RU2118392C1

RU2118392C1 - Method of preparing silumin

Info

Publication number: RU2118392C1
Application number: RU96120432A
Authority: RU
Inventors: К.В. Клюзов; Г.И. Эскин; Н.Н. Хавский; Ю.П. Пименов
Original assignee: Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет)
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1998-08-27

Abstract

FIELD: metallurgy, more particularly manufacture of light alloys, more specifically silumin. SUBSTANCE: primary electrothermal alloy is subjected to centrifugal filtration at temperature decreasing from 810-830 to 720-730 C, and alloy is then filtered in acoustic cavitation field at 670-690 C. EFFECT: reduced amount of aluminium in filter residues and increased yield of final product. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии приготовления легких сплавов. При электротермической плавке алюмосиликатов получают первичный электротермический сплав, содержащий 35 - 40% кремния, 2 - 4% железа, 0,5 - 2% титана, 0,5 - 1,5% меди, 0,5 - 2% оксида алюминия, 40-50% алюминия. Первичный сплав разбавляют электролитическим алюминием, содержащим 0,1 - 0,3% железа до эвтектического состава, содержащего 12% кремния, вмешивают марганец до соотношения к железу 2:1 и отфильтровывают твердые соединения. The invention relates to a technology for the preparation of light alloys. During electrothermal smelting of aluminosilicates, a primary electrothermal alloy is obtained containing 35–40% silicon, 2–4% iron, 0.5–2% titanium, 0.5–1.5% copper, 0.5–2% aluminum oxide, 40 -50% aluminum. The primary alloy is diluted with electrolytic aluminum containing 0.1 - 0.3% iron to a eutectic composition containing 12% silicon, manganese is mixed to a ratio of 2: 1 to iron and the solid compounds are filtered off.

Недостатком известного способа является высокий расход чистого электролитического алюминия для разбавления сплава. The disadvantage of this method is the high consumption of pure electrolytic aluminum for dilution of the alloy.

Известен способ получения силумина (выбранный за прототип), включающий выплавление алюминиевокремниевого сплава и фильтрацию металла через фильтровальную воронку (Рагулина Р.И., Емлин Б.И. Электротермия кремния и силумина. -М.: Металлургия, 1972, с. 207-209.)
Недостатком известного способа является высокий выход алюминия в фильтростатки и недостаточно высокое прямое извлечение алюминия из сплава в продукт. Фильтростатки получаются в виде крупных блоков, не поддающихся измельчению и использованию в технологии как оборотный продукт.A known method of producing silumin (selected for the prototype), including the smelting of an aluminum-silicon alloy and filtering the metal through a filter funnel (Ragulina RI, Emlin BI, Electrotherm of silicon and silumin. -M .: Metallurgy, 1972, p. 207-209 .)
The disadvantage of this method is the high yield of aluminum in the filter cake and insufficiently high direct extraction of aluminum from the alloy into the product. Filtrostatki obtained in the form of large blocks that are not amenable to grinding and use in technology as a circulating product.

Задачей изобретения является снижение выхода алюминия в фильтростатки, а также увеличение выхода годного продукта. The objective of the invention is to reduce the yield of aluminum in the filter cake, as well as increasing the yield of the product.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения силумина первичный электротермический сплав подвергают центробежной фильтрации при понижении температуры от 810 - 830^oC до 720 - 730^oC, после чего фильтруют расплав в поле акустической кавитации при температуре 670 - 690^oC.The problem is achieved in that in the method for producing silumin, the primary electrothermal alloy is subjected to centrifugal filtration at a temperature decrease from 810 - 830 ^o C to 720 - 730 ^o C, after which the melt is filtered in the field of acoustic cavitation at a temperature of 670 - 690 ^o C.

Центробежная фильтрация может быть проведена погружным фильтром. Способ осуществляется следующим образом. Первичный электротермический алюминиевокремниевый сплав подвергают центробежной фильтрации с помощью погружного фильтра при снижении температуры от 810 - 830^oC до 720 - 730^oC. Повышение температуры более 830^oC приводит к резкому увеличению жидкой фазы, растворению интерметаллидов, что влечет за собой повышение энергетических затрат. При снижении температуры ниже 720^oC количество жидкой фазы незначительно, а твердой фазы много, что затрудняет разделение фаз и снижает выход годного продукта.Centrifugal filtration can be carried out by a submersible filter. The method is as follows. The primary electrothermal aluminum-silicon alloy is subjected to centrifugal filtration using a submersible filter with a decrease in temperature from 810 - 830 ^o C to 720 - 730 ^o C. A temperature increase of more than 830 ^o C leads to a sharp increase in the liquid phase, dissolution of intermetallic compounds, which entails an increase in energy costs . When the temperature drops below 720 ^o C, the amount of the liquid phase is insignificant, and there is a lot of solid phase, which complicates the separation of phases and reduces the yield of the product.

При этом в начале отфильтровываются интерметаллические соединения железа, титана с кремнием и алюминием и кристаллы избыточного кремния, выпадающие по мере охлаждения сплава. Охлаждение металла от 810 - 830 до 720 -730^oC по мере фильтрации не допускает образования настылей, корок и фильтростатки получаются сыпучими, легко транспортируемыми. При избыточном содержании кремния (более эвтектического содержания) титан выделяется в виде соединения TiSi₂, которое вместе с FeSi дает рассыпающиеся фильтростатки.In this case, at the beginning, the intermetallic compounds of iron, titanium with silicon and aluminum, and crystals of excess silicon that precipitate as the alloy cools, are filtered out. The cooling of the metal from 810 - 830 to 720 -730 ^o C during filtration does not allow the formation of crusts, crusts and filterstands are loose, easily transported. With an excess silicon content (more eutectic), titanium is released in the form of TiSi ₂ compound, which together with FeSi gives crumbling filterstations.

Центробежную фильтрацию расплавленного сплава ведут с помощью погружного вращающегося фильтра. Фильтр погружают в расплавленный металл и вращают со скоростью 300-400 об/мин. При вращении фильтра жидкий сплав (плотность 2,38 г/см³) со взвешенными твердыми кристаллами (плотность 4,8 - 5,3 г/см³) увлекается через окна в полость фильтра. В указанных условиях легкая фаза сплава продавливается через поры тяжелого осадка в объем расплава. Твердый осадок накапливается в полости фильтра. Фильтр поднимается над поверхностью металла и скорость вращения фильтра увеличивают, чтобы полнее отделить жидкую фазу от осадка.Centrifugal filtration of the molten alloy is carried out using a submersible rotating filter. The filter is immersed in molten metal and rotated at a speed of 300-400 rpm. When the filter is rotated, a liquid alloy (density 2.38 g / cm ³ ) with suspended solid crystals (density 4.8 - 5.3 g / cm ³ ) is carried away through the windows into the filter cavity. Under these conditions, the light phase of the alloy is forced through the pores of the heavy sediment into the volume of the melt. A solid precipitate accumulates in the filter cavity. The filter rises above the metal surface and the filter rotation speed is increased to more fully separate the liquid phase from the precipitate.

После центробежной фильтрации расплав обрабатывается в поле акустической кавитации для удаления неметаллических примесей и в частности от оксида алюминия. After centrifugal filtration, the melt is processed in the field of acoustic cavitation to remove non-metallic impurities and, in particular, from aluminum oxide.

Технология кавитационной фильтрации расплава основана на использовании интенсивной ультразвуковой обработки расплава в режиме кавитации в потоке перед входом в многослойный фильтр из стеклоткани с размером ячейки 0,4•0,4 мм. Фильтр установлен на пути транспортировки жидкого металла из раздаточной плавильной печи в кристаллизатор непрерывного литья или непосредственно в жидкой ванне слитка. Тонкая фильтрация по предлагаемому способу позволяет задержать на фильтре твердые частицы оксида алюминия размером < 10 мкм. The technology of cavitation melt filtration is based on the use of intensive ultrasonic processing of the melt in the cavitation mode in the stream before entering a multilayer filter made of fiberglass with a mesh size of 0.4 • 0.4 mm. The filter is installed on the way of transporting liquid metal from the distributing melting furnace to the continuous casting mold or directly in the liquid bath of the ingot. Fine filtration by the proposed method allows you to retain solid particles of alumina <10 μm in size on the filter.

Пример. В качестве шихты можно использовать углетермический алюминиевокремниевый сплав, который выплавляют из различных алюминиевокремниевых руд методом восстановления углеродом оксидов в руднотермических печах при температурах 800 - 1100^oC. В расплавленный первичный сплав при температуре 820^oC, содержащий 36,5% кремния, 2% железа, 0,7% титана, 0,8% меди и 1% оксида алюминия, погружается центрифуга с фильтром диаметром 110 мм, вращающаяся со скоростью 350 об/мин. Через 20 мин. фильтр поднимается над расплавом и удаляется жидкая фаза увеличением скорости вращения до 900 об/мин. Затем металл направляется на кавитационную фильтрацию через трехслойный фильтр с размером ячейки 0,4•0,4 мм при температуре 670^oC. Выход сплава, содержащего 22% кремния составляет 63,8%. Результаты приведенного примера представлены в таблице.Example. As the charge, you can use carbon-aluminum-silicon alloy, which is smelted from various aluminum-silicon ores by the method of carbon reduction of oxides in ore-thermal furnaces at temperatures of 800 - 1100 ^o C. Into the molten primary alloy at a temperature of 820 ^o C, containing 36.5% silicon, 2% iron , 0.7% titanium, 0.8% copper and 1% alumina, a centrifuge with a filter with a diameter of 110 mm is immersed, rotating at a speed of 350 rpm. In 20 minutes. the filter rises above the melt and the liquid phase is removed by increasing the rotation speed to 900 rpm. Then the metal is sent for cavitation filtration through a three-layer filter with a mesh size of 0.4 • 0.4 mm at a temperature of 670 ^o C. The yield of the alloy containing 22% silicon is 63.8%. The results of the above example are presented in the table.

Claims

\ \ \ 1 1. A method for producing silumin, including the smelting of an aluminum-silicon alloy and filtration, characterized in that the filtration is carried out in two stages: first, centrifugal filtration is performed while the melt temperature is reduced from 810 - 830 to 720 - 730 <198> C, and then the melt is filtered in the field of acoustic cavitation at a temperature of 670 - 690 <198> C. \\\ 2 2. The method according to p. 1, characterized in that in the field of acoustic cavitation, the melt is filtered through a three-layer filter with a mesh size of 0.4 x 0.4 mm