EP0283517B1 - Method of obtaining aluminosilicon alloy containing 2-22 per cent by weight of silicon - Google Patents

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EP0283517B1
EP0283517B1 EP86907017A EP86907017A EP0283517B1 EP 0283517 B1 EP0283517 B1 EP 0283517B1 EP 86907017 A EP86907017 A EP 86907017A EP 86907017 A EP86907017 A EP 86907017A EP 0283517 B1 EP0283517 B1 EP 0283517B1
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EP
European Patent Office
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silicon
fraction
crystalline silicon
alloy
melt
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EP0283517A4 (en
EP0283517A1 (en
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Viktor Semenovich Shusterov
Vadim Petrovich Ivchenkov
Vladimir Anatolievich Gorbunov
Anatoly Nikolaevich Malenkikh
Vladimir Nikolaevich Senin
Elena Leonidovna Lukina
Vladimir Vladimirovich Volkov
Fedor Konstantinovich Teplyakov
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VSESOJUZNY NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKY I PROEKTNY INSTITUT ALJUMINIEVOI MAGNIEVOI I ELEKTRODNOI PROMYSHLENNOSTI
Original Assignee
VSESOJUZNY NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKY I PROEKTNY INSTITUT ALJUMINIEVOI MAGNIEVOI I ELEKTRODNOI PROMYSHLENNOSTI
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026Alloys based on aluminium

Definitions

  • the invention relates to the field of metallurgy of non-ferrous metals and alloys, and in particular to processes for the production of aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22 mass%.
  • a method for producing an aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22% by mass which consists in exposing alumina and silicon to separate comminution.
  • a feed material is prepared from the carbon-containing material and the comminuted alumina and the comminuted silicon, the components mentioned being used in calculated amounts.
  • briquettes are made from the feed, which are placed in an ore reduction electro furnace.
  • primary aluminum-silicon alloy is obtained.
  • the alloy produced from non-metallic inclusions is refined and processed into aluminum-silicon construction alloys (I.A. Troitsky, V.A. Zheleznov "Metallurgia aluminiya”, published I977, Verlag “Metallurgiya”, Moscow, pp. 368-375).
  • Disadvantages of the process mentioned include the low degree of utilization of silicon and the low quality of the alloy produced as a result of an increased content of non-metallic inclusions therein.
  • the process control according to the above-mentioned process is associated with a high degree of slag formation and with substantial heat losses for the slag formation (up to 10%).
  • the process consists of several stages and requires a large amount of electricity.
  • a method for producing aluminum-silicon alloy containing silicon is known from 2 to 22% by mass, which is that the separation of the crushed crystalline sicilium into fractions with the decrease of a fraction of 20 to 50 mm and a fraction of 0.3 to 1.0 mm (the last fraction is thrown away) and the crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm is dissolved in the liquid aluminum at a temperature of 780 to 820 ° C. in a radiation furnace with mixing with the accumulation of aluminum-silicon melt.
  • MVAltman, AALebedev, MVChukhov "Plavka i litje legkikh splavov" / melting and casting of light alloys published I969, Verlag "Metallurgiya", Moscow, pp. 270-27I).
  • the described method ensures that an increased degree of utilization of silicon is achieved and that an alloy of good quality is produced as a result of a reduced content of non-metallic inclusions in it (aluminum oxide and hydrogen).
  • this process enables the degree of slag formation to be reduced.
  • the process is technologically easy to carry out and does not require a large amount of electricity.
  • the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm is not used for the production of the aluminum-silicon alloy, which causes a loss of deficient raw material.
  • the invention has for its object to change the conditions of the process control of the dissolution of the crystalline silicon in the process for the production of aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22 mass% so that the possibility is created of crystalline silicon Fraction of 0.3 to 1.0 mm to use and thereby to avoid the loss of deficient raw material and to improve the quality of the alloy produced.
  • the method according to the invention for the production of aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22 mass%, which separates the crushed crystalline silicon into fractions with the removal of a fraction of 20 to 50 mm and a fraction of 0.3 to 1.0 mm, the dissolution of the crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm in liquid aluminum at a temperature of 780 to 820 ° C with mixing in a radiation furnace with the accumulation of aluminum Silicon melt provides, according to the invention, simultaneously with the dissolution of the crystalline silicon of the fraction from 20 to 50 mm, the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount of 3 to 10%, based on introduces the total mass of the crystalline silicon feed under the melt plane with an inert gas jet.
  • the stated object is also achieved in that in the process according to the invention (its second variant) for producing an aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22% by mass, the separation of the comminuted crystalline silicon into fractions with the decrease a fraction of 20 to 50 mm and a fraction of 0.3 to I, 0 mm, the dissolution of the crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm in liquid aluminum at a temperature of 780 to 820 ° C with mixing in a blast furnace with The occurrence of an aluminum-silicon melt provides, according to the invention, the dissolution of the crystalline silicon of the fraction from 20 to 50 mm together with the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm with a mass ratio of the fractions of 80-85: 20- I5 is carried out, taking the crystalline silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm before dissolving with barium chloride and a flux based on sodium - and Potassium chlorides at a mass ratio of the crystalline silicon of the fraction of 0.3 to 1.0
  • the method according to the invention makes it possible to use the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm, thereby avoiding the loss of deficient raw material.
  • the method according to the invention also makes it possible to produce an alloy with a better quality due to a lower content of non-metallic inclusions therein (aluminum oxide and hydrogen).
  • the increase in the residence time of the fine Silicon fraction in the melt volume reached which means that the time for the fine fraction to dissolve in the melt is sufficient before it manages to float to the surface.
  • the inert gas also promotes the removal of non-metallic inclusions (hydrogen and aluminum oxide) from the melt when it reaches the melt.
  • the crystalline silicon fraction of 20 to 50 mm when crushed has an average yield of 95% and the fraction of 0.3 to 1.0 mm has an average yield of 4.5%.
  • the fraction from 0.3 to 1.0 mm was not used for the production of an aluminum-silicon alloy, which caused the loss of deficient raw material.
  • the present invention proposes a method for producing an aluminum-silicon alloy using the fraction from 0.3 to 1.0 mm.
  • the introduction of the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount below 3%, based on the total mass of the silicon feed, with the inert gas jet leads to a low degree of utilization of equipment , and the introduction of the said fraction in an amount over 10%, based on the total mass of the silicon feed, leads to a large consumption of inert carrier gas.
  • the fraction of crystalline silicon is from 20 to 50 mm and the fraction from 0.3 to 1.0 mm with their mass ratio equal to 80 to 85:20 to I5 used.
  • the use of the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount above the upper limit in the above ratio is not appropriate because it leads to the need for the amount of barium chloride which is pressed together with the fraction of 0.3 to 1.0 mm and used with the flux to enlarge, which in turn leads to an undesirable increase in the viscosity of the melt.
  • the use of the crystalline silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount below the lower limits in the stated ratio is not recommended, since the effectiveness of the process control is noticeably impaired.
  • the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm is pressed together with barium chloride and a flux in a mass ratio equal to (7: I) to (2: I to 3).
  • the upper limit for the barium chloride and flux in the ratio mentioned is determined by the fact that a further increase in the content of barium chloride and flux leads to an undesirable increase in the viscosity of the melt and to an unproductive consumption of flux.
  • the method according to the invention for producing aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22% by mass is carried out as follows.
  • the crushed crystalline silicon is fractionated in fractions from 20 to 50 mm and from 0.3 to 1.0 mm, after which the fraction from 20 to 50 mm is placed in a radiation oven. Then the required amount of liquid aluminum is poured into the furnace at a temperature of 780 to 820 ° C.
  • the crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm is dissolved in the liquid aluminum at the temperature mentioned and with mixing with the formation of an aluminum-silicon melt.
  • Mixing can be carried out, for example, using centrifugal pumps from "Carborundum” (USA), gas dynamopumps and electromagnetic mixing devices (ADAndreev, VBGogin, GSMakarov "High-performance melting of aluminum alloys", published I980, "Metallurgia", Moscow, S. 89-95).
  • the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount of 3 to 10%, based on the total mass of the silicon, with one jet of inert gas, for example nitrogen, argon, introduced under the melt plane.
  • inert gas for example nitrogen, argon
  • the formation of the jet of the inert gas in a mixture with the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm takes place in a fluidized bed apparatus.
  • the degree of skill of the alloy to be produced is determined by the results of a rapid analysis according to the content of basic components of the alloy and the admixtures, after which the finished alloy is cast in molds.
  • the second variant is the method according to the invention for the production of aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22 mass% as follows.
  • the crushed crystalline silicon is fractionated in fractions from 20 to 50 mm and from 0.3 to 1.0 mm. Thereafter, the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm with barium chloride (weighting agent) and with a flux based on sodium and potassium chloride with a mass ratio of crystalline silicon to barium chloride and flux equal to 7: I to 2 : I-3 pressed together.
  • a flux for example, a mixture can be used which is composed of 52 to 57 mass% NaCl, 30 to 35 mass% KCl and 10 to 15 mass% Na2SiF6. Then the crystalline silicon of the fraction from 20 to 50 mm and the produced compressed material containing the silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm are placed in the radiation furnace.
  • the mass ratio of the silicon fraction from 20 to 50 mm to the silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm is 80-85: 20: I5.
  • the required amount of liquid aluminum is poured into the furnace at a temperature of 780 to 820 ° C. and the crystalline silicon of the two fractions is dissolved together in the liquid aluminum at the temperature mentioned and mixed with the formation of an aluminum-silicon Melt through.
  • the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm manages to dissolve in the melt volume due to the increase in its residence time.
  • the mixing mentioned is carried out in a similar manner to that described in the first variant of the process.
  • the level of skill of the alloy to be produced is determined by the results of a rapid analysis according to the content of basic components of the alloy and the admixtures, after which the finished alloy is cast in molds.
  • Example I (first variant of the method according to the invention.
  • the crushed crystalline silicon is fractionated in fractions from 20 to 50 mm and from 0.3 to 1.0 mm, after which the fraction from 20 to 50 mm in an amount of 2650 kg is drawn into a blasting furnace with a capacity of 25000 kg on the liquid metal. Then 22,250 kg of the liquid aluminum are poured into the furnace at a temperature of 800.degree.
  • the crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm is dissolved in the liquid aluminum at the temperature mentioned and with mixing with the formation of an aluminum-silicon melt. Mixing takes place using an electromagnetic mixing device.
  • the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount of 270 kg (10%, based on the total mass of the silicon feed) with a Nitrogen jet introduced below the melt level.
  • the calculated amount of silicon in the melt is II.7% by mass.
  • the skill level of the alloy is determined by the results of a rapid analysis of the content of basic components of the alloy and the admixtures, after which the finished alloy with a silicon content of II.4% by mass is poured into molds.
  • the crushed crystalline silicon is fractionated in fractions from 20 to 50 mm and from 0.3 to 1.0 mm. Then the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount of 584 kg is pressed together with I66.8 kg barium chloride and 250.2 kg flux (the mass ratio of the silicon fraction with the barium chloride and the flux is 7: 2 or 3).
  • the flux is a mixture composed of 52% by mass NaCl, 34% by mass KCl and 14% by mass Na2SiF6. Then in the blasting furnace with a capacity of 25000 kg, based on the liquid metal, crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm in an amount of 2336 kg and the produced compressed material, which contains the silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm.
  • the mass ratio of the silicon fraction from 20 to 50 mm to the silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm is 80:20.
  • the calculated amount of silicon in the alloy is II.7 mass%.
  • the silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm manages to dissolve due to the increase in its residence time in the melting volume.
  • the aforementioned mixing is carried out using an electromagnetic mixing device.
  • the degree of skill of the alloy is determined by the results of a rapid analysis of the content of basic components of the alloy and the admixtures, after which the finished alloy with a silicon content of II.4% by mass is poured into molds.
  • the degree of utilization of the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm was determined as follows for both variants of the method according to the invention.
  • the degree of utilization of the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm was calculated using the following formula: wherein C I content of silicon in the alloy made using the crystalline silicon fraction from 20 to 50 mm, mass%. C2 - silicon content in the alloy, which was produced using the crystalline silicon fraction from 20 to 50 mm and from 0.3 to I, 0 mm, mass%.
  • the method according to the invention makes it possible to use the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm, which excludes the loss of deficient raw material.
  • the high degree of utilization of the silicon of the fine fraction mentioned is guaranteed, this degree is practically the same as the degree of utilization of the silicon of the fraction from 20 to 50 mm according to the known method.
  • the proposed invention can be used in the field of metallurgy of non-ferrous metals and alloys for producing an aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22% by mass.
  • the alloy mentioned can be used for the production of molded castings for the needs of the motor vehicle, auto and tractor industries and for the production of consumer goods.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

The method consists, in its first variant in dissolving a 20-50 mm fraction of crystalline silicon in liquid aluminium at a temperature of 780-820°C while continually mixing the ingredients in a reverberatory furnace until obtaining an alumino-silicon melt and while simultaneously introducing, under the level of the melt, a 0,3-1.0 mm fraction of crystalline silicon with a jet of an inert gas. The second variant of the method consists in the joint dissolving of the mentioned fractions of silicon in the liquid aluminium at a temperature of 780-820°C while continually mixing the ingredients in the reverberatory furnace, the 0.3-1.0 mm fraction of silicon being pressed together with barium chloride and a flux before dissolving. The alloy may be used in the automobile and tractor industry, as well as for production of consumer goods.

Description

Anwendungsgebietfield of use

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%.The invention relates to the field of metallurgy of non-ferrous metals and alloys, and in particular to processes for the production of aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22 mass%.

Vorhergehender Stand der TechnikPrevious state of the art

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).A method is known for producing an aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22% by mass, which consists in exposing alumina and silicon to separate comminution. A feed material is prepared from the carbon-containing material and the comminuted alumina and the comminuted silicon, the components mentioned being used in calculated amounts. Then briquettes are made from the feed, which are placed in an ore reduction electro furnace. By reducing the load, primary aluminum-silicon alloy is obtained. In addition, the alloy produced from non-metallic inclusions is refined and processed into aluminum-silicon construction alloys (I.A. Troitsky, V.A. Zheleznov "Metallurgia aluminiya", published I977, Verlag "Metallurgiya", Moscow, pp. 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.Disadvantages of the process mentioned include the low degree of utilization of silicon and the low quality of the alloy produced as a result of an increased content of non-metallic inclusions therein. The process control according to the above-mentioned process is associated with a high degree of slag formation and with substantial heat losses for the slag formation (up to 10%). The process consists of several stages and requires a large amount of electricity.

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).A method for producing aluminum-silicon alloy containing silicon is known from 2 to 22% by mass, which is that the separation of the crushed crystalline sicilium into fractions with the decrease of a fraction of 20 to 50 mm and a fraction of 0.3 to 1.0 mm (the last fraction is thrown away) and the crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm is dissolved in the liquid aluminum at a temperature of 780 to 820 ° C. in a radiation furnace with mixing with the accumulation of aluminum-silicon melt. (MBAltman, AALebedev, MVChukhov "Plavka i litje legkikh splavov" / melting and casting of light alloys), published I969, Verlag "Metallurgiya", Moscow, pp. 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.The described method ensures that an increased degree of utilization of silicon is achieved and that an alloy of good quality is produced as a result of a reduced content of non-metallic inclusions in it (aluminum oxide and hydrogen). In addition, this process enables the degree of slag formation to be reduced. The process is technologically easy to carry out and does not require a large amount of electricity.

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.It is known that when the crystalline silicon is comminuted, the fraction from 20 to 50 mm has an average yield of 95% and the fraction from 0.3 to 1.0 mm has an average yield of 4.5%. According to this method, the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm is not used for the production of the aluminum-silicon alloy, which causes a loss of deficient raw material.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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.The invention has for its object to change the conditions of the process control of the dissolution of the crystalline silicon in the process for the production of aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22 mass% so that the possibility is created of crystalline silicon Fraction of 0.3 to 1.0 mm to use and thereby to avoid the loss of deficient raw material and to improve the quality of the alloy produced.

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.This object is achieved in that the method according to the invention (its first variant) for the production of aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22 mass%, which separates the crushed crystalline silicon into fractions with the removal of a fraction of 20 to 50 mm and a fraction of 0.3 to 1.0 mm, the dissolution of the crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm in liquid aluminum at a temperature of 780 to 820 ° C with mixing in a radiation furnace with the accumulation of aluminum Silicon melt provides, according to the invention, simultaneously with the dissolution of the crystalline silicon of the fraction from 20 to 50 mm, the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount of 3 to 10%, based on introduces the total mass of the crystalline silicon feed under the melt plane with an inert gas jet.

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.The stated object is also achieved in that in the process according to the invention (its second variant) for producing an aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22% by mass, the separation of the comminuted crystalline silicon into fractions with the decrease a fraction of 20 to 50 mm and a fraction of 0.3 to I, 0 mm, the dissolution of the crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm in liquid aluminum at a temperature of 780 to 820 ° C with mixing in a blast furnace with The occurrence of an aluminum-silicon melt provides, according to the invention, the dissolution of the crystalline silicon of the fraction from 20 to 50 mm together with the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm with a mass ratio of the fractions of 80-85: 20- I5 is carried out, taking the crystalline silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm before dissolving with barium chloride and a flux based on sodium - and Potassium chlorides at a mass ratio of the crystalline silicon of the fraction of 0.3 to 1.0 mm to the barium chloride and to the flux are compressed (7: I) to (2: I-3).

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.The method according to the invention (its two variants) makes it possible to use the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm, thereby avoiding the loss of deficient raw material. The method according to the invention also makes it possible to produce an alloy with a better quality due to a lower content of non-metallic inclusions therein (aluminum oxide and hydrogen).

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.By introducing the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm with the inert gas jet below the melt level with the simultaneous dissolution of the crystalline silicon of the fraction from 20 to 50 mm (first variant of the process) the increase in the residence time of the fine Silicon fraction in the melt volume reached, which means that the time for the fine fraction to dissolve in the melt is sufficient before it manages to float to the surface.

Das Inertgas fördert ausserdem beim Eintreffen in die Schmelze die Entfernung von nichtmetallischen Einschlüssen (Wasserstoff und Aluminiumoxid) aus der Schmelze.The inert gas also promotes the removal of non-metallic inclusions (hydrogen and aluminum oxide) from the melt when it reaches the melt.

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.By pressing the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm together with barium chloride and flux (second variant of the process), compressed material is obtained, the density of which lies above the density of the melt, which means that the fraction of Excludes 0.3 to 1.0 mm to the surface of the melt. This makes it possible to carry out the joint dissolution of the crystalline silicon of the fraction from 20 to 50 mm and the fraction from 0.3 to 1.0 mm. The presence of a flux in the composition of the compressed material enables the content of hydrogen and alumina decrease in the aluminum-silicon melt.

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.In the practice of producing aluminum-silicon alloys with a silicon content of 2 to 22% by mass, it was found that the fraction of crystalline silicon with a particle size of 20 to 50 mm appears to be particularly optimal for the process control, since the minimal loss of silicon is observed in its dissolution.

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.As mentioned above, the crystalline silicon fraction of 20 to 50 mm when crushed has an average yield of 95% and the fraction of 0.3 to 1.0 mm has an average yield of 4.5%. In the past, the fraction from 0.3 to 1.0 mm was not used for the production of an aluminum-silicon alloy, which caused the loss of deficient raw material. The present invention proposes a method for producing an aluminum-silicon alloy using the fraction from 0.3 to 1.0 mm.

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.In the method according to the invention, the dissolution of the crystalline silicon in the liquid aluminum is provided at a temperature of 780 to 820 ° C. The temperature of the dissolution mentioned is due to the specific mode of operation of the radiation furnace and to the conditions of the process control of the production of the alloy in the furnace.

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.According to the first variant of the process, the introduction of the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount below 3%, based on the total mass of the silicon feed, with the inert gas jet leads to a low degree of utilization of equipment , and the introduction of the said fraction in an amount over 10%, based on the total mass of the silicon feed, leads to a large consumption of inert carrier gas.

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.According to the second variant of the method according to the invention, the fraction of crystalline silicon is from 20 to 50 mm and the fraction from 0.3 to 1.0 mm with their mass ratio equal to 80 to 85:20 to I5 used. The use of the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount above the upper limit in the above ratio is not appropriate because it leads to the need for the amount of barium chloride which is pressed together with the fraction of 0.3 to 1.0 mm and used with the flux to enlarge, which in turn leads to an undesirable increase in the viscosity of the melt. The use of the crystalline silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount below the lower limits in the stated ratio is not recommended, since the effectiveness of the process control is noticeably impaired.

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

Figure imgb0001
, γ₂ = 2,48 g/cm³
Figure imgb0002
, worin γI - die Dichte des flüssigen Aluminiums ist und γ₂ - die Dichte des zusammengepressten Materials ist.According to the second variant of the proposed invention, the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm is pressed together with barium chloride and a flux in a mass ratio equal to (7: I) to (2: I to 3). The choice of the lower limit for the barium chloride and for the flux is due to the fact that a minimum density of the compressed material is achieved which exceeds the density of the liquid aluminum I. = 2.4 g / cm³
Figure imgb0001
, γ₂ = 2.48 g / cm³
Figure imgb0002
, where γ I - is the density of the liquid aluminum and γ₂ - is the density of the compressed material.

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.The upper limit for the barium chloride and flux in the ratio mentioned is determined by the fact that a further increase in the content of barium chloride and flux leads to an undesirable increase in the viscosity of the melt and to an unproductive consumption of flux.

Beste Ausführungsvarianten der ErfindungBest execution variants of the invention

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.According to the first variant, the method according to the invention for producing aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22% by mass is carried out as follows.

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.The crushed crystalline silicon is fractionated in fractions from 20 to 50 mm and from 0.3 to 1.0 mm, after which the fraction from 20 to 50 mm is placed in a radiation oven. Then the required amount of liquid aluminum is poured into the furnace at a temperature of 780 to 820 ° C. The crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm is dissolved in the liquid aluminum at the temperature mentioned and with mixing with the formation of an aluminum-silicon melt. Mixing can be carried out, for example, using centrifugal pumps from "Carborundum" (USA), gas dynamopumps and electromagnetic mixing devices (ADAndreev, VBGogin, GSMakarov "High-performance melting of aluminum alloys", published I980, "Metallurgia", Moscow, S. 89-95).

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.Simultaneously with the dissolution of the crystalline silicon of the fraction from 20 to 50 mm, the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount of 3 to 10%, based on the total mass of the silicon, with one jet of inert gas, for example nitrogen, argon, introduced under the melt plane. The formation of the jet of the inert gas in a mixture with the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm takes place in a fluidized bed apparatus. When the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm is introduced with the inert gas jet below the melt level, the silicon of the said fraction is completely dissolved as a result of the increase in its residence time in the melt volume.

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.The degree of skill of the alloy to be produced is determined by the results of a rapid analysis according to the content of basic components of the alloy and the admixtures, after which the finished alloy is cast in molds.

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.The second variant is the method according to the invention for the production of aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22 mass% as follows.

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.The crushed crystalline silicon is fractionated in fractions from 20 to 50 mm and from 0.3 to 1.0 mm. Thereafter, the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm with barium chloride (weighting agent) and with a flux based on sodium and potassium chloride with a mass ratio of crystalline silicon to barium chloride and flux equal to 7: I to 2 : I-3 pressed together. As a flux, for example, a mixture can be used which is composed of 52 to 57 mass% NaCl, 30 to 35 mass% KCl and 10 to 15 mass% Na₂SiF₆. Then the crystalline silicon of the fraction from 20 to 50 mm and the produced compressed material containing the silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm are placed in the radiation furnace. These are given in such an amount that the mass ratio of the silicon fraction from 20 to 50 mm to the silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm is 80-85: 20: I5. Thereafter, the required amount of liquid aluminum is poured into the furnace at a temperature of 780 to 820 ° C. and the crystalline silicon of the two fractions is dissolved together in the liquid aluminum at the temperature mentioned and mixed with the formation of an aluminum-silicon Melt through. Under such process control conditions, the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm manages to dissolve in the melt volume due to the increase in its residence time.

Das genannten Vermischen erfolgt ähnlicherweise, wie in der ersten Variante des Verfahrens beschrieben wurde.The mixing mentioned is carried out in a similar manner to that described in the first variant of the process.

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.The level of skill of the alloy to be produced is determined by the results of a rapid analysis according to the content of basic components of the alloy and the admixtures, after which the finished alloy is cast in molds.

Zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden nachstehende Beispiele für ihre konkrete Aussführung angeführt.In order to better explain the present invention, the following examples are given for their specific implementation.

Beispiel I (erste Variante des erfindungsgemässen Verfahrens.Example I (first variant of the method according to the invention.

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.The crushed crystalline silicon is fractionated in fractions from 20 to 50 mm and from 0.3 to 1.0 mm, after which the fraction from 20 to 50 mm in an amount of 2650 kg is drawn into a blasting furnace with a capacity of 25000 kg on the liquid metal. Then 22,250 kg of the liquid aluminum are poured into the furnace at a temperature of 800.degree. The crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm is dissolved in the liquid aluminum at the temperature mentioned and with mixing with the formation of an aluminum-silicon melt. Mixing takes place using an electromagnetic mixing device.

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.Simultaneously with the dissolution of the crystalline silicon of the fraction from 20 to 50 mm, the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount of 270 kg (10%, based on the total mass of the silicon feed) with a Nitrogen jet introduced below the melt level. The calculated amount of silicon in the melt is II.7% by mass. When the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm is introduced with a nitrogen jet below the melt level, the silicon of the said fraction is completely dissolved.

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.The skill level of the alloy is determined by the results of a rapid analysis of the content of basic components of the alloy and the admixtures, after which the finished alloy with a silicon content of II.4% by mass is poured into molds.

Nachstehend sind Beispiele für die Realisierung des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss der ersten Variante in dem obengenannten Strahlungsofen in Tabelle I angeführt

Figure imgb0003
Below are examples of the implementation of the inventive method according to the first variant in the above-mentioned radiation furnace in Table I.
Figure imgb0003

Beispiel I (zweite Variante des erfindungsgemässen Verfahren)Example I (second variant of the method according to the invention)

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.The crushed crystalline silicon is fractionated in fractions from 20 to 50 mm and from 0.3 to 1.0 mm. Then the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm in an amount of 584 kg is pressed together with I66.8 kg barium chloride and 250.2 kg flux (the mass ratio of the silicon fraction with the barium chloride and the flux is 7: 2 or 3). The flux is a mixture composed of 52% by mass NaCl, 34% by mass KCl and 14% by mass Na₂SiF₆. Then in the blasting furnace with a capacity of 25000 kg, based on the liquid metal, crystalline silicon of the fraction of 20 to 50 mm in an amount of 2336 kg and the produced compressed material, which contains the silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm. The mass ratio of the silicon fraction from 20 to 50 mm to the silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm is 80:20. The calculated amount of silicon in the alloy is II.7 mass%. Then poured 22,250 kg of liquid aluminum into the furnace at a temperature of 800 ° C. and the crystalline silicon of the two fractions was dissolved together in liquid aluminum at the temperature mentioned and mixed with the formation of an aluminum-silicon melt. Under such conditions of process control, the silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm manages to dissolve due to the increase in its residence time in the melting volume.

Das genannte Vermischen wird unter Einsatz einer elektromagnetischen Mischvorrichtung vorgenommen.The aforementioned mixing is carried out using an electromagnetic mixing device.

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.The degree of skill of the alloy is determined by the results of a rapid analysis of the content of basic components of the alloy and the admixtures, after which the finished alloy with a silicon content of II.4% by mass is poured into molds.

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.

Figure imgb0004
Figure imgb0005
The following examples for the implementation of the method according to the invention in accordance with the second variant in the above-mentioned radiation furnace are listed in Table 2. The flux described in Example I of the second variant of the method is used in the examples.
Figure imgb0004
Figure imgb0005

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.The effectiveness of the method according to the invention (of its two variants) was assessed on the basis of the results of the analysis of the alloy for the content of hydrogen and aluminum oxide and for the degree of utilization of the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm.

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.The content of hydrogen and aluminum oxide in the alloy was determined according to the methodology described in the book by MBAltman, AALebedev and MVChukhrov "Melting and Casting Light Alloy", published in 1969, Verlag "Metallurgia", Moscow, pp. 663-674 has been described.

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.The degree of utilization of the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm was determined as follows for both variants of the method according to the invention.

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 (CI). 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.Initially, the process was carried out using only the 20 to 50 mm silicon fraction. This resulted in an aluminum-silicon alloy with a certain silicon (C I ) content. Then it happened the process control using the silicon fraction from 20 to 50 mm and the silicon fraction from 0.3 to 1.0 mm with their mass ratio, which corresponds to the first or second variant of the method. This gave an aluminum-silicon alloy with a certain content of silicon (C₂). In the two cases of process control, the calculated content of silicon in the alloy was the same.

Der Grad der Verwertung des kristallinen Siliziums der Fraktion von 0,3 bis I,0 mm (y%) wurde nach folgender Formel berechnet:

Figure imgb0006

worin
CI - 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%.The degree of utilization of the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm (y%) was calculated using the following formula:
Figure imgb0006

wherein
C I content of silicon in the alloy made using the crystalline silicon fraction from 20 to 50 mm, mass%.
C₂ - silicon content in the alloy, which was produced using the crystalline silicon fraction from 20 to 50 mm and from 0.3 to I, 0 mm, mass%.

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.

Figure imgb0007
Figure imgb0008
Characteristic data of the effectiveness of the method according to the invention according to its two variants and according to the known method, which were determined according to the above-mentioned methodologies, are listed in Table 3.
Figure imgb0007
Figure imgb0008

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.A comparative analysis of the information given in Table 3 shows that the use of the method according to the invention (of its variants) enables the hydrogen content in the finished alloy to be reduced on average by 30% and the aluminum oxide content by 37% on average.

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.The method according to the invention makes it possible to use the crystalline silicon of the fraction from 0.3 to 1.0 mm, which excludes the loss of deficient raw material. As can be seen from the information in Table 3, the high degree of utilization of the silicon of the fine fraction mentioned is guaranteed, this degree is practically the same as the degree of utilization of the silicon of the fraction from 20 to 50 mm according to the known method.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

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.The proposed invention can be used in the field of metallurgy of non-ferrous metals and alloys for producing an aluminum-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22% by mass. The alloy mentioned can be used for the production of molded castings for the needs of the motor vehicle, auto and tractor industries and for the production of consumer goods.

Claims (2)

  1. A process for the production of an aluminium-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22 % by mass, which comprises the separation of the crushed, crystalline silicon into fractions, of which the 20 to 50 mm fraction and the 0.3 to 1.0 mm fraction are selected, and comprising the dissolution of the 20 to 50 mm crystalline silicon fraction in liquid aluminium at a temperature of 780 to 820°C, with mixing, in a radiation furnace, whereby an aluminium-silicon melt is formed, characterised in that simultaneously to the dissolution of the 20 to 50 mm crystalline silicon fraction, the 0.3 to 1.0 mm crystalline silicon fraction is introduced below the plane of the melt, in a quantity of 3 to 10% relative to the total mass of the batch of crystalline silicon, with an inert gas jet.
  2. A process for the production of an aluminium-silicon alloy with a silicon content of 2 to 22 % by mass, which comprises the separation of the crushed crystalline silicon into fractions, of which the 20 to 50 mm fraction and the 0.3 to 1.0 mm fraction are selected, and comprising the dissolution of the 20 to 50 mm crystalline silicon fraction in liquid aluminium at a temperature of 780 to 820°C, with mixing, in a radiation furnace, whereby an aluminium-silicon melt is formed, characterised in that the dissolution of the 20 to 50 mm crystalline silicon fraction is carried out together with that of the 0.3 to 1.0 mm crystalline silicon fraction with a mass ratio of the fractions of (80 to 85) : (20 to 15), where the 0.3 to 1.0 crystalline silicon fraction is compressed, prior to the dissolution, with barium chloride and with a fluxing agent based on sodium chloride and potassium chloride, with a mass ratio of the 0.3 to 1.0 mm crystalline silicon fraction to the barium chloride and the fluxing agent of (7:1) to (2:1 to 3).
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