202932. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2-22 tömegszázalék szilíciumot tartalmazó alumínium-szilícium ötvözet előállítására
1 HU 202 932 B 2 A találmány tárgya elsősorban a nem-vas termékek és azok ötvözeteinek előállítására szolgáló kohászat területére vonatkozik, előnyösen pedig a 2-22 tömegszázalék szilíciumot tartalmazó alumínium-szilícium ötvözetek előállítására. A 2-22 tömegszázalék szilíciumot tartalmazó alumínium-szilícium ötvözetek előállítására ismeretes többek között egy olyan eljárás, amelynek lényege az, hogy a timföldet és a szilíciumot első lépésben különkülön felaprítják. Széntartalmú anyagból és az aprított timföldből, valamint az aprított szilíciumból állítják össze ezen eljárás során az egy-egy éppen földolgozandó adagot, és egy adagon belül az egyes komponensek aránya előre megadott értéken van. Az így előkészített adagból brikettet állítanak elő, amelyet azután ércredukáló villamos kemencébe helyeznek. Az adag redukciója során primer alumínium-szilícium-ötvözetet kapunk. A továbbiakban az eljárás során következik az előbbi lépésben előállított nem-fémzárványokat is tartalmazó ötvözet rafinációja, és azután az ily módon kapott alumínium-szilícium ötvözetből a lényegében konstrukciók készítésére alkalmas ötvözet előállítása. Ezt az eljárást I.A. Troitsky és V.A. Zhelenov „Metallurgia aluminiya” c. könyvében a 368- 370. oldalon ismertetik, amely könyv 1977-ben jelent meg Moszkvában a „Metallurgia” kiadó kiadásában. Az említett eljárás hátránya, hogy igen kicsi a kihasználtsági foka a szilíciumnak, az előállított ötvözet pedig, a még mindig benne maradó nem-fémes zárványok miatt nem megfelelő minőségű. Már említett eljárás során igen nagy mennyiségű salak képződik, a salakképzés nagy mennyiségű hőveszteséggel jár, ami adott esetben egészen 10% is lehet. Az eljárás több lépésben van végrehajtva, így az áramigénye is rendkívül nagy. Egy másik eljárás szerint, amely szintén 2-22 tömegszázalék szilíciumot tartalmazó alumínium-szilícium-szilícium ötvözet előállítására szolgál, a kristályos aprított szilíciumot frakciókra választják szét, a 20-50 mm-es frakciót elvezetik, míg a 0,3-1 mm-es frakciót gyakorlatilag nem használják föl. A frakcióra választást követően a 20-50 mm-es szemcseméretű kristályos szilíciumot 780-820 °C-os ívfényes villamos kemencében folyékony alumíniummal keverik, és így kapják meg az alumínium- szilícium olvadékot. Ez az eljárás M.B. Altman, A.A. Lebedev, M.V. Chukhov „Könnyűfém ötvözetek olvasztása és öntése” c. könyvében van ismertetve a 270-271. oldalon, és ez a könyv szintén a „Metallurgia” kiadó kiadványában jelent meg Moszkvában, 1969-ben. Ez utóbb ismertetett eljárás a szilícium kihasználási tényezőjét a korábbi eljárásokhoz képest megnövelte, a keletkezett öntvények is viszonylag jó minőségűek voltak, mivel kisebb mértékben maradtak az ötvözetben nem-fém zárványok, azaz alumíniumoxid és hidrogén. Ennek az eljárásnak a korábbihoz képest előnye volt még, hogy a salakképződés viszonylag kevesebb lett. Az eljárás technológiai szempontból is könnyebben megvalósítható és itt már nem volt olyan nagy az áramigény sem. Ismeretes továbbá az is, hogy a kristályos szilícium aprítása és frakciókra való osztása általában olyan, hogy a 20-50 mm-es szemcseméretű frakció átlagos hasznosítási tényezője 95%, míg a 0,3-1 mm-es átmérőjű frakciójé 4,5%. Az ismert eljárások szerint a 0,3-1 mm-es szemcseméretű kristályos szilícium frakciót az alumínium-szilícium ötvözetek előállításánál nem használták fel, így ez, mint alapanyag is veszteségbe ment. A találmány feladatául tűzte ki olyan eljárás kidolgozását a 2-22 tömegszázalék szilíciumot tartalmazó alumínium-szilícium ötvözetek előállítására, amely eljárás során a kristályos szilícium feldolgozására szolgáló feltételeket úgy változtatják, hogy lehetővé válik a 0,3-1 mm-es szemcseméretű frakció alkalmazása is, így egyrészt elkerülhető az alapanyag veszteség, másrészt az eljárással még a keletkező ötvözet minőségét is javítani lehet. A találmány szerinti eljárás során a 2-22 tömegszázalék szilíciumot tartalmazó alumínium-szilícium ötvözetek előállítása során először a kristályos és aprított szilíciumot 20-50 mm-es és 0,3-1 mm-es szemcseméretű frakcióra bontjuk. A 20-50 mm-es szemcseméretű kristályos szilícium frakciót 780-820 °C-on folyékony alumíniummal keverjük ívfényes kemencében, és ott alumínium-szilícium olvadékot állítunk elő. A találmány szerinti eljárás lényege abban van, hogy a 20-50 mm-es szemcseméretű kristályos szilícium frakció feloldásával egyidejűleg az egy adagban lévő kristályos szilícium össztömegére vonatkoztatva 3-10% 0,3-1 mm-es szemcseméretű szilícium frakciót is bevezetünk az ívfényes kemencébe inert gázsugár segítségével, úgy, hogy az az olvadék síkja alá kerüljön. A találmány szerinti eljárás során tehát 2-22 tömegszázalék szilíciumot tartalmazó alumínium-szilícium ötvözetet állítunk elő úgy, hogy az aprított kristályos szilíciumot 20-50 mm-es szemcseméretű és 0,3-1 mm-es szemcseméretű frakcióra bontjuk. A 20-50 mm-es szemcseméretű frakciót 780-820 °C-on ívfényes villamos kemencében folyékony alumíniummal keverjük. A találmány szerinti eljárás során a kristályos 20-50 mm-es szemcseméretű szilícium-frakció feloldásával egyidejűleg 0,3-1 mm-es szemcseméretű szilícium-frakciót is keverünk, ahol a 20-50 mm-es szemcseméretű frakció aránya a 0,3-1 mm-es szemcseméretű frakciójéhoz 80-85:20-15. A 0,3-1 mm-es szemcseméretű szilícium- frakciót a feloldás előtt báriumkloriddal és valamilyen folyadékkal, célszerűen nátrium vagy káliumklorid oldatával, ahol a báriumklorid és a folyékony közeg aránya 7:1-2:1-3, összepréseljük. A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi tehát a 0,3-1 mm-es szemcseméretű kristályos szilícium alkalmazását is, így, az egyébként korábban keletkező nyersanyagveszteség elkerülhető. A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi továbbá jobb minőségű, kisebb nem-fémes zárványokat, alumíniumoxidot és hidrogént tartalmazó ötvözet előállítását. A 0,3-1 mm-es szemcseméretű kristályos szilíciumnak a 20-50 mm-es szemcseméretű kristályos szilíci-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
