JPH01501320A - ケイ素含量２〜２２質量％を有するアルミニウム―ケイ素合金の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ケイ素含量２〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金の製造法 技術分野 本発明は、非鉄金属および合金の冶金の技術に関し、より詳細には、ケイ素含量 ２〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金の製法に関する。この合金は 、自動車工業用成形鋳物物品の製造、トラクター製造および消費財の製造に有用 である。

背景技術 結晶性ケイ素を反射炉の底部上に装入しく装入された結晶性ケイ素はテーバ形態 を有する）、液体アルミニウムを反射炉の浴に７８０〜８２０℃の温度において 鋳込み、得られるアルミニウムーケイ素溶湯を不連続に手動で攪拌すること、か らなるケイ素含ｆｆ１２〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金の製法 は技術上既知である（１．Ａ、）ロイドスキー、Ｖ、　Ａ、ツエレツエノフ、「 アルミニウムの冶金Ｊ、１９７７年発行、［メタルルギャ（Ｍｃｔａｌｌｕｒｇ ｉｙａ）　Ｊパブリッシング・ノ１ウス、モスクワ、第３６７頁、Ｇ、Ｂ、スト トガノフ、Ｖ、Ａ。

ローテンベルブ、Ｇ、Ｂ、ゲルシュマン、「ケイ素を有するアルミニウムの合金 Ｊ、１９７７年、「メタルルギヤ」パブリッシング・ハウス、モスクワ、第２０ ８頁〜第２１１頁、特に第２１０頁参照）。

また、得られるアルミニウムーケイ素溶湯の攪拌を、炉浴の幾何学的中心を通し て装入結晶性ケイ素のコーンの上部に向けられる前記溶湯の成形ジェットによっ て行う以外は、前記方法の方式と同様の方式で行うこと、からなるケイ素含量２ 〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金の製法は技術上既知である（ソ 連の発明者証第６２９４２９号明細書、Ｉｎｔ、Ｃ１，２Ｆ２７Ｂ１７１００、 公報「発見、発明、工業デザイン、商標」Ｎｃｌ、３９．１９７８年１０月２５ 日公告参照）。

従来技術の方法の不利は、アルミニウムーケイ素合金の製法が最終合金中の水素 および酸化アルミニウムの含量を増大する高温（７８０〜８２０℃）で実施され ることにある。このことは、得られた合金の品質を損ない、装入材料の取返しの つかない損失を増大する。

従来技術の方法におけるアルミニウムーケイ素溶湯の前記攪拌技術の使用は、表 面への塊状結晶性ケイ素の浮上を生じ、従ってその酸化およびスラグでの損失を 生ずる。

発明の開示 本発明は、ケイ素２〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金の製法にお いて、水素および酸化アルミニウムの含量が減少された合金を得るための、それ によって合金の品質を改良しかつ装入材料の取返しのつかない損失をかなり減少 し、並びに塊状結晶性ケイ素の溶湯表面への浮上を排除し、それによってその酸 化およびスラグでの損失を回避するようにされた、炉浴における溶湯攪拌条件お よび温度条件の提供に関する。

この目的は、結晶性ケイ素を反射炉の底部上に装入し、この装入された結晶性ケ イ素はコーン形状を有し、液体アルミニウムを反射炉の浴に７８０〜８２０℃の 温度において鋳込み、得られるアルミニウムーケイ素溶湯を前記溶湯の成形ジェ ットによって攪拌することによってケイ素含量２〜２２質量％を有するアルミニ ウムーケイ素合金を製造するにあたり、溶湯ジェットを装入された結晶性ケイ素 のコーンの底に向け、その軸に沿っての溶湯ジェットの速度を０．５〜０．８ｍ ／秒に維持し、攪拌の開始と同時に炉浴中の溶湯温度を６７０〜７５０℃に下げ 、溶湯攪拌をこの温度で行うことを特徴とする、ケイ素含ｆｆ１２〜２２質量％ を有するアルミニウムーケイ素合金の製法の提供によって達成される。

溶湯ジェットを装入された結晶性ケイ素のコーンのベースに前記速度（溶湯軸に 沿って０．５〜０．８ｍ／秒）で向けることによって、コーンのベースで開始す るケイ素の漸次溶解条件が与えられる。このことは、コーンの漸進的沈下に寄与 し、従って塊状結晶性ケイ素の溶湯表面への浮上、その酸化およびスラグでの損 失の排除に寄与する。

前記攪拌条件の提供は、溶湯バルク内の熱伝達および物質移動の改良されたパタ ーンのためプロセス温度（炉浴における温度）を６７０〜７５０℃に下げること を可能にし、このようにして合金中の水素および酸化アルミニウムの含量の減少 を可能にし、それによって金属品質の改良および装入材料の取返しのつかない損 失のかなりの低減を可能にする。更に、低温でのプロセスの実施は、電力消費の かなりの減少を生ずる。

本発明は、液体アルミニウムを反射炉の浴に、７８０〜８２０℃の範囲内の温度 で鋳込むことを提供する。この鋳込温度は、反射炉の操作の特定の特質およびこ の炉中での合金の製法の条件に応じて選ばれる。

既述のように、本発明に係る方法においては、溶湯ジェットを、装入された結晶 性ケイ素のコーンのベースに０．５〜０．８ｍ／秒に等しい速度（ジェット軸に 沿って）で向ける。溶湯ジェットをその軸に沿って０．５ｍ／秒未満の速度で供 給することは好ましくない。その理由は、そのようにすると、洛中の溶湯の移動 が静かな層流になってしまい、それによって攪拌の有効性が減少するからである （即ち、炉浴中の溶湯バルク内の熱伝達および物質移動プロセスの効率が低下す る）。溶湯ジェットをその軸に沿って０．８ｍ／秒よりも速い速度で供給するこ とも好都合ではない。その理由は、プロセスパラメーグーの改善が供給速度の更 なる増大に伴って生じないので、経済上効率的ではないからである。

本発明に係る方法においては、溶湯攪拌の開始と同時に、炉浴における溶湯温度 を６７０〜７５０℃に下げ、溶湯攪拌をこの温度で実施する。方法を６７０℃未 満の温度で実施することは好ましくない。その理由は、このことが溶湯のより高 い粘度、攪拌のより低い効率、従ってケイ素溶解の長時間化、を生ずるからであ る。方法を７５０℃よりも高い温度で実施することは、合金中の水素溶解度の望 ましくない増大およびその酸化のためのアルミニウムのより多い損失を生ずる。

発明を実施するための最良の形態 本発明に係るケイ素含量２〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金の製 法は、下記方式で行う。

反射炉の底部上に所要量の結晶性ケイ素を炉頂中の開口部を通して装入する。装 入された結晶性ケイ素は、コーン形状を有する。次いで、所定量の液体アルミニ ウムを７８０〜８２０℃の温度において炉浴に装入する。次いで、得られたアル ミニウムーケイ素溶湯を前記溶湯の成形ジェットによって攪拌する。溶湯ジェッ トは、例えば、米国の会社「カーボランダム」から入手できる遠心ポンプ、ガス 動的ポンプ、電磁気攪拌装置を使用して行うことができる（Ａ、　Ｉ）’、アン トレーエフ、Ｖ、　Ｂ、ゴ＋　ＩＪン、Ｇ、Ｓ、マカロフ、「アルミニウム合金 の高生産性溶融Ｊ、１９８０年、「メタルルギャ」パブリッシング・ハウス、モ スクワ、第８９頁〜第９５頁参照）。

溶湯の成形ジェットは、その軸に沿っての溶湯ジェットの速度が０．　５〜０． ８ｍ／秒の範囲内に保たれるように装入結晶性ケイ素のコーンのベースに向ける 。攪拌の開始と同時に、炉浴における溶湯温度を６７０〜７５０℃に下げ、溶湯 の攪拌をこの温度で実施する。前記値への温度低下は、熱源を中断することによ り、または他のプロセスで更に使用する目的で、強制除熱を保証することにより 行うことができる。

°　合金の用意完了は、合金の主成分の含量および不純物の含量の高速分析の結 果によって決定し、その後、最終合金を型に鋳込む。

本発明のより良い理解のために、若干の特定例をその特定の態様の説明として以 下に示す。

例１ 装入されるケイ素がコーンとして底部上で成形されるように、２５，０００ｋｇ の反射炉の底部上に結晶性ケイ素２，９５０ｋｇ（液体金属の場合に計算）を炉 頂中の開口部を通して装入する。次いで、８２０℃の温度の液体アルミニウム２ ２．０５０ｋｇを炉浴に鋳込む。合金中のケイ素の計算含量は、１１．７質量２ ６である。次いで、得られたアルミニウムーケイ素溶湯を同じ溶湯の成形ジェッ トによって攪拌する。電磁気攪拌装置を使用して、溶湯ジェットを成形し、装入 された結晶性ケイ素コーンのベースにその軸に沿って０．８ｍ／秒の速度で向け る。

攪拌の開始と同時に、炉浴における溶湯温度は、熱源を中断することによって７ ００℃に下げ、溶湯を前記温度で攪拌する。

溶湯の用意完了は、合金の主成分の含量および不純物の含量の高速分析の結果に よって決定し、その後、ケイ素含ｆｆ１１１．４質量％を有する最終合金をイン ゴット型に鋳込む。

表１は、本発明に係る方法の実現例を示す。

゛本発明に係る方法の効率は、水素および酸化アルミニウムの含量に関しての合 金の分析結果により、並びにスラグの組成により評価する。比較の目的で、従来 技術の方法の効率も、同じパラメーターを使用して評価する。

合金中の水素および酸化アルミニウムの含量は、Ｍ。

Ｂ、アルドマン、Ａ、　Ａ、レベデフ、Ｍ、　Ｖ、チュクロフによる本、「軽合 金の溶融および鋳造Ｊ、１９６９年、「メタルルギャ」パブリッシングφハウス 、モスクワ、第６６３頁〜第６７４頁に記載の方法を使用して測定する。スラグ 組成の分析は、通常の化学分析法によって行う。

以下の表２は、前記方法を使用して測定された本発明に係る方法および従来技術 の方法の効率特性を示す。

註：　（Ａ）−前記の本に開示の従来技術の方法：Ｉ。

Ａ、）ロイドスキー、Ｖ、Ａ、　ツェレンツノフ、「アルミニウムの冶金Ｊ　； ｃ、Ｂ、ストロガノフ、Ｖ、Ａ、　ローテンベルブ、Ｇ、　Ｂ、ゲルシュマン、 「アルミニウムおよびケイ素の合金ＪＯＢ−ソ連の発明者証第６２９４２９号明 細書に記載のような従来技術の方法。

表２に示すデータの比較分析は、本発明に係る方法の使用が、最終合金中の水素 の含量を平均して２２％だけ減少させること、分散介在物の形態の酸化アルミニ ウムの含量を平均して５０％だけ減少させること、大きい大きさの介在物および すくわれの形態の酸化アルミニウムの含量を平均して７０だけ減少させる二と、 を可能にすることを示す。更に、スラグ中のアルミニウムおよびケイ素の合計含 量は、平均して２５％だけ減少される。

産業上の利用可能性 本発明は、ケイ素２〜２２質量％を含有するアルミニウムーケイ素合金を製造す るための非鉄冶金での応用を見出すことができる。前記合金は、車およびトラク ター工業における成形部品を鋳造するのに使用でき、かつ消費財を作るのに使用 できる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 装入された結晶性ケイ素がコーン形状を有するように結晶性ケイ素を反射炉の底 部上に装入し、液体アルミニウムを前記反射炉の浴に７８０〜８２０℃の温度に おいて鋳込み、得られるアルミニウムーケイ素溶湯を同じ溶湯の成形ジェットに よって撹拌することによってケイ素含量２〜２２質量％を有するアルミニウムー ケイ素合金を製造する方法であって、溶湯ジェットを、装入された結晶性ケイ素 のコーンのベースに向け、その軸に沿っての溶湯ジェットの速度を０．５〜０． ８ｍ／秒の範囲内に維持し、撹拌の開始と同時に炉浴における溶湯温度を６７０ 〜７５０℃に下げ、溶湯の撹拌をこの温度で行うことを特徴とする、ケイ素含量 ２〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金の製造法。