RU2034927C1 - Method to produce hypereutetic aluminum-silicon alloys - Google Patents
Method to produce hypereutetic aluminum-silicon alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2034927C1 RU2034927C1 RU93002429A RU93002429A RU2034927C1 RU 2034927 C1 RU2034927 C1 RU 2034927C1 RU 93002429 A RU93002429 A RU 93002429A RU 93002429 A RU93002429 A RU 93002429A RU 2034927 C1 RU2034927 C1 RU 2034927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- alloy
- melt
- aluminum
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии получения заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to a technology for the production of hypereutectic aluminum-silicon alloys.
Известен способ получения алюминиево-кремниевых сплавов, включающий загрузку твердой шихты в расплав металла, ее расплавление, ввод легирующих элементов, дозагрузку твердой шихты, рафинирование и модифицирование (см. авт. св. N 1196405, кл. C 22 C, 1/06, опублик. 1985). A known method of producing aluminum-silicon alloys, including loading a solid charge into a molten metal, melting it, introducing alloying elements, reloading a solid charge, refining and modification (see ed. St. N 1196405,
Недостатком данного способа является то, что улучшение структуры сплава достигается за счет проведения самостоятельной операции по модифицированию расплава, что ведет к увеличению длительности плавки и удорожанию сплава. The disadvantage of this method is that the improvement of the alloy structure is achieved by conducting an independent operation to modify the melt, which leads to an increase in the duration of melting and the cost of the alloy.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения алюминиево-кремниевых сплавов, включающий введение кремния в расплавленный и подогретый до 850-900оС алюминий в виде кусков 20-50 мм в поперечнике, перемешивание, охлаждение и разливку.The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method for producing aluminum-silicon alloys, including the introduction of silicon into molten and heated to 850-900 о С aluminum in the form of pieces of 20-50 mm in diameter, mixing, cooling and casting.
Недостатком известного способа является низкая производительность процесса из-за медленного растворения вводимого в расплав кремния, имеющего низкую температуру. Кроме того, качество получаемого сплава невысокое из-за значительной неоднородности химического состава и большого размера кристаллов первичного кремния, для измельчения которых требуется введение дополнительной операции обработки расплава, что также увеличивает длительность плавки, снижает производительность процесса, в результате чего повышается себестоимость сплава. Пылевидный кремний не используется, что дополнительно повышает себестоимость получаемого сплава. The disadvantage of this method is the low productivity of the process due to the slow dissolution of the silicon introduced into the melt having a low temperature. In addition, the quality of the alloy obtained is low due to the significant heterogeneity of the chemical composition and the large size of the primary silicon crystals, which require the introduction of an additional melt processing operation, which also increases the melting time, reduces the productivity of the process, resulting in an increase in the cost of the alloy. Dusty silicon is not used, which further increases the cost of the resulting alloy.
Целью предлагаемого изобретения является повышение качества сплава за счет получения однородного химического состава и измельчения кристаллов первичного кремния, сокращение длительности плавки и снижение себестоимости сплава. The aim of the invention is to improve the quality of the alloy by obtaining a homogeneous chemical composition and grinding crystals of primary silicon, reducing the duration of smelting and reducing the cost of the alloy.
Поставленная цель достигается тем, что по способу получения заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов, включающему легирование расплава кремнием с перемешиванием, охлаждение и разливку, легирование ведут в две стадии: сначала в расплав алюминия или его сплава вводят кремний с температурой 1350-1650оС с одновременным барботированием и охлаждением расплава инертным газом до температуры на 40-100оС выше температуры ликвидуса получаемого сплава, а затем вводят пылевидный кристаллический кремний струей инертного газа в количестве 5-16% от общего веса вводимого в расплав кремния.The goal is achieved in that the process for the preparation of hypereutectic aluminum-silicon alloys, comprising doping the silicon melt with stirring, cooling and casting, alloying is carried out in two stages: first in the molten aluminum or its alloy is introduced with the temperature 1350-1650 ° C silicon with simultaneous and cooling the melt by sparging with inert gas to a temperature of 40-100 ° C above the liquidus temperature of the alloy and then introduced into the pulverized crystalline silicon inert gas stream in an amount from about 5-16% total weight of silicon introduced into the melt.
Легирование расплава кремнием в две стадии: сначала введение в расплав алюминия или его сплава кремния с температурой 1350-1650оС с одновременным барботированием и охлаждением расплава инертным газом до температуры на 40-100оС выше температуры ликвидуса получаемого сплава, а затем введение пылевидного кристаллического кремния струей инертного газа в количестве 5-16% от общего веса вводимого в расплав кремния, позволяет повысить качество сплава за счет получения однородного химического состава и измельчения кристаллов первичного кремния, сократить длительность плавки и снизить себестоимость сплава.Doping of the silicon melt in two steps: first the administration of a molten aluminum or a silicon alloy at a temperature of 1350-1650 C and with simultaneous cooling of the melt by bubbling an inert gas to a temperature of 40-100 ° C above the liquidus temperature of the alloy obtained, and then administering the pulverized crystalline silicon with an inert gas jet in an amount of 5-16% of the total weight of silicon introduced into the melt, allows to improve the quality of the alloy by obtaining a uniform chemical composition and grinding of crystals of primary silicon, with Kratom duration of melting and reducing the cost of the alloy.
Легирование расплава кремнием в две стадии позволяет одновременно осуществить высокотемпературное легирование, обеспечивающее высокую производительность процесса, и легирование расплава, совмещающее модифицирование при пониженных температурах. В результате двухстадийного процесса легирования достигается сокращение длительности плавки в целом. The alloying of the melt with silicon in two stages allows simultaneous high-temperature alloying, which ensures high productivity of the process, and alloying of the melt, combining modification at low temperatures. As a result of the two-stage process of alloying, a reduction in the duration of melting as a whole is achieved.
Введение кремния в расплав в первой стадии легирования с температурой 1350-1650оС резко сокращает длительность плавки на данной стадии за счет ускорения процесса диффузии кремния в расплав в результате возникновения высокой температуры на границе кремний-расплав. Процессу переноса кремния от этой границы вглубь расплава при этом способствует барботирование расплава инертным газом, при котором достигается не только высокая однородность химического состава расплавленного сплава, но и охлаждение его до температуры, необходимой для проведения второй стадии легирования расплава кремнием. Применение инертного газа в качестве перемешивателя и охладителя на первой стадии легирования позволяет одновременно рафинировать расплав от газа.The introduction of silicon into the melt in a first doping step with a temperature of 1350-1650 ° C dramatically reduces the duration of melting at this stage by accelerating the diffusion of silicon into the melt as a result of the high temperature silicon melt boundary. In this case, the process of transferring silicon from this boundary deep into the melt is facilitated by bubbling the melt with an inert gas, at which not only a high uniformity of the chemical composition of the molten alloy is achieved, but also its cooling to the temperature necessary for the second stage of alloying the melt with silicon. The use of an inert gas as a mixer and cooler in the first stage of alloying allows you to simultaneously refine the melt from the gas.
Введение пылевидного кристаллического кремния струей инертного газа во второй стадии легирования после охлаждения расплава обеспечивает (наряду с дополнительным легированием) модифицирование получаемого сплава и дальнейшее охлаждение расплава до температуры разливки. При этом охлаждение расплава на первой стадии до температуры на 40-100оС выше температуры ликвидуса получаемого сплава и количество пылевидного кристаллического кремния (5-16% от общего веса вводимого в расплав кремния), вводимого во второй стадии, взаимосвязаны и эта взаимосвязь обусловлена неоднородностью гранулометрического состава пылевидных отходов кремния. Эффект достигается за счет того, что часть пылевидной фракции неизбежно расплавится, другая же часть, оплавившись, создает устойчивые центры кристаллизации.The introduction of pulverized crystalline silicon with an inert gas jet in the second stage of alloying after cooling the melt provides (along with additional alloying) the modification of the resulting alloy and further cooling of the melt to the casting temperature. When this cooling of the melt in the first stage to a temperature of 40-100 ° C above the liquidus temperature of the alloy and the amount of pulverized crystalline silica (5-16% by weight of silicon introduced into the melt) injected in the second stage are interconnected and this relationship is due to the inhomogeneity particle size distribution of silicon dusty waste. The effect is achieved due to the fact that part of the dust fraction will inevitably melt, while the other part, being melted, creates stable crystallization centers.
Таким образом, в результате проведения двух стадий легирования расплава кремнием достигается повышение качества сплава как за счет повышения однородности его химического состава и снижения газосодержания, так и измельчения кристаллов первичного кремния, что способствует повышению механических свойств (прочности и пластичности). Thus, as a result of two stages of alloying the melt with silicon, an improvement in the quality of the alloy is achieved both by increasing the uniformity of its chemical composition and reducing gas content, and by grinding the crystals of primary silicon, which contributes to an increase in mechanical properties (strength and ductility).
Значительное сокращение длительности плавки в первой стадии легирования обеспечивает проведение второй его стадии с одновременным модифицированием при суммарном сокращении длительности приготовления сплава, что способствует увеличению производительности плавильно-раздаточного агрегата и за счет этого снижению себестоимости сплава. Этому же способствует использование во второй стадии легирования пылевидного кремния, являющегося отходом производства алюминиево-кремниевых сплавов. A significant reduction in the duration of smelting in the first stage of alloying provides its second stage with simultaneous modification with a total reduction in the duration of preparation of the alloy, which helps to increase the productivity of the melting-distributing unit and thereby reduce the cost of the alloy. This is also facilitated by the use of pulverized silicon in the second stage of alloying, which is a waste product of the production of aluminum-silicon alloys.
Выбранные пределы параметров способа лимитируются следующими факторами. The selected limits of the process parameters are limited by the following factors.
Уменьшение температуры вводимого в расплав кремния менее 1350оС ведет к резкому затормаживанию процесса диффузии кремния в расплав, что увеличивает длительность плавки, а увеличение более 1650оС нецелесообразно из-за увеличения потерь алюминия.Reduction of silicon introduced into the melt temperature of less than 1350 ° C leads to a sharp braking process of silicon diffusion into the melt, which increases the duration of melting, and increase of more than 1650 ° C is inappropriate because of increased loss of aluminum.
Охлаждение расплава до температуры перегрева над ликвидусом более, чем на 100оС, снижает эффект модифицирования, а менее, чем на 40оС, нецелесообразно из-за увеличения длительности плавки.Cooling the melt to a temperature above the liquidus of overheating by more than 100 ° C reduces the effect of modification and less than 40 C, it is impractical due to increased duration of melting.
Уменьшение количества вводимого пылевидного кристаллического кремния менее 5% от общего веса вводимого в расплав кремния ведет к исчезновению модифицирующего эффекта, а увеличение более 16% увеличивает длительность плавки без дополнительного модифицирующего эффекта. A decrease in the amount of powdered crystalline silicon introduced is less than 5% of the total weight of silicon introduced into the melt leads to the disappearance of the modifying effect, and an increase of more than 16% increases the melting time without an additional modifying effect.
В результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый объект изобретения от прототипа, а именно: позволяющими осуществить двухстадийное легирование расплава с совмещением модифицирования сплава. As a result of the search in the patent and scientific and technical literature, no technical solutions with features distinguishing the proposed invention from the prototype were found, namely: allowing the two-stage alloying of the melt to be combined with the modification of the alloy.
Реализация способа осуществляется при приготовлении заэвтектического алюминиево-кремниевого сплава (алюминий + +17% кремния). Плавку ведут в плавильно-раздаточной печи. Для получения сплава используют кремний с температурой 1350-1650оС, получаемый в рудовосстановительной печи типа РКО-25КрИ и пылевидный кристаллический кремний крупностью до 5 мм, являющийся отходом данного производства.The implementation of the method is carried out in the preparation of hypereutectic aluminum-silicon alloy (aluminum + + 17% silicon). Melting lead in a melting-distributing furnace. For use silicon alloy at a temperature of 1350-1650 C, produced in a furnace-type rudovosstanovitelnoy RKO-25KrI and pulverized crystalline silicon with grain size up to 5 mm, which is a waste of production.
П р и м е р 1. В печь заливают 4180 кг расплавленного алюминия-сырца (по расчету). В алюминиевый расплав с температурой 750оС вводят кремний с температурой 1350оС в количестве 841 кг. Расплав барбатируют и охлаждают азотом до температуры 700оС или на 40оС выше температуры ликвидуса получаемого сплава (с содержанием кремния 17%). Затем в расплав струей азота вводят пылевидный кристаллический кремний в количестве 44 кг или 5% от общего веса вводимого в расплав кремния (885 кг). Получают 5000 кг сплава алюминия с 17% кремния (с учетом потерь алюминия 30 кг и кремния 35 кг). Перед разливкой от сплава отбирают пробы на определение однородности химического состава и газосодержания в сплаве. На шлифах определяют степень измельчения кристаллов первичного кремния. Образцы испытывают на механические свойства (предел прочности и относительное удлинение).PRI me
В примерах 2 и 3 сплав алюминия с 17% кремния получают аналогично примеру 1 при следующих параметрах. In examples 2 and 3, an aluminum alloy with 17% silicon is obtained analogously to example 1 with the following parameters.
П р и м е р 2. 1. Температура вводимого в расплав кремния 1500оС.PRI me
2. Температура расплава после его охлаждения 730оС или на 70оС выше температуры ликвидуса получаемого сплава.2. Melt temperature after cooling of 730 ° C or 70 ° C above the liquidus temperature of the resulting alloy.
3. Количество вводимого пылевидного кристаллического кремния 95 кг или 10,5% от общего веса вводимого в расплав кремния (905). 3. The amount of powdered crystalline silicon introduced is 95 kg or 10.5% of the total weight of silicon introduced into the melt (905).
П р и м е р 3. 1. Температура вводимого в расплав кремния 1650оС.PRI me
2. Температура расплава после его охлаждения 760оС или на 100оС выше температуры ликвидуса получаемого сплава.2. Melt temperature after cooling of 760 ° C or 100 ° C above the liquidus temperature of the resulting alloy.
3. Количество вводимого пылевидного кристаллического кремния 148 кг или 16% от общего веса вводимого в расплав кремния (925 кг). 3. The amount of powdered crystalline silicon introduced is 148 kg or 16% of the total weight of silicon (925 kg) introduced into the melt.
В примерах 4-9 сплав алюминия с 17% кремния получают аналогично примерам 1-3 за пределами предложенных интервалов. In examples 4-9, an aluminum alloy with 17% silicon is obtained analogously to examples 1-3 outside the proposed ranges.
Получают сплав алюминия с 17% кремния по известному способу. Get an alloy of aluminum with 17% silicon by a known method.
Результаты испытаний приведены в таблице. The test results are shown in the table.
Из данных таблицы видно, что использование предлагаемого способа получения заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов (примеры 1-3) обеспечивает повышение качества сплава: предел прочности в среднем увеличивается на 17% относительное удлинение повышается на 22% (размер кристаллов первичного кремния уменьшается в 1,3 раза). Газосодержание снижается в 1,2 раза. Повышается однородность химического состава сплава. Время приготовления сплава уменьшается на 24% что позволяет повысить производительность плавильно-раздаточного агрегата и снизить за счет этого себестоимость сплава. Этому же способствует использование пылевидного кремния, являющегося отходом производства алюминиево-кремниевых сплавов. The table shows that the use of the proposed method for the production of hypereutectic aluminum-silicon alloys (examples 1-3) provides an increase in the quality of the alloy: the tensile strength increases by 17% on average, the elongation increases by 22% (the size of primary silicon crystals decreases by 1.3 times). The gas content is reduced by 1.2 times. The uniformity of the chemical composition of the alloy increases. The preparation time of the alloy is reduced by 24%, which allows to increase the productivity of the melting-distributing unit and thereby reduce the cost of the alloy. The use of pulverized silicon, which is a waste of the production of aluminum-silicon alloys, also contributes to this.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93002429A RU2034927C1 (en) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | Method to produce hypereutetic aluminum-silicon alloys |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93002429A RU2034927C1 (en) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | Method to produce hypereutetic aluminum-silicon alloys |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2034927C1 true RU2034927C1 (en) | 1995-05-10 |
RU93002429A RU93002429A (en) | 1995-09-20 |
Family
ID=20135689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93002429A RU2034927C1 (en) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | Method to produce hypereutetic aluminum-silicon alloys |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2034927C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2493281C1 (en) * | 2012-04-23 | 2013-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НОРМИН" | Method for obtaining of nanosized powders of aluminium-silicon alloys |
RU2657681C1 (en) * | 2017-05-25 | 2018-06-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for producing an aluminum alloy doped with silicon |
-
1993
- 1993-01-12 RU RU93002429A patent/RU2034927C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Альтман М.Б., и др., Плавка и литье легких сплавов. М.: Металлургия, 1969, с.270-271. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2493281C1 (en) * | 2012-04-23 | 2013-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НОРМИН" | Method for obtaining of nanosized powders of aluminium-silicon alloys |
RU2657681C1 (en) * | 2017-05-25 | 2018-06-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for producing an aluminum alloy doped with silicon |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2733772C1 (en) | Method of making ferrovanadium alloys based on aluminothermic self-propagating gradient reduction and slag refining | |
US4705561A (en) | Magnesium calcium oxide composite | |
CN112281006B (en) | Form regulation and control method for iron-rich phase in regenerated aluminum alloy | |
US4684506A (en) | Master alloy for the production of titanium-based alloys and method for producing the master alloy | |
GB2043696A (en) | Adjusting carbon contents of steel melts | |
CN112322924B (en) | Oxygen-free copper, preparation method and application | |
RU2034927C1 (en) | Method to produce hypereutetic aluminum-silicon alloys | |
JPH06340911A (en) | Treating agent for molten metal and method for homogenizing, refining, cooling and alloying of molten metal | |
JP2800137B2 (en) | Master alloy for alloy based on beta 21S titanium and method of manufacturing the master alloy | |
US3503738A (en) | Metallurgical process for the preparation of aluminum-boron alloys | |
JPS62501081A (en) | Processing methods for refining metals and alloys | |
US6210460B1 (en) | Strontium-aluminum intermetallic alloy granules | |
AU712809B2 (en) | Strontium-aluminum intermetallic alloy granules | |
US4585474A (en) | Method of and prealloy for the production of titanium alloys | |
US4582533A (en) | Method of and prealloy for the production of titanium alloys | |
RU2010881C1 (en) | Process of producing aluminum-silicon alloys | |
RU2059010C1 (en) | Hypoeutectic aluminum silicate alloys production method | |
CN111304508B (en) | AlN-reinforced magnesium-lithium-based composite material and preparation method thereof | |
RU2803881C1 (en) | Method for producing iron-aluminium alloy | |
JP2626417B2 (en) | Graphite spheroidizing alloy in mold and graphite spheroidizing method | |
CN116574952B (en) | V-Al-RE intermediate alloy and preparation method thereof | |
SU823434A1 (en) | Method of alloying metals and alloys in electric furnaces | |
SU829709A1 (en) | Molybdenum-based alloy | |
RU2038398C1 (en) | Method for production of aluminium alloy | |
RU93002429A (en) | METHOD OF OBTAINING ZAEVTECTIC ALUMINUM-SILICON ALLOYS |