem kristallinen Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm bei einem Massenverhältnis der Fraktionen von (80 bis 85):(20 bis I5) erfolgt, wobei das kristalline Silizium der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm vor der Auflösung mit Bariumchlorid und mit einem Flussmittel auf der Grundlage von Natrium- und Kaliumchloriden bei einem Massenverhältnis des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm zum Bariumchlorid und zum Flussmittel gleich (7:I) bis (2:I bis 3) zusammengepresst wird.