202931. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium-szilícium ötvözetek előállítására, ahol az ötvözet szilíciumtartalma 2-22 tömegszázalék
1 HU 202 931 B 2 A találmány tárgya a nem vaskohászatban alkalmazható elsősorban, alumínium-szilíciumötvözetek előállítására szolgáló eljárás, ahol az ötvözet szilíciumtartalma 2-22 tömeg% között van. Ismeretes egy olyan eljárás, amelynek segítségével alumínium- szilícium ötvözeteket állítanak elő, ahol az ötvözet szilíciumtartalma 2-22 tömeg%, és amely eljárás során kristályos szilíciumot visznek lángkemencének a fenéklapjára, és a beadott kristályos szilícium kúp alakban van bevive, és az eljárás során a lángkemencébe 780-820 °C-os olvadt alumíniumot öntenek, és az így keletkező alumínium-szilícium olvadékot kézzel periódikusan átkeverik. Ez az eljárás többek között Troitsky, W.A. Zheleznov „Alumíniumkohászat” c. könyvében van ismertetve, amely 1977- ben jelent meg Moszkvában, továbbá ismertetve van ilyen eljárás Stroganov, Rotenberg, Gershmann „Alumínium-Szilícium ötvözetek c. könyvében, amely szintén 1977-ben jelent meg Moszkvában. Egy másik ismert eljárás alumínium-szilícium ötvözetek előállítására, ahol az ötvözetben a szilíciumtartalom 2-22 tömeg%, hasonló módon van megvalósítva, mint az előbb ismertetett eljárás, a különbség csak az, hogy a keletkező alumínium-szilícium olvadék átkeverését egy ugyanebből az olvadékból képezett sugárral végzik, amelyet a kemence kádjának geometreiai középpontján keresztül vezetnek a beadott kristályos szilícium által képezett kúp felső részébe. Ez az eljárás a 629429 lsz. SU szerzői tanúsítványban van ismertetve, és az eljárást 1978. 10. 25-én tették közzé. Az ismert eljárások hátránya, hogy az alumíniumszilícium ötvözet előállítása magas hőmérsékleten (780-820 'C) megy végbe, és ennek következtében a kész ötvözetben az alumíniumoxid tartalom és a hidrogén tartalom megnő. Ez az előállítandó ötvözet minőségét csökkenti, azonkívül a beadagolandó anyag szempontjából vissza nem nyerhető veszteségeket is okoz. Az alumínium-szilícium olvadék keverése az ismert eljárások során azt eredményezi, hogy a kristályos szilícium az olvadék felületén úszik, ott oxidálódik és mint salak veszendőben megy. A találmány feladatául tűzte ki olyan eljárás kidolgozását alumínium-szilícium ötvözetek előállítására, ahol a szilícium tartalom 2-22 tömeg%, amely eljárás során az olvadék átkeveréséneka körülményei, valamint a kemence kádjában a hőmérsékletviszonyok oly módon vannak megváltoztatva, hogy lehetővé válik olyan ötvözet előállítása, amelynek a hidrogén és alumíniumoxid tartalma csökken a korábban ismert megoldásokhoz képest, ezáltal lehetővé válik egy jobb minőségű ötvözet előállítása, ugyanakkor csökkenthető a beadagolandó anyagból óhatatlanul kárba vesző veszteség mennyisége, továbbá meg lehet akadályozni, hogy a darabos kristályos szilícium az olvadék felületén ússzon, ott oxidálódjon és salakként kelljen elvezetni. A találmány tehát eljárás alumínium-szilícium ötvözet előállítására, ahol az ötvözetben 2-22 tömeg% szilícium van, és az eljárás során lángkemence fenékfelületére kúp formájában elrendezett kristályos szilíciumot viszünk, majd a lángkemence kádjába 780-820 °C-os olvadt alumíniumot viszünk, és a keletkező alumínium-szilícium olvadékot ugyanebből az olvadékból képezett sugárral keverjük át. Az eljárás során a találmány értelmében úgy járunk el, hogy az olvadék sugarat a beadott kristályos szilícium alapfelületére vezetjük úgy, hogy annak az olvadéksugár tengely irányában a sebessége 0,5-0,8 m/sec értékű és a keverés megkezdésével egyidejűleg az olvadék hőmérsékletét lángkemence kádjában 670-750 °C-ra csökkentjük, és a keverést ezen a hőmérsékleten végezzük el. Azáltal, hogy az olvadéksugarat a beadott kristályos szilíciumból képezett kúp alapfelületére vezetjük, mégpedig az előbb már említett 0,5-0,8 m/sec-os és a sugártengelyébe eső irányú sebességgel, a szilícium teljes feloldódása számára, mégpedig oly módon történő feloldódására, hogy az a kúpalak felületéről kezdődjön, megteremtjük a kedvező feltételeket. Ehhez még az is hozzáadódik, hogy a kúp lesüllyed, és ily módon megakadályozható, hogy a kristályos szilícium darabok az olvadék felületére jussanak, és ott oxidálódjanak és salakot képezzenek. Azáltal, hogy az átkeverési viszonyokat megváltoztatjuk, továbbá a keverés hőmérsékletét, és így a kemence kádjában is hőmérsékletet 670-750 °C-ra csökkentjük, a hő- és anyagcseréhez az olvadék teljes térfogatában kedvező feltételeket teremtünk, és ez lehetővé teszi, hogy az olvadékban a hidrogén- és alumíniumoxid-tartalom csökkenjen ezáltal természetesen javul az ötvözet minősége, a beadagolt anyagveszteség pedig jelentősen csökken. További előnyként említjük még meg azt, hogy az eljárás során alkalmazott alacsonyabb hőmérséklet jelentős energiamegtakartítást is eredményez. A találmány értelmében az olvadt alumínium a lángkemence kádjában 780-820 °C-os hőmérséklet tartományban van, amikor azt oda beöntjük. A beöntési hőmérsékletet a lángkemence működése, és az ötvözet előállításánál a különöböző lépések teszik szükségessé. Ahogyan erre már korábban is utaltunk, a találmány szerinti eljárás során az olvadék sugár a beadott kristályos szilícium által képezett kúp alapfelületére a sugár tengelyirányában 0,5-0,8 m/sec-mai van vezetve. Az olvadéksugámak a tengelyirányú bevezetése 0,5 m/sec alatti sebességgel azért nem célszerű, mert ekkor az olvadéknak a kádban történő áramlása lamináris áramlásba megy át, és ez az átkeverés hatásosságát csökkenti. Az átkeverés hatásossága alatt a megfelelő hő- és anyagcsere mozgást értjük az olvadékban. Ha viszont az olvadéksugámak a bevezetése tengely irányban 0,8 m/sec-nál nagyobb sebességgel történik, ez a lépés már nem gazdaságos, mert ekkor az eljárás során a paraméterek közül egyikben sem tapasztalunk javulást. A találmány szerinti eljárásnál az olvadék átkeverésének megkezdésével egyidejűleg a kemence kádjában az olvadék hőmérsékletét 670-750 °C-ra csök-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
