СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛУМИНА Российский патент 1998 года по МПК C22C1/02 

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.

Недостатком известного способа является высокий расход чистого электролитического алюминия для разбавления сплава.

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.

Задачей изобретения является снижение выхода алюминия в фильтростатки, а также увеличение выхода годного продукта.

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.

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.

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.

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.

После центробежной фильтрации расплав обрабатывается в поле акустической кавитации для удаления неметаллических примесей и в частности от оксида алюминия.

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.

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.

Изобретение относится к технологии получения легких сплавов, конкретно силумина. Сущность состоит в том, что первичный электротермический сплав подвергают центробежной фильтрации при понижении от 810-830 до 720-730^oC, после чего фильтруют расплав в поле акустической кавитации при 670-690^oC. Техническим результатом является уменьшение выхода алюминия в фильтростатки, что приводит к увеличению выхода годного продукта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

\ \ \1 1. Способ получения силумина, включающий выплавку алюминиевокремниевого сплава и фильтрование, отличающийся тем, что фильтрование осуществляют в две стадии: сначала проводят центробежное фильтрование при снижении температуры расплава с 810 - 830 до 720 - 730<198>C, а затем расплав фильтруют в поле акустической кавитации при температуре 670 - 690<198>C. \\\ 2 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в поле акустической кавитации расплав фильтруют через трехслойный фильтр с размером ячейки 0,4 х 0,4 мм.