NO134958B

NO134958B -

Info

Publication number: NO134958B
Application number: NO269870A
Authority: NO
Inventors: Oskar Vive Elon Blomquist
Original assignee: Stabilator Ab
Priority date: 1970-04-13
Filing date: 1970-07-09
Publication date: 1976-10-04
Also published as: NO134958C; SE341669B; DE2034382A1; DE2065907A1; DE2065907B2; FI54519B; DE2065907C3; FI54519C; DK284478A; DE2034382C3; DE2034382B2

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av magnesium -silisiumlegeringer. Process for the production of magnesium-silicon alloys.

Legeringer som finner anvendelse i Alloys that find use in

jern- og ikke-jernmetallurgien og som som the ferrous and non-ferrous metallurgy and which which

hovedbestanddeler foruten silisium dess-uten inneholder magnesium, kalsium, main ingredients besides silicon also contain magnesium, calcium,

jern, nikkel, kobber, mangan, aluminium iron, nickel, copper, manganese, aluminium

eller sjeldne jordmetaller, byr på visse or rare earth metals, offers certain

vanskeligheter ved fremstillingen. Spesielt difficulties in the production. Special

når slike legeringer inneholder magnesium eller lignende legeringselementer when such alloys contain magnesium or similar alloying elements

med lavt kokepunkt og høy oksygen-af-finitet, fører de lett til ukontrollerbar avbrenning og vanskeliggjør derfor over-holdelse av en enhetlig og definert sam-mensetning av legeringen. with a low boiling point and high oxygen affinity, they easily lead to uncontrollable burning and therefore make it difficult to maintain a uniform and defined composition of the alloy.

Det er kjent å fremstille magnesiumsilisiumlegeringer som også inneholder It is known to produce magnesium silicon alloys which also contain

kalsium og jern på den måte at først ferrosilisium-kalsiumsilisiumblandinger calcium and iron in such a way that first ferrosilicon-calcium-silicon mixtures

smeltes i grafittstavovner eller lysbueov-ner. De flytende legeringer overføres deretter i en digel av kullstoffholdige material, og magnesiumet innføres i smeiten. are melted in graphite rod furnaces or electric arc furnaces. The liquid alloys are then transferred into a crucible of carbonaceous material, and the magnesium is introduced into the smelter.

Derved oppstår ved magnesiumets opp-løsning for det meste et temperaturfall As a result, when the magnesium dissolves, there is mostly a drop in temperature

i smeiten som vanskeliggjør tømmingen in the smelting which makes emptying difficult

av digelen og har ytterligere ulemper til of the crucible and has further disadvantages

følge. Heller ikke er innlegeringen av magnesium i den flytende silisiumlegering u-farlig på tross av alle forsiktighetsregler. follow. Nor is the alloying of magnesium in the liquid silicon alloy harmless, despite all precautionary measures.

Ifølge oppfinnelsen unngås alle disse According to the invention, all of these are avoided

vanskeligheter ved en fremgangsmåte til difficulties of a method to

fremstilling av magnesiumsilisium-legeringer med minst 15 pst. silisiuminnhold, production of magnesium-silicon alloys with at least 15 percent silicon content,

hvilke legeringer foruten kalsium og jern også kan inneholde nikkel, kobber, mangan, aluminium og sjeldne jordmetaller, i en digel som overveiende består av kullstoff eller er fremstillet av i og for seg kjente digelmaterialer med kullstoff tilsetninger, idet fremgangsmåten er karakterisert ved at legeringsdeltakerne oppsmeltes og legeres med hverandre i denne digel i en lavfrekvens induksjonsovn ved en temperatur som ikke overskrider 1250° C. which alloys, in addition to calcium and iron, may also contain nickel, copper, manganese, aluminum and rare earth metals, in a crucible which predominantly consists of carbon or is made from crucible materials known per se with carbon additives, the method being characterized by the alloying members being melted and are alloyed together in this crucible in a low-frequency induction furnace at a temperature that does not exceed 1250° C.

Induksjonsovnens digel består av kull-stoffstampemasse, grafitt eller kullsten, likeledes som det også kan anvendes grafitt-digler. Dette for fremstilling av magnesiumsilisiumlegeringer i og for seg kjente digelmaterial har den fordel at det ikke angripes, hvorfor det består en spesielt stor fare, da legeringsmetallenes oksyder vanligvis hører til de stoffer hvor-av de vanlige smelteovners ovnsvegger fremstilles. Ved reaksjon av smeltens bestanddeler med ovnsveggen kan det derfor lett komme til slaggdannelse, hvorved ikke bare den tilstrebede legeringssammensetning vanskeliggjøres, men også ovnsffiringen ødelegges for tidlig. Ved anvendelsen av en digel av kullstoffholdig material overtrekker i tidens løp den øvre del av digelen som ikke kommer i berøring med flytende smelte seg med et sjikt av oksyder som hindrer en avbrenning av disse digeldeler på grunn av luftoksyge-net og forøvrig ikke forstyrrer legerings-sammensetningen. The induction furnace's crucible consists of coal-material stomping compound, graphite or coal, just as graphite crucibles can also be used. This crucible material known in and of itself for the production of magnesium-silicon alloys has the advantage that it is not attacked, which is why there is a particularly great danger, as the oxides of the alloy metals usually belong to the substances from which the furnace walls of ordinary melting furnaces are made. When the components of the melt react with the furnace wall, slag formation can therefore easily occur, whereby not only the desired alloy composition is made difficult, but also the furnace firing is destroyed prematurely. When using a crucible made of carbonaceous material, over time the upper part of the crucible that does not come into contact with liquid melt becomes coated with a layer of oxides which prevents these crucible parts from burning due to the oxygen in the air and otherwise does not disturb the alloy the composition.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det hensiktsmessig å gå frem således at magnesiumet oppsmeltes sammen med legeringsdeltagerne, idet magnesiumet som forelegges i fast form overhelles av de andre legeringsdeltagere for å utelukke en avbrann av magnesiumet og dermed en unøyaktighet i den tilsik-tede legeringssammensetning. In the method according to the invention, it is appropriate to proceed in such a way that the magnesium is melted together with the alloy participants, the magnesium being presented in solid form being poured over by the other alloy participants in order to exclude a burning of the magnesium and thus an inaccuracy in the intended alloy composition.

Det kan også være hensiktsmessig først å oppsmelte magnesiumet i induksjonsovnen og deretter å blande det flytende magnesium først med kalsiumsilisium og i den grad som dette oppløses å tilsette ferrosilisium og/eller silisiummetall porsjonsvis, således at smeltens over-flate forblir dekket lengst mulig med fast material. Det viste seg nemlig at det smeltede magnesium av en temperatur på ca. 750° C i løpet av kort tid ved langsom temperaturøkning helt kan oppløse silisiumlegeringer, f. eks. 75—90 pst.-ig ferrosilisium eller kalsium-silisium,så vel som silisiummetall i stykkform. Herunder kan det være hensiktsmessig å innføre i ovnen de faste legeringsbestanddeler alle-rede i foroppvarmet form, f. eks. under utnyttelse av avvarmen, hvorved det opp-nås en nedsettelse av det spesifikke strøm-forbruk. It may also be appropriate to first melt the magnesium in the induction furnace and then to mix the liquid magnesium first with calcium silicon and, to the extent that this dissolves, to add ferrosilicon and/or silicon metal in portions, so that the surface of the melt remains covered as long as possible with solid material . It turned out that magnesium melted at a temperature of approx. 750° C in a short time with slow temperature rise can completely dissolve silicon alloys, e.g. 75-90 percent ferrosilicon or calcium-silicon, as well as silicon metal in piece form. Here, it may be appropriate to introduce the solid alloy components into the furnace already in preheated form, e.g. during utilization of the waste heat, whereby a reduction in the specific power consumption is achieved.

Fordelen ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen sammenlignet med de tidligere vanlige fremgangsmåter ligger deri at legeringen kan fremstilles ved en temperatur som ligger 200—300° C lavere enn tidligere, nemlig ved maksimalt 1200° C. Oppløselighetsprosessen går helt rolig for seg, idet badbevegelsen i induksjonsovnen er av største betydning for flytende-gj øring da herved de ennu ikke oppløste deler omspyles og dermed bibringes en fullstendig homogenisering. I stedet for den tidligere angitte måte er det også mulig å fremstille magnesiumholdige smelter ved at magnesiumet i induksjonsovnen i fast eller flytende form overhelles med smeltede legeringsbestanddeler, f. eks. ferrosilisium, kalsiumsilisium og/ eller silisiummetall eller en blanding av disse smeltede legeringsbestanddeler, og deretter homogeniseres. The advantage of the method according to the invention compared to the previously common methods lies in the fact that the alloy can be produced at a temperature that is 200-300° C lower than before, namely at a maximum of 1200° C. The dissolution process proceeds completely calmly, as the bath movement in the induction furnace is of the greatest importance for liquefaction, as the parts that have not yet dissolved are thereby re-flushed and thus a complete homogenization is achieved. Instead of the previously indicated method, it is also possible to produce magnesium-containing melts by pouring over the magnesium in solid or liquid form in the induction furnace with molten alloy components, e.g. ferrosilicon, calcium silicon and/or silicon metal or a mixture of these molten alloy constituents, and then homogenized.

Ved fremgangsmåten ifølge opfinnel-sen fremkommer det betraktelig mindre avbrannstap av legeringsbestanddeler med lavt kokepunkt enn ved anvendelse av andre fremgangsmåter. Ved anvendelsen av digelmaterial som inneholder vesent-lige bestanddeler av kull er det sikret en tilstrekkelig varmeoverføring, hvorved det unngås en overopphetning, og det inntrer en betraktelig mindre nedslitning. På grunn av smeltens homogenisering ved hjelp av induksjonsstrømmen, er det ikke mere nødvendig å omrøre smeiten uteni-fra, hvorved røkbelastning og ulykker nedsettes betraktelig. Legeringer som fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes for, ble tidligere fremstillet minst i to ovner og i flere arbeidsprosesser. Ved den mulighet å fremstille slike legeringer i ett arbeidstrinn i en eneste ovn, er det oppnådd en betraktelig strømbesparelse og dermed en forenkling og billiggjøring av fremgangsmåten. With the method according to the invention, there is considerably less loss on ignition of alloy constituents with a low boiling point than with the use of other methods. When using crucible material that contains significant components of coal, sufficient heat transfer is ensured, whereby overheating is avoided, and considerably less wear and tear occurs. Due to the homogenization of the melt by means of the induction current, it is no longer necessary to stir the melt from the outside, whereby smoke exposure and accidents are considerably reduced. Alloys for which the method according to the invention is used were previously produced in at least two furnaces and in several work processes. With the possibility of producing such alloys in one work step in a single furnace, a considerable power saving has been achieved and thus a simplification and cheaper of the method.

I alle tilfelle hvor det under anvendelse av en induksjonsovn med en overveiende av kullstoff bestående eller med kullstofftilsetninger fremstilt digel fremstilles legeringer av de her angitte sam-mensetninger, kan det være hensiktsmessig at en del av eller alle legeringsbestanddeler innsmeltes i induksjonsovnen ved hjelp' av motstandsoppvarmning og at smeiten deretter homogeniseres ved hjelp av induktiv oppvarmning. In all cases where, using an induction furnace with a crucible consisting predominantly of carbon or made with carbon additives, alloys of the compositions specified here are produced, it may be appropriate that part or all of the alloy components are melted in the induction furnace by means of resistance heating and that the melt is then homogenised using inductive heating.

Det har vist seg gunstig ikke å fremstille induksjonsspolen i en gjennomgå-ende vikling, men å oppdele den og å til-slutte hver del for seg til transformatoren. Derved kan de deler av digelen som har å oppta den meste energi belastes sterkere enn digelens øvrige deler. Ved val-get av varmestrømmens frekvenshøyde kan det utøves en avgjørende innflytelse på badbevegelsens heftighet som kan være forskjellig for hver legeringstype. Jo sterkere badbevegelsen i digelen er, desto større er faren for oksydasjon p.g.a. luftoksygen; og jo mindre den er, desto langsommere er oppløsnings- og homoge-niseringsprosessen. It has proven advantageous not to produce the induction coil in a continuous winding, but to divide it and to connect each part separately to the transformer. Thereby, the parts of the crucible that have to absorb the most energy can be loaded more strongly than the other parts of the crucible. By choosing the frequency level of the heat flow, a decisive influence can be exerted on the intensity of the bath movement, which can be different for each type of alloy. The stronger the bath movement in the crucible, the greater the risk of oxidation due to atmospheric oxygen; and the smaller it is, the slower the dissolution and homogenization process.

Eksempel. Example.

91 kg magnesium i barrer innbringes i den tomme, foroppvarmede digel av kull-stoffstampemasse, og dekkes med 40 kg CaSi og 170 kg grovstykket 75 pst.-ig FeSi og 3,2 kg Cer-blandingsmetall. Deretter innkobles strømmen og digelinnholdet sammensmeltes i løpet av 40—45 minutter, idet temperaturen ikke skal stige over 1250° C. Etter flytendegjøring av digelinnholdet homogeniseres det ved nedsatt strømbelastning i 5 minutter, og tømmes deretter etter strømutkobling fra ovnen ved hjelp av kipping. 91 kg of magnesium in ingots are brought into the empty, preheated crucible of coal-mass pulp, and covered with 40 kg of CaSi and 170 kg of coarse 75% FeSi and 3.2 kg of Cer alloy metal. The current is then switched on and the crucible contents are fused within 40-45 minutes, as the temperature should not rise above 1250° C. After liquefaction of the crucible contents, it is homogenised at a reduced current load for 5 minutes, and then emptied after the power has been switched off from the furnace by means of tilting.

Claims

1. Process for the production of magnesium-silicon alloys with at least 15 percent silicon content, which alloys, in addition to calcium and iron, may also contain nickel, copper, manganese, aluminum and rare earth metals, in a crucible that predominantly consists of carbon or is produced from in and of itself known crucible materials with carbon additives, characterized in that the alloying members are melted and alloyed with each other in this crucible in a low-frequency induction furnace at a temperature that does not exceed 1250° C.

2. Method according to claim 1, characterized in that magnesium in solid form is covered by the other alloy participants and is melted together with them.

3. Method according to claim 1, characterized in that magnesium is first liquefied, and then the liquid magnesium is first mixed with calcium-silicon and to the extent that it dissolves is seen, ferrosilicon and/or silicon metal is added in portions, so that the bath surface remains covered by solid material for as long as possible.

4. Method according to claim 1, characterized in that magnesium in solid or liquid form is poured over in the induction furnace with molten alloy components, e.g. ferrosilicon, calcium silicon and/or silicon metal or a mixture of these molten alloy constituents, and then homogenized.

5. Method according to claims 1-4, characterized in that some or all of the alloy components are melted in an induction furnace using resistance heating, and that the melt is then homogenized using inductive heating.