RU2683176C1 - Method of obtaining silumin - Google Patents
Method of obtaining silumin Download PDFInfo
- Publication number
- RU2683176C1 RU2683176C1 RU2018105993A RU2018105993A RU2683176C1 RU 2683176 C1 RU2683176 C1 RU 2683176C1 RU 2018105993 A RU2018105993 A RU 2018105993A RU 2018105993 A RU2018105993 A RU 2018105993A RU 2683176 C1 RU2683176 C1 RU 2683176C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- silicon
- aluminum
- silica fume
- amorphous silica
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 title abstract 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 49
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 21
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 5
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 4
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 12
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 11
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 102220253765 rs141230910 Human genes 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 229910000809 Alumel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N aluminum;silicic acid;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010443 kyanite Substances 0.000 description 1
- 229910052850 kyanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 1
- 229910052851 sillimanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к получению силуминов с использованием в качестве источника кремния аморфного микрокремнезема.The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals, and in particular to the production of silumins using amorphous silica fume as a source of silicon.
Наиболее распространенными литейными алюминиевыми сплавами являются силумины [Белов Н.А. Фазовый состав алюминиевых сплавов: монография. - М.: Изд. Дом МИСиС, 2009. - 398 с.]. Силумины представляют собой группу алюминиевых сплавов, основным легирующим элементом которых является кремний. Востребованность силуминов обеспечивается уникальным сочетанием ряда их основных свойств: низкая плотность, высокая жидкотекучесть, относительно низкая усадка, низкая склонность к образованию напряжений и трещин, высокие значения прочностных свойств, износостойкости и жаропрочности.The most common foundry aluminum alloys are silumins [Belov N.A. Phase composition of aluminum alloys: monograph. - M.: Publishing. House MISiS, 2009. - 398 p.]. Silumins are a group of aluminum alloys, the main alloying element of which is silicon. The demand for silumins is ensured by a unique combination of a number of their basic properties: low density, high fluidity, relatively low shrinkage, low tendency to form stresses and cracks, high values of strength properties, wear resistance and heat resistance.
Из существующего уровня техники известны различные способы получения силуминов, применение которых зависит от назначения сплавов, их состава, возможности обеспечения необходимой чистоты по неметаллическим включениям и газам, вида исходного сырья, объема и условий производства, а также экономических соображений. Так выделяется шесть основных способов:Various methods for producing silumins are known from the prior art, the use of which depends on the purpose of the alloys, their composition, the ability to provide the necessary purity for non-metallic inclusions and gases, the type of feedstock, volume and production conditions, as well as economic considerations. So there are six main ways:
1) Карботермический (руднотермический) способ, в котором силумины получают путем восстановления природных алюмокремниевых минералов (каолинит, кианит, силлиманит и т.д.) в электротермических печах (RU №2010881, RU 2484165). Недостатками данного способа является его высокая энергоемкость, сложность подготовки шихтовых материалов, а также высокая степень загрязнения сплава примесями и неметаллическим включениями (главным образом - углеродом, являющимся основным восстановителем).1) A carbothermic (ore-thermal) method, in which silumins are obtained by reducing natural aluminum-silicon minerals (kaolinite, kyanite, sillimanite, etc.) in electrothermal furnaces (RU No. 2010881, RU 2484165). The disadvantages of this method are its high energy intensity, the complexity of the preparation of charge materials, as well as a high degree of contamination of the alloy with impurities and non-metallic inclusions (mainly carbon, which is the main reducing agent).
2) Металлотермический способ, основанный на реакции восстановления кремния из его соединений (кислородных, галоидных) алюминием [Беляев А.И., Бочвар О.С., Бунов Н.Н. Алюминиевые сплавы. Металловедение алюминия и его сплавов. М.: Металлургия, 1983]. Способ заключается во введении на поверхность алюминиевого расплава смеси порошков алюминия и кремнезема, местного нагрева смеси до температуры 1100-1200°С и последующем получении алюминиево-кремниевой лигатуры. Недостатком способа является необходимость использования алюминия и кремнезема в порошкообразном состоянии, необходимость значительного перегрева расплава, сложность получения сплава заданного состава, а также загрязнение получаемого сплава примесью железа.2) A metallothermic method based on the reaction of reduction of silicon from its compounds (oxygen, halide) with aluminum [Belyaev AI, Bochvar OS, Bunov NN Aluminum alloys. Metallurgy of aluminum and its alloys. M .: Metallurgy, 1983]. The method consists in introducing onto the surface of the aluminum melt a mixture of aluminum and silica powders, local heating of the mixture to a temperature of 1100-1200 ° C and the subsequent production of aluminum-silicon alloys. The disadvantage of this method is the need to use aluminum and silica in a powder state, the need for significant overheating of the melt, the difficulty of obtaining an alloy of a given composition, as well as contamination of the resulting alloy with an admixture of iron.
3) Электролитический способ, заключающийся в совместном восстановлении на катоде алюминия и кремния (патент RU 2556188, авторское свидетельство SU №1826998, патент RU 2030487) [Плавление и литье алюминиевых сплавов. Справ, изд. / М.Б. Альтман [и др.] - 2-е изд. - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.]. Данный способ отличается возможностью использования в качестве исходного сырья относительно дешевых соединений и получением сплавов с низким содержанием неметаллических и газовых включений. Основными недостатками способа являются высокие энергетические затраты на его осуществление, а также сложность поддержания в электролите оптимальной концентрации кремния, следствием чего является рост температуры процесса и снижению выхода по току.3) The electrolytic method, which consists in the joint reduction on the cathode of aluminum and silicon (patent RU 2556188, copyright certificate SU No. 1826998, patent RU 2030487) [Melting and casting of aluminum alloys. Reference, ed. / M.B. Altman [et al.] - 2nd ed. - M.: Metallurgy, 1983. - 352 p.]. This method is distinguished by the possibility of using relatively cheap compounds as feedstock and producing alloys with a low content of non-metallic and gas inclusions. The main disadvantages of the method are the high energy costs of its implementation, as well as the difficulty of maintaining the optimum silicon concentration in the electrolyte, resulting in an increase in the process temperature and a decrease in current efficiency.
4) Растворение кристаллического кремния в алюминиевом расплаве (патент RU 2010881). Данный способ является основным промышленным способом получения литейных силуминов, который используют на алюминиевых заводах. Главным достоинством способа является его высокая производительность и возможность получения сплавов с заданным содержанием кремния. Однако, данный способ имеет и ряд существенных недостатков - большие безвозвратные потери металла за счет угара, низкое усвоение кремния мелких фракций (менее 5-6 мм), высокие энергетические затраты.4) Dissolution of crystalline silicon in aluminum melt (patent RU 2010881). This method is the main industrial method for producing foundry silumins, which is used in aluminum plants. The main advantage of the method is its high productivity and the ability to obtain alloys with a given silicon content. However, this method has a number of significant drawbacks - large irretrievable loss of metal due to fumes, low absorption of silicon of small fractions (less than 5-6 mm), high energy costs.
5) Способ получения сплавов с использованием "жидкой" лигатуры Аl-Si, заключающийся в заливке расплавленного кремния в вакуум-ковш с находящимся в нем алюминиевым расплавом (патенты RU 93010136, RU 2432411, RU 2215803). Несмотря на высокое качество получаемых сплавов, для реализации данного способа необходимым является близкое территориальное расположение предприятий-производителей алюминия и кремния.5) A method for producing alloys using a “liquid” Al-Si ligature, which consists in pouring molten silicon into a vacuum ladle with aluminum melt inside it (patents RU 93010136, RU 2432411, RU 2215803). Despite the high quality of the obtained alloys, for the implementation of this method, the close territorial location of aluminum and silicon manufacturing enterprises is necessary.
6) Жидкофазные технологии получения алюминиево-кремниевых сплавов, заключающиеся в прямом восстановлении кремния из его оксидов алюминием непосредственно в расплаве при относительно небольшом перегреве (670-900°С).6) Liquid-phase technologies for producing aluminum-silicon alloys, which consist in the direct reduction of silicon from its oxides by aluminum directly in the melt with relatively little overheating (670-900 ° C).
Среди существующих способов получения силуминов аналогами заявленного технического решения являются способы, основанные на восстановлении алюминием кремния из его оксида, а также способы, в которых в качестве источника кремния используется аморфный микрокремнезем.Among the existing methods for producing silumins, analogues of the claimed technical solution are methods based on the reduction of silicon from aluminum oxide by aluminum, as well as methods in which amorphous silica fume is used as a source of silicon.
Из существующего уровня техники известен «Способ получения алюминиево-кремниевого сплава в электролизере для производства алюминия» (патент RU 2599475, МПК С25С 3/06, опубл. 10.10.2016), по которому получение силуминов происходит в электролизере для производства алюминия с использованием аморфного кремнийсодержащего оксидного сырья. В качестве аморфного кремнийсодержащего оксидного сырья используется микрокремнезем, полученный в процессе очистки технологических газов при производстве кремния и кремнийсодержащих сплавов, который загружают в расплав электролита с использованием установок автоматического питания электролизера.From the existing level of technology there is known "A method of producing an aluminum-silicon alloy in an electrolyzer for aluminum production" (patent RU 2599475, IPC С25С 3/06, publ. 10.10.2016), according to which silumins are produced in an electrolyzer for aluminum production using amorphous silicon-containing oxide raw materials. As an amorphous silicon-containing oxide raw material, silica fume is used, obtained in the process of purification of technological gases in the production of silicon and silicon-containing alloys, which is loaded into the molten electrolyte using automatic electrolysis units.
Общим признаком аналога с заявляемым изобретением является использование в качестве кремнийсодержащего сырья аморфного микрокремнезема, полученного в ходе переработки пыли систем газоочистки руднотермических печей производства кремния.A common feature of the analogue with the claimed invention is the use as a silicon-containing raw material of amorphous silica fume obtained during the processing of dust from gas treatment systems of ore-thermal furnaces for the production of silicon.
Недостатком данного способа является то, что обязательным условием его реализации является необходимость предварительного смешения микрокремнезема с глиноземом и фтористыми солями, так как иначе имеет место образование в расплаве электролита агломератов микрокремнезема, снижающих интенсивность растворения SiO2 и способных привести к образованию осадка на подине электролизера. Более того, введение в электролизер кварцита (5^40% (масс.)) может приводить к снижению производительности электролизера и выхода по току.The disadvantage of this method is that a prerequisite for its implementation is the need for preliminary mixing of silica fume with alumina and fluoride salts, since otherwise there is the formation of silica fume agglomerates in the electrolyte melt, which reduce the dissolution rate of SiO 2 and can lead to the formation of a precipitate on the bottom of the cell. Moreover, the introduction of quartzite (5 ^ 40% (mass.)) Into the electrolyzer can lead to a decrease in the electrolyzer productivity and current efficiency.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Алюминиевый сплав и способ его получения» (патент US 9657377 В2, МПК B22D 21/04, С22С 21/08, С22С 1/026, С22С 21/02, С22С 21/12, С22С 21/14, С22С 21/16, C22F 1/043, C22F 1/047, C22F 1/057, опубл. 23.05.2017), согласно которому получение силуминов производится путем введения диоксида кремния на поверхность алюминиевого расплава и его последующего механического или электромагнитного перемешивания. В данном способе осуществляется единовременное или порционное введение кремнезема в алюминиевый расплав. В процессе перемешивания приповерхностной части расплава (10-20% от общего объема металла в тигле) происходит восстановление диоксида кремния. Побочные продукты реакции переходят в шлак, после удаления которого происходит разливка полученного сплава.Closest to the claimed technical solution is "Aluminum alloy and method for its production" (US patent 9657377 B2, IPC B22D 21/04, C22C 21/08, C22C 1/026, C22C 21/02, C22C 21/12, C22C 21 / 14, C22C 21/16, C22F 1/043, C22F 1/047, C22F 1/057, publ. 05.23.2017), according to which silumins are produced by introducing silicon dioxide onto the surface of an aluminum melt and its subsequent mechanical or electromagnetic mixing. In this method, a one-time or batch introduction of silica into an aluminum melt is carried out. During mixing of the surface part of the melt (10-20% of the total metal volume in the crucible), silicon dioxide is reduced. By-products of the reaction pass into slag, after the removal of which the resulting alloy is poured.
Основные недостатки данного способа состоят в том, что, во-первых, способ не предусматривает применения в ходе получения сплава покровных флюсов, что может приводить к повышенному окислению алюминия и потерям металла со шлаком, а во-вторых, замешивание диоксида кремния в алюминиевый расплав осуществляется только в его приповерхностной зоне (10-20% от общего объема металла в тигле), что значительным образом снижает степень вовлечения частиц диоксида кремния по "зеркало" расплава, ограничивает поверхность контакта в системе "Al-SiO2" и, как следствие снижает его производительность представленного способа.The main disadvantages of this method are that, firstly, the method does not provide for the application of coating fluxes during the alloy production, which can lead to increased oxidation of aluminum and loss of metal with slag, and secondly, the mixing of silicon dioxide into the aluminum melt is carried out only in its near-surface zone (10-20% of the total metal volume in the crucible), which significantly reduces the degree of involvement of silicon dioxide particles in the “mirror” of the melt, limits the contact surface in the Al-SiO 2 system and, as a result, thye reduces its performance of the presented method.
Задача заявляемого изобретения заключается в получении силуминов с использованием в качестве источника кремния аморфного микрокремнезема, полученного из отходов кремниевого производства.The objective of the invention is to obtain silumins using as a source of silicon amorphous silica fume obtained from waste from silicon production.
Технический результат изобретения заключается в:The technical result of the invention is:
- утилизации и эффективном использовании в качестве источника кремния пыли систем газоочистки электротермических печей, обладающей очень низкой себестоимостью и содержащей до 95% (масс.) аморфного микрокремнезема;- utilization and effective use as a source of silicon dust of gas treatment systems of electrothermal furnaces, which has a very low cost and contains up to 95% (mass.) of amorphous silica fume;
- ускорение реакции взаимодействия в системе Al(ж)-SiO2 за счет предварительной обработки аморфного микрокремнезема, а также легирования алюминиевого расплава магнием;- acceleration of the reaction in the Al (g) -SiO 2 system due to pre-treatment of amorphous silica fume, as well as alloying of the aluminum melt with magnesium;
- получении доэвтектических и эвтектических силуминов, соответствующих требованиям ГОСТ 1583-93 по химическому составу и механическим свойствам.- obtaining pre-eutectic and eutectic silumins that meet the requirements of GOST 1583-93 in chemical composition and mechanical properties.
Технический результат достигается тем, что в способе получения силуминов, включающем введение кремнийсодержащего оксидного сырья в алюминиевый расплав, перемешивание расплава и разливку полученного сплава, согласно заявляемому изобретению, в качестве кремнийсодержащего оксидного сырья используют аморфный микрокремнезем, который перед введением в расплав подвергают термической обработке при температуре 200-300°С, введение аморфного микрокремнезема осуществляют в потоке инертного газа с перемешиванием, обеспечивающим втягивание частиц микрокремнезема в вихревую воронку, образованную в жидком алюминии, а после перемешивания расплав легируют магнием в количестве до 1% масс.The technical result is achieved in that in a method for producing silumins, comprising introducing a silicon-containing oxide raw material into an aluminum melt, mixing the melt and casting the obtained alloy, according to the claimed invention, amorphous silica fume is used as a silicon-containing oxide raw material, which is subjected to heat treatment at a temperature before being introduced into the melt 200-300 ° C, the introduction of amorphous silica fume is carried out in a stream of inert gas with stirring, providing retraction frequently microsilica silica into a vortex funnel formed in liquid aluminum, and after mixing, the melt is alloyed with magnesium in an amount of up to 1% of the mass.
Заявляемое изобретение дополняют следующие отличительные признаки:The invention is supplemented by the following distinctive features:
Используют аморфный микрокремнезем, полученный из пыли систем газоочистки электротермических печей.Amorphous silica fume obtained from dust from gas treatment systems of electrothermal furnaces is used.
Для усреднения частиц в расплаве осуществляют магнитогидродинамическое и/или механическое перемешивание расплава.To average the particles in the melt, magnetohydrodynamic and / or mechanical mixing of the melt is carried out.
Перед разливкой сплава проводится его обработка с помощью покровно-рафинирующего флюса для получения сплавов требуемого качества (удаления продуктов реакции восстановления кремния алюминием и очистки его поверхности).Before casting the alloy, it is processed using a coating-refining flux to obtain alloys of the required quality (removal of the reaction products of silicon reduction with aluminum and cleaning of its surface).
Для повышения смачиваемости дисперсных частиц аморфного микрокремнезема наряду легированием алюминиевого расплава магнием и предварительной термообработкой частиц может использоваться гидравлическая, термическая обработка, обработка растворами слабых кислот, а также их механическая активация.To increase the wettability of dispersed particles of amorphous silica fume along with alloying of aluminum melt with magnesium and preliminary heat treatment of particles, hydraulic, heat treatment, treatment with solutions of weak acids, and their mechanical activation can be used.
Отличием от прототипа является то, что перед введением частиц аморфного микрокремнезема в алюминиевый расплав они подвергаются термообработке при температуре 200-300°С; введение микрокремнезема осуществляется путем его вдувания в алюминиевый расплав совместно с потоком инертного газа; перемешивание расплава производится механическим и/или магнитогидродинамическим способом обеспечивающим втягивание частиц микрокремнезема в вихревую воронку, образованную под действием электромагнитного поля; осуществляется легирование алюминиевого расплава магнием (до 1% (масс.)) с целью уменьшения поверхностного натяжение расплава, снижения энергии межфазного взаимодействия между твердой и жидкой фазой, а также ускорения процесса восстановления кремния из его оксида; перед разливкой для удаления продуктов реакции восстановления кремния алюминием и очистки его поверхности проводится его обработка с помощью покровно-рафинирующего флюса.The difference from the prototype is that before the introduction of particles of amorphous silica fume in aluminum melt, they are subjected to heat treatment at a temperature of 200-300 ° C; the introduction of silica fume is carried out by blowing it into an aluminum melt together with a stream of inert gas; mixing of the melt is carried out mechanically and / or by a magnetohydrodynamic method, ensuring the retraction of silica fume particles into a vortex funnel formed under the influence of an electromagnetic field; alloying of the aluminum melt with magnesium (up to 1% (mass.)) is carried out in order to reduce the surface tension of the melt, to reduce the energy of interfacial interaction between the solid and liquid phase, as well as to accelerate the process of reduction of silicon from its oxide; Before casting, in order to remove the reaction products of silicon reduction with aluminum and to clean its surface, it is processed using a coating-refining flux.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности "новизна".The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed invention meets the condition of patentability "novelty".
Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях не позволило выявить источники, содержащие сведения об известности совокупности всех отличительных признаков заявляемого технического решения.Comparison of the claimed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this and related fields did not allow to identify sources containing information about the popularity of the totality of all the distinguishing features of the claimed technical solution.
Новая совокупность признаков заявляемого способа получения силуминов, а именно:A new set of features of the proposed method for producing silumins, namely:
1) в качестве источника кремния используется пыль систем газоочистки электротермических печей, содержащих до 95% (масс.) аморфного микрокремнезема;1) the dust of gas treatment systems of electrothermal furnaces containing up to 95% (mass.) Of amorphous silica fume is used as a silicon source;
2) введение аморфного микрокремнезема осуществляется совместно с потоком инертного газа, которое позволяет обеспечить попадание дисперсных частиц непосредственно под "зеркало" алюминиевого расплава, их равномерное распределение в объеме расплава, а также сопутствующее удаление из расплава неметаллических включений и газов;2) the introduction of amorphous silica fume is carried out in conjunction with an inert gas flow, which allows dispersed particles to enter directly under the “mirror” of the aluminum melt, their uniform distribution in the melt volume, as well as the concomitant removal of non-metallic inclusions and gases from the melt;
3) перемешивание расплава производится механическим и/или магнитогидродинамическим способом, обеспечивающим втягивание частиц микрокремнезема в вихревую воронку, образованную под действием электромагнитного поля;3) the melt is mixed mechanically and / or by the magnetohydrodynamic method, which ensures that the particles of silica fume are drawn into a vortex funnel formed by the action of an electromagnetic field;
4) в качестве главного фактора, воздействующего на получение сплавов требуемого качества, используется предварительная термическая обработка аморфного кремнезема, позволяющая удалять с поверхности его частиц газовые пленки, а также легирование алюминиевого расплава магнием в количестве до 1% (масс.), обеспечивающее уменьшение поверхностного натяжения расплава, снижения энергии межфазного взаимодействия между твердой и жидкой фазой, а также ускорение процесса восстановления кремния из его оксида.4) as the main factor affecting the production of alloys of the required quality, preliminary heat treatment of amorphous silica is used, which allows gas films to be removed from the surface of its particles, as well as alloying of the aluminum melt with magnesium in an amount of up to 1% (mass.), Which reduces surface tension melt, reducing the energy of interfacial interaction between the solid and liquid phase, as well as accelerating the process of recovery of silicon from its oxide.
На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень".Based on the foregoing, we can conclude that the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Способ продемонстрирован графическими и фотоматериалами, приведенными на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.The method is illustrated in the graphic and photo materials shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3.
На фиг. 1 представлена фотография частиц диоксида кремния, средний размер которых составляет 60 мкм, что может обеспечивать получение силуминов с мелкозернистой структурой и повышенными механическими свойствами.In FIG. Figure 1 shows a photograph of silica particles with an average size of 60 μm, which can provide silumins with a fine-grained structure and enhanced mechanical properties.
На фиг. 2 представлена зависимость изменения энергии Гиббса реакции взаимодействия оксида кремния с алюминием в зависимости от температуры.In FIG. Figure 2 shows the dependence of the change in the Gibbs energy of the reaction of the interaction of silicon oxide with aluminum as a function of temperature.
На фиг. 3 показаны карты распределения алюминия (а, в) и кремния (б, г) образцов исходного алюминия и полученного сплава, где атомам Аl и Si соответствуют светлые области на изображениях.In FIG. Figure 3 shows the distribution maps of aluminum (a, c) and silicon (b, d) of samples of the starting aluminum and the obtained alloy, where the bright regions in the images correspond to Al and Si atoms.
Сущность заявленного технического решения заключается в восстановлении кремния из аморфного микрокремнезема в алюминиевом расплаве в диапазоне температур 670-900°С.The essence of the claimed technical solution is to restore silicon from amorphous silica fume in aluminum melt in the temperature range 670-900 ° C.
В тигель объемом 900 мл, выполненный из борсилицированного графита, погружался алюминий массой 1000 г, содержащий примеси в количестве, % (масс): Fe - 0,12, Si - 0,10, Cu - 0,015, Мn - 0,02, Mg - 0,02, Zn - 0,03, Ga - 0,01, Ti - 0,01, V - 0,0013, Cr - 0,002. Плавка проводилась в индукционной плавильной печи ИПП-5С. Металл нагревался до температуры 670-900°С, расплавлялся, после чего в него совместно с потоком инертного газа вводился аморфный микрокремнезем (предварительно подвергнутый термической обработке при температуре 200-300°С). В связи с низкой смачиваемостью частиц микрокремнезема введение его в алюминиевый расплав осуществлялось с избытком. Так, для получения эвтектического сплава Al-Si 12% в расплав вводилось 300 г SiO2 (против необходимых 257 г). Средний размер частиц микрокремнезема составляет 60 мкм (фиг. 1).In a crucible with a volume of 900 ml made of borosilicon graphite, aluminum weighing 1000 g was immersed, containing impurities in the amount,% (mass): Fe - 0.12, Si - 0.10, Cu - 0.015, Mn - 0.02, Mg - 0.02, Zn - 0.03, Ga - 0.01, Ti - 0.01, V - 0.0013, Cr - 0.002. Melting was carried out in an IPP-5S induction melting furnace. The metal was heated to a temperature of 670-900 ° C, melted, after which amorphous silica fume (previously subjected to heat treatment at a temperature of 200-300 ° C) was introduced into it together with a stream of inert gas. Due to the low wettability of silica fume particles, its introduction into the aluminum melt was carried out in excess. So, to obtain a 12% eutectic Al-Si alloy, 300 g of SiO 2 was introduced into the melt (against the required 257 g). The average particle size of silica fume is 60 μm (Fig. 1).
Перемешивание частиц аморфного микрокремнезема в расплаве осуществлялось в течение 10-15 мин магнитогидродинамическим способом с использованием электромагнитного индуктора, а также дополнительно - с помощью лабораторной мешалки с диапазоном скорости вращения 1-530 об/мин. Использование интенсивного замешивания частиц аморфного микрокремнезема в алюминиевый расплав обусловлено необходимостью обеспечения эффективного взаимодействия в системе Аl(ж)-SiO2 за счет вовлечения частиц аморфного микрокремнезема под "зеркало" расплавленного металла и недопущения их дальнейшего всплытия.Mixing of amorphous silica fume particles in the melt was carried out for 10-15 minutes by the magnetohydrodynamic method using an electromagnetic inductor, and also using a laboratory mixer with a rotation speed range of 1-530 rpm. The use of intensive mixing of amorphous silica fume particles into aluminum melt is due to the need to ensure effective interaction in the Al (g) -SiO 2 system by involving amorphous silica fume particles under the “mirror” of molten metal and to prevent their further ascent.
Существуют ряд факторов, осложняющих получение силуминов с использованием аморфного микрокремнезема путем его простого введения в алюминиевый расплав (аналогично растворению кристаллического кремния в алюминиевом расплаве):There are a number of factors that complicate the preparation of silumins using amorphous silica fume by simply introducing it into an aluminum melt (similar to dissolving crystalline silicon in an aluminum melt):
1) низкая площадь контакта порошка микрокремнезема с расплавом [Pai B.C., Geetha Ramani, Pillai R.M., Satyanarayana KG. Role of magnesium in cast aluminium alloy matrix composites // Journal of Materials Science. - 1995. - Vol. 30.-P. 1903-1911];1) the low contact area of the silica fume powder with the melt [Pai B.C., Geetha Ramani, Pillai R.M., Satyanarayana KG. Role of magnesium in cast aluminum alloy matrix composites // Journal of Materials Science. - 1995. - Vol. 30.-P. 1903-1911];
2) наличие газовых пленок на поверхности частиц микрокремнезема, препятствующих эффективному взаимодействию на границе раздела жидкой и твердой фазы [Gowri Shankar М.С.and Jayashree, Р.К. and Kini, Achutha U and Sharma S.S. Effect of silicon oxide (SiO2) reinforced particles on ageing behavior of Al-2024 Alloy // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. - 2014. - Vol. 5 (9). - P. 15-21];2) the presence of gas films on the surface of silica fume particles that impede effective interaction at the interface between liquid and solid phases [Gowri Shankar M.C. and Jayashree, R.K. and Kini, Achutha U and Sharma SS Effect of silicon oxide (SiO 2 ) reinforced particles on aging behavior of Al-2024 Alloy // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. - 2014 .-- Vol. 5 (9). - P. 15-21];
3) присутствие в порошке 40-50% (об.) воздуха, снижающего его плотность, теплоемкость и теплопроводность.3) the presence in the powder of 40-50% (vol.) Of air, reducing its density, heat capacity and thermal conductivity.
Для решения данных проблем, наряду с предварительной термической обработкой микрокремнезема (а также возможными - гидравлической обработкой, обработкой растворами слабых кислот и механической активацией), использованием механического и магнитогидродинамического перемешивания расплава осуществлялось его легирование магнием. Магний вводился в расплав в виде магниевой лигатуры МГ-90.To solve these problems, along with preliminary heat treatment of silica fume (as well as possible hydraulic treatment, treatment with solutions of weak acids and mechanical activation), mechanical and magnetohydrodynamic mixing of the melt was carried out by doping with magnesium. Magnesium was introduced into the melt in the form of magnesium ligature MG-90.
Использование легирующего элемента магния в предлагаемом техническом решении обусловлено тем, что магний может выступать в роли поверхностно-активной добавки, позволяющей удалять газовые пленки с поверхности дисперсных частиц, снижать поверхностное натяжение алюминиевого расплава, а также снижать энергию межфазного взаимодействия между твердой и жидкой фазой [Pai B.C., Geetha Ramani, Pillai R.M., Satyanarayana KG. Role of magnesium in cast aluminium alloy matrix composites // Journal of Materials Science. - 1995. - Vol. 30. - P. 1903-1911]. Более того, магний также участвует в процессе восстановления кремния из его оксида.The use of an alloying element of magnesium in the proposed technical solution is due to the fact that magnesium can act as a surfactant that allows you to remove gas films from the surface of dispersed particles, reduce the surface tension of aluminum melt, and also reduce the energy of interfacial interaction between solid and liquid phase [Pai BC, Geetha Ramani, Pillai RM, Satyanarayana KG. Role of magnesium in cast aluminum alloy matrix composites // Journal of Materials Science. - 1995. - Vol. 30. - P. 1903-1911]. Moreover, magnesium is also involved in the process of reducing silicon from its oxide.
Для определения температуры расплава использовалась хромель-алюмелевая термопара, подключенная к электронному регистратору. Для повышения степени точности замера температуры показания термопары сверялись с показаниями цифрового малогабаритного термометра.To determine the melt temperature, a chromel-alumel thermocouple connected to an electronic recorder was used. To increase the accuracy of temperature measurement, the thermocouple readings were checked against the readings of a digital small-sized thermometer.
Для получения сплавов требуемого качества (удаления продуктов реакции восстановления кремния алюминием и очистки его поверхности) перед разливкой металла проводится его обработка с помощью покровно-рафинирующего флюса.To obtain alloys of the required quality (removal of the reaction products of silicon reduction with aluminum and cleaning of its surface), it is processed using a coating-refining flux before casting the metal.
Содержание кремния, а также легирующих элементов в алюминии до и после экспериментов определялись с помощью оптического эмиссионного спектрометра с искровым источником возбуждения спектра.The silicon and alloying elements in aluminum before and after the experiments were determined using an optical emission spectrometer with a spark source for spectrum excitation.
Исследование микроструктуры образцов проводилось в режиме вторичных и обратноотраженных электронов с помощью сканирующего электронного микроскопа, оснащенного энергодисперсионным детектором.The microstructure of the samples was studied in the mode of secondary and retroreflected electrons using a scanning electron microscope equipped with an energy dispersive detector.
Пример 1.Example 1
В тигель объемом 900 мл, выполненный из борсилицированного графита, загружается алюминий массой 1000 г, содержащий примеси в количестве, % (масс): Fe - 0,12, Si - 0,10, Cu - 0,015, Мn - 0,02, Mg - 0,02, Zn - 0,03, Ga - 0,01, Ti - 0,01, V - 0,0013, Cr - 0,002. Затем металл расплавляется в индукционной плавильной печи ИПП-5С. Для контроля температуры расплава в него погружается хромель-алюмелевая термопара ДТПК 015-011.200, подключаемая к электронному регистратору "ПАРАГРАФ-РL20". Температура расплава доводится до 670°С. Затем в металл совместно с потоком инертного газа вводится аморфный микрокремнезем (предварительно подвергнутый термической обработке при температуре 200-300°С) в количестве 300 г. Одновременно с введением микрокремнезема производится легирование расплава магнием (0,5% (масс.)). Перемешивание расплава осуществляется с помощью лабораторной мешалки IKA EUROSTAR 200 Control Р4 со скоростью 120 об/мин в течение 15 мин. После получения сплава требуемого химического состава проводится его обработка с помощью флюсового препарата "ФПР-23" с целью удаления продуктов реакции восстановления кремния алюминием, перешедших в шлак и очистки его поверхности.In a crucible with a volume of 900 ml made of borosilicon graphite, aluminum weighing 1000 g is loaded, containing impurities in the amount,% (mass): Fe - 0.12, Si - 0.10, Cu - 0.015, Mn - 0.02, Mg - 0.02, Zn - 0.03, Ga - 0.01, Ti - 0.01, V - 0.0013, Cr - 0.002. Then the metal is melted in an IPP-5C induction melting furnace. To control the temperature of the melt, the DTPK 015-011.200 chromel-alumel thermocouple is immersed in it, connected to the PARAGRAF-PL20 electronic recorder. The melt temperature is brought to 670 ° C. Then, amorphous silica fume (pre-heat treated at a temperature of 200-300 ° C) in an amount of 300 g is introduced into the metal together with a stream of inert gas. Alloying the fumed silica with magnesium (0.5% (mass)) is carried out simultaneously. Mixing of the melt is carried out using a laboratory
Пример 2.Example 2
Условия проведения процесса аналогичны примеру 1, однако рабочая температура получения силуминов составляет 900°С.The process conditions are similar to example 1, however, the working temperature for producing silumins is 900 ° C.
Пример 3.Example 3
Условия проведения процесса аналогичны примеру 1, однако перемешивание расплава осуществляется с помощью электромагнитного индуктора со скоростью 90 об/мин.The process conditions are similar to example 1, however, the melt is mixed using an electromagnetic inductor at a speed of 90 rpm.
Пример 4.Example 4
Условия проведения процесса аналогичны примеру 1, однако предварительная термическая обработка аморфного микрокремнезема, а также легирование алюминиевого расплава магнием не производятся.The process conditions are similar to example 1, however, preliminary heat treatment of amorphous silica fume, and alloying of the aluminum melt with magnesium are not performed.
Пример 5.Example 5
Условия проведения процесса аналогичны примеру 1, однако предварительная термическая обработка аморфного микрокремнезема, а также легирование алюминиевого расплава магнием не производятся. Более того механическое замешивание дисперсных частиц в расплав осуществляется со скоростью 30 об/мин.The process conditions are similar to example 1, however, preliminary heat treatment of amorphous silica fume, and alloying of the aluminum melt with magnesium are not performed. Moreover, the mechanical mixing of the dispersed particles into the melt is carried out at a speed of 30 rpm
Результаты по каждому примеру приведены в таблице 1.The results for each example are shown in table 1.
Как видно из таблицы, наибольшее влияние на процесс восстановления кремния из аморфного микрокремнезема оказывает предварительная термическая обработка частиц, легирование расплава магнием, а также интенсивное перемешивание расплава (механическое или магнитогидродинамическое) (примеры 1, 3). В примере 2 также наблюдается хорошая степень перехода кремния в алюминиевый расплав, однако в связи с повышением температуры процесса до 900°С вязкость расплава снижается, что несколько снижает интенсивность восстановления кремния алюминием. Это согласуется с данными, полученными в ходе оценки термодинамической возможности протекания процесса восстановления алюминием кремния из аморфного кремнезема (4Аl+3SiO2→2Аl2О3+3Si) в интервале температур 298-1600 К (25-1327°С) (фиг. 2).As can be seen from the table, the greatest influence on the process of recovery of silicon from amorphous silica fume has a preliminary heat treatment of particles, alloying of the melt with magnesium, and intensive mixing of the melt (mechanical or magnetohydrodynamic) (examples 1, 3). In example 2, there is also a good degree of transition of silicon to aluminum melt, however, due to an increase in the process temperature to 900 ° C, the viscosity of the melt decreases, which somewhat reduces the rate of reduction of silicon by aluminum. This is consistent with the data obtained in assessing the thermodynamic possibility of the process of reduction of silicon by aluminum from amorphous silica (4Al + 3SiO 2 → 2Al 2 About 3 + 3Si) in the temperature range 298-1600 K (25-1327 ° C) (Fig. 2 )
Полученная зависимость AG-Т свидетельствует о снижении интенсивности протекания процесса восстановления кремния алюминием при повышении температуры.The obtained AG-T dependence indicates a decrease in the intensity of the process of reduction of silicon by aluminum with increasing temperature.
Более того в связи с повышением температуры в полученном сплаве наблюдается увеличение содержания железа по сравнению с исходным металлом.Moreover, due to an increase in temperature in the obtained alloy, an increase in the iron content is observed in comparison with the starting metal.
Пример 3 показывает высокую эффективность электромагнитного замешивания частиц аморфного кремнезема в алюминиевый расплав, позволяющего при снижении скорости перемешивания получать сплав необходимого химического состава с низким содержанием примеси железа.Example 3 shows the high efficiency of electromagnetic mixing of amorphous silica particles in an aluminum melt, which allows to obtain an alloy of the required chemical composition with a low content of iron impurity when the mixing speed is reduced.
Таким образом при начальном содержании кремния 0,10% (масс.) в результате применения заявленного способа могут быть получены силумины, соответствующие требованиям ГОСТ 1583-93 по химическому составу и механическим свойствам.Thus, with an initial silicon content of 0.10% (mass.) As a result of applying the inventive method, silumins can be obtained that meet the requirements of GOST 1583-93 in chemical composition and mechanical properties.
Исследование микроструктуры образцов исходного алюминия и сплава, полученного в ходе реализации условий проведения процесса согласно примеру 1, позволили получить их двумерную "карту" распределения алюминия и кремния (фиг. 3, а-г). Карта распределения кремния полученного сплава отчетливо демонстрирует наличие включений кремния по границам зерен алюминия (фиг. 3, г), которые в исходном металле практически отсутствуют (фиг. 3, б). Это подтверждает результаты, полученные в ходе спектрального анализа образцов.The study of the microstructure of the samples of the starting aluminum and alloy obtained during the implementation of the process conditions according to example 1, allowed to obtain their two-dimensional "map" of the distribution of aluminum and silicon (Fig. 3, a-d). The distribution map of silicon of the obtained alloy clearly demonstrates the presence of silicon inclusions along the grain boundaries of aluminum (Fig. 3, d), which are practically absent in the starting metal (Fig. 3, b). This confirms the results obtained during spectral analysis of the samples.
Представленный способ получения силуминов с использованием в качестве источника кремния аморфного микрокремнезема является перспективным, так как позволяет эффективно и с минимальными затратами получать сплавы, соответствующие требованиям ГОСТ 1583-93 по химическому составу и механическим свойствам.The presented method for producing silumins using amorphous silica fume as a source of silicon is promising, since it allows efficiently and with minimal costs to obtain alloys that meet the requirements of GOST 1583-93 in chemical composition and mechanical properties.
При создании промышленного образца данный способ может быть внедрен в процесс производства литейных алюминиевых сплавов. Использование в качестве источника кремния пыли кремниевого производства позволит повысить эффективность существующего технологического процесса получения силуминов за счет частичного исключения из него энергозатратной стадии производства металлургического кремния.When creating an industrial design, this method can be introduced into the production process of cast aluminum alloys. The use of silicon production dust as a silicon source will increase the efficiency of the existing technological process for producing silumins by partially eliminating the energy-consuming stage of metallurgical silicon production from it.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018105993A RU2683176C1 (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Method of obtaining silumin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018105993A RU2683176C1 (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Method of obtaining silumin |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2683176C1 true RU2683176C1 (en) | 2019-03-26 |
Family
ID=65858705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018105993A RU2683176C1 (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Method of obtaining silumin |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2683176C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2736996C1 (en) * | 2020-03-26 | 2020-11-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Method of producing silumins in electrolysis cell for producing aluminium |
| RU2754862C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-09-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Method for producing silumins using amorphous microsilica |
-
2018
- 2018-02-15 RU RU2018105993A patent/RU2683176C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2736996C1 (en) * | 2020-03-26 | 2020-11-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Method of producing silumins in electrolysis cell for producing aluminium |
| RU2754862C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-09-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Method for producing silumins using amorphous microsilica |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kuz'min et al. | Obtaining of Al–Si foundry alloys using amorphous microsilica–Crystalline silicon production waste | |
| CN112048629A (en) | Preparation method of Al-Ti-Nb-B refiner for casting aluminum-silicon alloy | |
| CN109022948A (en) | SiC particulate reinforced aluminum matrix composites with high temperature abrasion resistance and preparation method thereof | |
| Jia et al. | A study of two refractories as mould materials for investment casting TiAl based alloys | |
| Kuz’min et al. | New methods of obtaining Al–Si alloys using amorphous microsilica | |
| CN113136496B (en) | Based on metal oxides M x O y Preparation method of Al-M-B refiner | |
| Li | Production of Al–B master alloys by mixing KBF4 salt into molten aluminum | |
| RU2683176C1 (en) | Method of obtaining silumin | |
| Máté et al. | The comparative analysis of the inclusion removal efficiency of different fluxes | |
| Vatankhah Barenji | Casting fluidity, viscosity, microstructure and tensile properties of aluminum matrix composites with different Mg2Si contents | |
| RU2507291C1 (en) | Method for obtaining aluminium-scandium alloy combination | |
| Jia et al. | Intensified interfacial reactions between gamma titanium aluminide and CaO stabilised ZrO2 | |
| Kuz'min et al. | Production of Al-Si alloys by the direct silicon reduction from the amorphous microsilica | |
| Górny et al. | Effect of Titanium and Boron on the Stability of Grain Refinement of Al-Cu Alloy | |
| EP1466038A1 (en) | Magnesium-zirconium alloying | |
| AU2003201396A1 (en) | Magnesium-zirconium alloying | |
| RU2754862C1 (en) | Method for producing silumins using amorphous microsilica | |
| Kuz’min et al. | Fabrication of silumins using silicon production waste | |
| CN112391545B (en) | Preparation method of high-purity aluminum rare earth intermediate alloy | |
| CN104911410A (en) | Aluminum alloy refiner intermediate alloy and preparation method thereof | |
| RU2678348C2 (en) | Aluminium alloy, containing copper and carbon, and method for manufacture thereof | |
| CN103820667A (en) | Covering agent and aluminum-silicon alloy melt treatment method | |
| Shlyaptseva et al. | Prospects of using titanium dioxide as a component of modifying composition for aluminum casting alloys | |
| Soeprapto et al. | Effect of nickel solubility in ADC12 melt on its characteristic | |
| JP5066018B2 (en) | Casting method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20190624 |