VERFAHREN ZUR RAFFINAGE EINER EUTEKTISCHEN ALUMINIUM-SILIZIUMLEGIERUNG AUS BEIMISCHUNGEN VON EISEN UND TITAN

Abstract

 A method for refining an aluminium-silicon alloy of eutectic composition from admixtures of iron and titanium consists in melting an aluminium-silicon alloy of eutectic composition together with chromium and manganese, cooling down the obtained melt to a temperature of 590-660°C and filtering the cooled melt within said temperature range, the chromium and manganese being used in such quantities that the ratio of their total weight to the total weight of the admixtures of iron and titanium is (0.2-1.1) : 1, the ratio by weight between the chromium and the manganese being (0.1 - 20) : 1.

Beschreibung

Gebiet der Technik

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf die Buntmetallurgie und auf den Maschinenbau und betrifft insbesondere Verfahren zur Raffination von Aluminium-Silizium-Legierungen eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen. Bei ihren erhöhten Konzentrationen verschlechtern diese Beimengungen die Betriebskenndaten der genannten Legierungen. (G.B.Stroganov, V.A.Rotenberg und G.B.Ger

man "Splavy aluminija s kremniem" (Aluminiumlegierungen mit Silizium), veröffentlicht im Jahre 1977, Verlag "Metallurgija", Moskau, S. 127, 128, 132 bis 134). Raffinierte Aluminium-Silizium-Legierungen eutektischer Zusammensetzung werden nach ihrer Legierung im Kraftfahrzeugbau, im Traktorenbau und im Vollerntemaschinenbau zum Gießen von Einzelteilen komplizierter Konfiguration, beispielsweise von Kolben und Motorlinderköpfen, Hochdruckpumpengehäusen verwendet.

Vorhergehender Stand der Technik

[0002] Bekannt ist ein Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen, das das Zusammenschmelzen der Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung mit Chrom und Mangan in solchen Mengen, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge so zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen wie (1 ,2-2,0) :1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan gleich (0,5-1,0):1 verhält, und die Abkühlung der hergestellten Schmelze auf 615°C-620°C durch Einführen von festem Aluminium in dieselbe vorsieht. Bei der Abkühlung der Schmelze bis zu den genannten Temperaturwerten entstehen intermetallische Verbindungen von Eisen, Chrom, Mangan, Aluminium und Silizium und intermetallische Verbindungen von Titan, Chrom, Mangan, Aluminium und Silizium. Danach wird die abgekühlte Schmelze bei dem genannten Temperatur - bereich von Eisen und Titan abfiltriert, die in der Zusammensetzung der obenangeführten intermetallischen Verbindungen vorhanden sind (SU, A, 1108122, TPK³ C 22 C 1/06, Bulletin "Otkrytija, Izobretenija" (Entdeckungen, Erfindungen) , Nr.30, 1984).

[0003] Das bekannte Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen weist folgende Nachteile auf.

1. Niedrige Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtrierung von Eisen und Titan, die in der Zusammensetzung intermetallischer Verbindungen vorhanden sind. Beispielsweise, bei einem Gehalt an Eisen und Titan in der Aluminium-Silizium-Schmelze vor der Filtration von 2 bzw.1 Masse% - beträgt die Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze 88,1%, 11,9% gehen in Form von Filterrückständen verloren, die ein mechanisches Gemisch intermetallischer Verbindungen mit einem Teil der auskristallisierten Aluminium-Silizium-Legie- _rung darstellen. Dabei ist der Gehalt an Aluminium im Filterrückstand hoch und beträgt 803 Masse%. Der genannte Nachteil führt zur Vergrößerung der Selbstkosten der raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung und zu einem hohen Verbrauch an Aluminium für ihre Herstellung.

2. Hoher Verbrauch kostspieliger Metalle (Chrom und Mangan), die sich am Prozeß der Bildung der obengenannten intermetallischen Verbindungen beteiligen. So werden je Einheit der gesamten Menge des zu entfernenden Eisen und Titans (massenbezogen) 1,2 bis 2,0 Einheiten der gesamten Menge von Chrom und Mangan (massenbezogen) gebraucht, was die Selbstkostender raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung erhöht.

3. Niedriger Grad der Raffination der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung von Eisen und Titan, insbesondere bei der Raffination der Aluminium-Silizium-Legierungen mit einem erhöhten Gehalt an Eisen und Titan. Bei einem Gehalt an Eisen und Titan in der Aluminium-Silizium-Schmelze vor der Filtration von 0,8 und 0,4 Masse%, bei einem Verhältnis der massenbezogenen gesamten Menge des Chroms und Mangans zur gesamten massenbezogenen Menge des Eisens und Titans von 1,2:1 und bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,5:1, beispielsweise, beträgt der Grad der Raffination der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung von Eisen 27,5% und von Titan 67,5%.

[0004] Der niedrige Grad der Raffination der Aluminium-Silizium-Legierungen eutektischer Zusammensetzung bedingt die Herstellung einer raffinierten Aluminium-Silizium_-Legierung mit niedrigen Betriebskenndaten.

Offenbarung der Erfindung

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eiseh-und Titanbeimengungen ein solches Massenverhältnis zwischen Chrom, Mangan, Eisen und Titan zu wählen, das es ermöglicht, die Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtration mit erniedrigtem Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen zu erhöhen, den Verbrauch an kostspieligem Chrom und Mangan zu verringern und den Grad der Raffination der Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen-und Titanbeimengungen bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität der raffinierten Legierung zu vergrößern.

[0006] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legie.- rung eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen vorgeschlagen wird, das das Zusammenschmelzen der Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung mit Chrom und Mangan, die Abkühlung der hergestellten Schmelze auf 590 bis 660⁰C und die Filtration der abgekühlten Schmelze in dem genannten Temperatur bereich vorsieht, wobei erfindungsgemäß das Chrom und das Mangan in solchen Mengen eingesetzt werden, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge der Chrom- und Titanbeimengungen (0,2-1,1):1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan wie e (0,1-2 ,0):1 verhält.

[0007] Dadurch, daß das Chrom und das Mangan in solchen Mengen eingesetzt werden, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen-und Titanbeimengungen (0,2-1,1):1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan wie 0,1-20):1 verhält, wird eine Erhöhung der Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe der Filtration bis auf 98,8% bei einem erniedrigten Gehalt an Aluminium in Filterrückständen durchschnittlich um 15,4% eine Verringerung des Gesamtverbrauchs an.Chrom und Mangan durchschnittlich um das 5,75fache und eine Vergrößerung des Grades der Raffination der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung von Eisen auf 80,5% und von Titan auf 94% bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität der raffinierten Legierung erreicht. Bei der Verringerung des Gehalts an Eisen in der Aluminium-Silizium-Legierung von 0,70 auf C,37 Masse% und an Titan von 0,25 auf 0,06 Masse% vergrößert sich beispielsweise die relative Dehnung der raffinierten Legierung von 2,5 auf 3,7%, das heißt um das 1 ,5fache.

[0008] Die genannten Vorteile des erfindungersäßen Verfahrens sind auf folgendes zurückzuführen.

[0009] Bei der Verwendung von Chrom und Mangan in solchen Mengen, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge so zur gesamten massenbezogenen Menge von Eisen- und Titanbeimengungen wie (0,2-1,1):1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von (0,1-20):1 verhält, entstehen in der abgekühlten Aluminium-Silizium-Schmelze folgende intermetallische Verbindungen, die in Tabelle 1 angeführt sind.

[0010] 

[0011] Die Entstehung der obenaufgezählten intermetallischen Verbindungen mit den genannten Formeln ist für die Lösung der genannten Aufgabe besonders optimal.

[0012] Die obengenannten intermetallischen Verbindungen kristallisieren sich bei der Abkühlung in Form von Polyedern, Globulen und Dendriten großer Abmessungen aus und lassen sich von der abgekühlten Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung in der Stufe ihrer Filtration von Eisen und Titan leicht abtrennen.

[0013] Bei der Durchführung des bekannten Verfahrens zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen entstehen folgende intermetallische Verbindungen in der abgekühlten Aluminium-Silizium-Schmelze, die in der Tabelle 2 angeführt sind.

[0014] Die Beseitigung von Eisen- und Tibanbeimengungen aus der Zusammensetzung der in Tabelle 1 aufgezählten intermetallischen Verbindungen in der Stufe der Filtration einer Aluminium-Silizium-Schmelze und nicht aus der Zusammensetzung der in Tabelle 2 genannten intermetallischen Verbindungen gewährleistet die Lösung der obengenannten Aufgabe, weil die intermetallischen Verbindungen, die in der Aluminium-Silizium-Schmelze bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Raffination entstehen, höhere Konzentrationen an Eisen und Titan und niedrigere Konzentrationen an Chrom, Mangan und Aluminium im Vergleich zu den intermetallischen Verbindungen aufweisen, die in der Aluminium-Silizium--Schmelze bei der Durchführung des bekannten Verfahrens zur Raffination entstehen. Bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung bilden sich außerdem bei der Abkühlung keine intermetallische Verbindungen CrAl₇, Cr_0,05Mn₀,₂Al₃,₂' Cr_0,4Mn_0,2Al₂,1^Si_0,4, MnAl₆, Cr_0,6Al₂ Si_0.6, Mn_0.5Al_2.2Si_0.4' die sich im bekannten Verfahren bilden und deren Beseitigung in der Stufe der Filtration aus der Aluminium-Silizium-Schmelze zur Vergrösserung des Verbrauchs an Chrom, Mangan, Aluminium und Silizium, zur Herabsetzung der Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze und zur Erhöhung des Gehalts an Aluminium in den Filterrückständen führt.

[0015] Die Bildung der intermetallischen Verbindungen, die in der Tabelle 1 angeführt sind und die hohe Konzen - trationen an Eisen und Titan enthalten, trägt zur Verringerung der Gesamtmasse der intermetallischen Verbindungen bei. Das führt seinerseits zur Verringerung der Höhe der Schicht der intermetallischen Verbindungen am Filter, was eine Senkung der Verluste der sich in den Filterrückständen auskristallisierten Aluminium-Silizium-Legierung, eine Herabsetzung des Gehaltes an Aluminium in den Filterrückständen und eine Erhöhung der Ausbeute an raffinierter Legierung bewirkt.

[0016] Die Grenzwerte für das Verhältnis der massenbezogenen Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen und Titan, und zwar (₀,₂-₁,₁):1, und des Massenverhältnisses des Chroms zum Mangan von (0,1-20):1 sind auf folgendes zurückzuführen.

[0017] Bei einerHerabsetzung des Massenverhältnisses (CreMn) : (F_e+Ti ) aufunter0,2:1 in einer Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung ist die Menge von Chrom und Mangan unzureichend, um die obengenannten intermetallischen Verbindungen mit einer besonders optimalen Zusammensetzung zu bilden (Tabelle 1). Dabei entstehen intermetallische Verbindungen vom Typ Fe_0.5 Al_2.3 Si_0.5 in der Schmelze mit einem niedrigen Gehalt an Eisen und mit einem hohen Gehalt an Aluminium, was zur Senkung des Grades der Raffination der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen bei gleichzeitiger Verschlechte - rung der Qualität der raffinierten Legierung führt, weil ein Teil dieser intermetallischen Verbindungen in Form von Kristallen kleiner Abmessungen in die raffinierte Legierung übergeht. Bei einer Senkung des genannten Verhältnisses unter de.n unteren Grenzwert vergrößert sich außerdem der Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen, weil diese Rückstände mit intermetallischen Verbindungen vom Typ Fe_0.5Al_2.3Si_0.5 angereichert sind, die sich durch einen hohen Gehalt an Aluminium auszeichnen.

[0018] Bei einer Vergrößerung des Massenverhältnisses (Cr:Mn):(Fe:Ti)auf über ₁,₁:1 in einer Aluminium-Sili- _zium-Schmelze verursacht der Überschuß an Chrom und Mangan gegenüber den Eisen- und Titanbeimengungen während der Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze die Bild- u_ng intermetallischer Verbindungen Cr_0.4Mn_0,2AL_2.1Si_0.4, Cr_0,05Mn_0,2Al_3.2' Cr_0.6 , 6Al₂Si_0.6 , CrAL₇, MnAl₆ und der anderen in der Tabelle 2 angeführten intermetallischen Verbindungen. Diese intermetallischen Verbindungen weisen hohe Konzentrationen an Chrom, Mangan, Aluminium und niedrige Konzentrationen an Eisen und Titan auf, und ein Teil der entstehenden intermetallischen Verbindungen, solcher wie Cr_0.05Mn_0.2Al_3.2, CrAl₇, MnAl₆, Cr_0.6Al₂Si_0.6, Mn_0.5Al_2,2Si_0,4 enthält überhaupt kein Eisen und Titan. Die Beseitigung dieser intermetallischen Verbindungen in der Stufe der Filtration einer Aluminium-Silizium-Schmelze von Eisen und Titan führt zur Senkung der Ausbeute an Aluminium-Silizium-Legierung bei gleichzeitiger Vergrößerung des Gehalts an Aluminium in den Filterrückständen. Bei einer Vergrößerung des genannten Verhältnisses über den oberen Grenzwert wird außerdem ein Mehrverbrauch an kostspie - ligem Chrom und Mangan ohne Vergrößerung des Grades der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen-und Titanbeimengungen nachgewiesen.

[0019] Bei einer Herabsetzung des Massenverhältnisses des Chroms zum Mangan unter 0,1:1 werden in der Aluminium-Silizium-Schmelze die Bedingungen für die Bildung intermetallischer Verbindungen mit besonders optimalen Zusammensetzungen, die in der Tabelle 1 genannt sind, zerstört. Angesichts eines niedrigen Gehalts an Chrom bei einem hohen Gehalt an Mangan in der Aluminium-Silizium-Legierung spielt das Mangan die bestimmende Rolle bei der Bildung intermetallischer Verbindungen mit Eisen und Titan. In diesem Fall bilden sich intermetallische Verbindungen Fe_0.2Mn_0.3Al_2.4Si_0.3, Mn_0.5Al_2.3Si_0.4' Fe_0.2Mn_0.3Al_2.3' MnAl₆, deren Beseitigung in der Stufe der Filtration zur Verringerung der Ausbeute an raffinierter Aluminium-Silizium-Legierung mit erhöhtem Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen, zur Senkung des Grades der Raffination der Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen und Titan bei gleichzeitiger Verschlechterung der Qualität der raffinierten Legierung führt. Das ist darauf zurückzuführen, daß die entstehenden intermetallischen Verbindungen Fe_0.2Mn_0.3Al₂₄Si_0.3, Mn_0.5Al_2.3Si_0.4, Fe_0,2Mn_0.3Al_2.3, MnAl₆ mit Mangan und Aluminium angereichert sind und die intermetallischen Verbindungen Mn_0.5 Al_2.3Si_0.4 und MnAl₆ überhaupt kein Eisen und Titan enthalten.

[0020] Bei einer Vergrößerung des Massenverhältnisses des Chroms zum Mangan auf über 20:1 in einer Aluininium-Silizium-Schmelze wird ein Überschuß an Chrom gegenüber dem Mangan nachgewiesen. Dabei entstehen in der Aluminium-Silizium-Schmelze hauptsächlich intermetallische Verbindungen, die mit Chrom und Aluminium angereichert sind, solche wie GrAl₇, Cr_0.5,Ti_0.5Si_0.4Al_1.5' Fe_0.1Cr_0.6Si_1.7Ti_0.3' Cr_0.2Fe_0.4Al_2.3Si_0,4' Cr_0.3Fe_0.3Al_1.7Si_0.9,

[0021] Das führt zur Verringerung der Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe der Filtration bei gleichzeitiger Steigerung des Gehaltes an Aluminium in den Filterrückständen ohne Vergrößerung des Grades der Raffination der Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen- und Titanbeimengungen.

[0022] Hervorzuheben ist, daß das angemeldete Verhältnis der massenbezogenen Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen gleich (0,2-1,1):1 und das Massenverhältnis des Chroms zum Mangan gleich (0,1-20):1 miteinander verbunden sind und in ihrer Gesamtheit die Erreichung der obengenannten Vorteile bewirken.

[0023] Bei der Abkühlung einer Aluminium―Silizium―Schmelze auf eine Temperatur unterhalb 590°0 und bei der Filtration der abgekühlten Schmelze bei einer Temperatur unter 590°C beginnt die Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung zu kristallisieren. Dabei verliert die Schmelze ihre Beweglichkeit und läßt sich nicht, beziehungsweise nur mit sehr großen Verlusten in den Filterrückständen filtrieren.

[0024] Bei der Abkühlung einer Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur über 660°C und bei der Filtration der.abgekühlten Schmelze bei einer Temperatur über 660^DC verringert sich der Grad der Raffination der Aluminium-Silizium-Schmelze von Eisen- und Titanbeimengungen, weil bei einer Temperatur oberhalb 660°C die in der Tabelle 1 genannten intermetallischen Verbindungen sich entweder nicht bilden, wobei das Eisen und das Titan aus der Zusammensetzung der Aluminium--Silizium-Legierung nicht entfernt werden oder der Prozeß der Bildung der genannten intermetallischen Verbindungen nicht abgeschlossen ist,wobei die intermetallischen Verbindungen relativ niedrige Mengen von Eisen und Titan enthalten und in Form von Kristallen kleiner Abmessungen kristallisieren, was ihren Übergang in die Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe der Filtration mit Verunbeinigung der Schmelze mit Eisen und Titan verursacht. Bei einer weiteren Kristallisation einer derartigen Aluminium-Silizium-Legierung (das heißt wührend des Gießens von Erzeugnissen aus der Legierung) wachsen die Kristalle der intermetallischen Verbindungen schnell und senken dadurch die Betriebseigenschaften der Legierung (das heißt die Betriebskenndaten der erzeugnisse aus der Legierung).

[0025] In Abhängigkeit von dem Verhältnis der massenbezogenen Gesamtmenge des Chroms und Mangans zur Gesamtmenge der Eisen-und Titanbeinengungen und des Massenverhältnisses des Chroms zum Mangan in einer Aluminium-Siliziun-Legierung verändert sich der Gehalt an jeder der in der Tabelle 1 genannten intermetallischen Verbindungen, bezogen auf die Gesamtmasse dieser Verbindungen, in folgenden Bereichen in Masse%: Cr_0.05 Fe_0.5Al_1.5si - von 0.5 auf 15; Cr_0.03Fe_0.5Al_1.1 Si_1.4 von _0.5 auf 30; Fe_0.5Cr_0.03Mn_0.02 Al_1.5Si von 3 auf ¹5; Fe_0,5Cr_0,01Mn_0,02Al_1,1Si_1,4 von 3 auf 15; Fe_0.3Cr_0.4Si_1.1Ti_0.6 von 0.5 auf 15; Cr_0,3TiSi_1,3 von 0,5 auf 15; Fe_0.4Cr_0.2Mn_0.1Si_1.2Ti_0.6 von 3 auf 20, Fe_0.4Cr_0.08Mn_0.07Al_1.3SiTi_0.3 von 3 auf 20; Fe_0.4Cr_0.1AlSi_1.1,Ti_0.3 von 3 auf 20; Cr_0.3Ti_0.7Si_0.8,Al_1.1 von 0,5 auf 25.

[0026] Bei einem konstanten Verhältnis der massenbezogenen Gesamtmenge des Chroms und Mangans zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen von 0,6:1 und bei einer Änderung des Massenverhältnisses des Chroms zum Mangan von 0,4:1 auf 10:1 erhöht sich beispielsweise der Gehalt an intermetallischen Verbindung- ^en Cr_0.03Fe_0.5Al_1.1Si_1.4, Fe_0.3Cr_0.4Si_1.1Ti_0.6 in der Gesamtmasse der intermetallischen Verbindungen von 3 und 2% auf 20 bzw. 9%.

[0027] Ausgehend von dem Obendargelegten werden folgende zwei Varianten für die Durchführung des erfindungsgeniäßen Verfahrens empfohlen.

[0028] Bei der ersten Variante der Durctiführung des Verfahrens, wenn Chrom und Mangan in solchen Mengen verwendet werden, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen wie (0,2-0,69):1 verhält, wird empfohlen, ein Massenverhältnis des Chroms zum mangan von (0,5 bis 20):1 zu unterhalten. Dabei entstehen in aer Aluminium-Silizium-Schmelze hauptsächlich intermetallische Verbindungen mit einer besonders optimalen Zusammensetzung für den genannten Fall:Cr₀, ₀₃ re_0.5Al_1.1 sammensetzung für den genannten Falls: Gr_0.03 re_0.5Al_1.1 Si_1.4; Fe_0.3Cr_0,4Si_1.1Ti_0.6; Gr_0.3TiSi_1.3; Fe_0.4Cr_0.1AlSi_1.1Ti_0.3, die minimale Konzentrationen an Aluminium und maximale Konzentrationen an Lisen und Titan enthalten. Die Entfernung des Eisens und Titans in der Stufe der Filtration der Aluminium-Silizium-Schmelze aus der Zusammensetzung der genannten intermetallischen Verbindungen bewirkt eine hohe Effektivität des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Raffination.

[0029] Bei der zweiten Variante der Durchführung des Verfahrens, wenn das Chrom und das Mangan in solchen Mengen verwendet werden, daß sich ihremassenbezogene Gesamtmenge so zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen-und Titanbeimengangen wie (0, 7-1,1):1 verhält, wird empfohlen, ein Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von (0,1-0,4):1 zu unterhalten. Dabei entstehen in der Aluminium-Silizium-Schmelze hautpsächlich intermetallische Verbindungen mit besonders optimaler Zusammensetzung für den genannten Fall: Fe_0.5Cr_0.01Mn_0.02Al_1.1Si_1.4; Fe_0.4Cr_0.2Mn_0.1Si_1.2Ti_0.6.

[0030] Diese intermetallischen Verbindungen zeichnen sich durch einen hohen Gehalt an Eisen und Titan und durch einen niedrigen Gehalt an Chrom, Mangan und Aluminium aus. Die Entfernung von Eisen und Titan aus der Zusammensetzung der genannten intermetallischen Verbindungen bewirkt eine hohe Effektivität der erfindungsgemäßen Raffination.

[0031] Hervorzuheben ist, daß die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zum bekannten Verfahren bei beliebigen Massenverhältnissen von Chrom, Mangan, Eisen und Titan in den angemeldeten Grenzwerten erzielt werden, die besten Ergebnisse weruen jedoch bei der Realisierung des Verfahrens gemäß den obenbeschriebenen Varianten seiner Ausführung erreicht.

[0032] Eine Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung, die zur Raffination von Eisen- und Titanbeimengungen gemäß dem vorgeschlagenen veriahren gedacht ist, kann in verschiedenen bekannten verlahren hergestellt werden. Die genannte Aluminium-Silizium-Legierung kann beispielsweise durch Zusammenschmeizen von Silizium, Aluminium und/oder ihrer primären beziehungsweise sekundären Legierungen (Silikoaluminium, Ferroaluminium und andere) in Schmelzmischpfannen, Induktions- bezie - hungsweise Gasflammöfen hergestellt werden. Dabei werden die aufgezählten Metalle und Legierungen in solchen Verhältnissen eingeführt, daß die hergestellte Aluminium-Silizium-Legierung eutektische Zusammenseczung aufweist und von 10 bis 14 Masse% Silizium enthält.

[0033] Bei Vorhandensein von Erzreduktionsöfen und Alumosilikatrohstoffen kann eine Aluninium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung, die zur Raffination von Eisen- und Titanbeimengungen gedacht ist, wie folgt hergestellt werden. In einem Erzreduktionsofen wird aus einem brikettierten Gemisch, das Alumosilikatrohstoffe und ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel enthält, durch Erzreduktionsschmelzen eine Aluminium-Silizium-Legierung folgender übereutektischer Zusammensetzung in Masse% geschmolzen: Silizium - von 30 bis 40; Eisen - von 2 bis 5; Titan - von 0,8 bis 3; Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Aluminium-Silizium-Legierung übereutektischer Zusammensetzung wird in einer Pfanne mit Flußmitteln mit dem Ziel der Entfernung von nichtmetallischen Einschlüssen bearbeitet und in eine Schmelzmischpfanne eingegossen. In Abhängigkeit vom Gehalt an Silizium in der Aluminium-Silizium-Legierung übereutektischer Zusammensetzung wird diese mit Aluminium und/oder mit primären beziehungsweise sekundären Legierungen auf der Grundlage von Aluminium bis zur eutektischen Zusammenset - zung verdünnt (Gehalt an Silizium in der Legierung beträgt von 10 bis 14 Masse%).

[0034] Hierdurch Läßt es das erfindungsgemäße Verfahren zur Raffination zu, eine Aluminium-Silizium-Ausgangslegierung eutektischer Zusammensetzung, die Eisen- und Titanbeimengungen enthält, im beliebigen bekannten Verfahren herzustellen.

[0035] Außerdem kann als eine raffinierbare Aluminium-Silizium-Legierung eine sekundäre Aluminium-Silizium-Legierung, die mit Eisen- und Titanbeimengungen verunreinigt ist, eingesetzt werden. Wenn also die sekundäre Aluminium-Silizium-Legierung eine unter- oder übereutektische Zusammnsetzung hat, dann wir sie vor ihrer Raffination auf eine eutektische Zusammensetzung eingestellt.

Beste Ausführungsvariante der Erfindung

[0036] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen wird empfohlen, wie folgt durchzuführen.

[0037] In Induktionsöfen werden bei einer Temperatur von 750 bis 1100°C Ligaturen Al-Cr und A1-Mn mit einem vorgegebenen Gehalt an Komponenten hergestellt. Die hergestellten Ligaturen schmilzt man mit einer Aluminium-Silizium-Ausgangslegierung eutektischer Zusammensetzung zusammen, die Eisen- und Titanbeimengungen enthält, die in eine Schmelzmischpfanne eingebracht werden, wodurch man eine Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung erhält. In dem Fall, wenn ein Ligaturzusatz auf der Grundlage von Aluminium zur Aluminium-Silizium-Ausgangslegierung eutektischer Zusammensetzung zum Anfallen einer Aluminium-Silizium-Schmelze untereutektischer Zusammensetzung führt (das heißt,der Gehalt an Silizium unter 10 Masse% liegt), ist es notwendig, den Ligaturen und/oder der Aluminium-Silizium-Ausgangslegierung Silizium in einer Menge zuzusetzen, die für die Herstellung einer Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung erforderlich ist..

[0038] Die Anzahl der in eine Aluminium-Silizium-Schmelze einzuführenden Ligaturen wird ausgehend, von dem erforderlichen Massenverhältnis der Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen, sowie vom Massenverhältnis des Chroms zum Mangan bestimmt.

[0039] Zur Homogenisierung der hergestellten Aluminium-Silizium-Legierung wird empfohlen, die letztere 5 bis 30 Minuten lang zu vermischen. Nach Beendigung der Vermischung wird empfohlen, die Aluminium-Silizium-Schmelze 10 bis 50 Minuten Lang zwecks Entfer nung nichtmetallischer Einschlüsse aus der Schmelze zu halten. Bei diesem Halten der Aluminium-Silizium-Schmelze wird diese abgekühlt. Falls dabei die erforderliche Temperatur (590 bis 660°C) jedoch nicht erreicht wird, wird die Schmelze zwangsläufig, beispielsweise durch Zusatz von festem Aluminium beziehungsweise einer festen Legierung auf dessen Grundlage, bei einem Massenvarhältnis des Aluminiums zur abzukühlenden Aluminium-Silizium-Schmelze gleich (0,01-0,1) :1 abgekühlt.

[0040] In dem Fall, wenn der Zusatz an festem Aluminium beziehungsweise einer Legierung auf dessen Grundlage der abzukühlenden Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer zusammensetzung zum Anfallen einer Schmelze untereutektischer Zusammensetzung führt, ist es erforderlich, der abzukühlenden Aluminium-Silizium-Schmelze Silizium in einer Menge zuzusetzen, die für die Herstellung einer abgekühlten Schmelze eutektischer Zusammensetzung notwendig ist.

[0041] Zur Beschleunigung der Abkühlung wird empfohlen, die Aluminium-Silizium-Schmelze zu vermischen. Dabei wird die Temperatur der Aluminium-Silizium-Schmelze kontinuierlich mit Hilfe eines Wolfram-Rhenium-Thermoelementpaar gemessen.

[0042] Die abgekühlte Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung wird bei einer Temperatur der Schmelze von 590 bis 660°C abfiltriert.

[0043] Bei der Filtration fließt die leichtschmelzende Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung durch einen Filter in ein unter dem Filter liegendes ofengefäß, und die entstandenen schwerschmelzenden intermetallischen Verbindungen, die Eisen und Titan enthalten sowie die in der Tabelle 1 angeführten Zusammensetzungen aufweisen, werden bei der Filtration von der Aluminium-Silizium-Schmelze abgetrennt und gehen in die Filterrückstände über, wobei die Raffination der Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen und Titan erfoLgt.

[0044] Aus der raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung werden in verschiedenen bekannten Verfahren die erforderlichen Erzeugnisse gegossen.

[0045] Die technisch-ökonomischen Kennziffern des erfindungsgemäßen Verfahrens und der bekannten Verfahren zur Raffination, solche wie die Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtration, der Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen, der Verbrauch an Chrom und Mangan und der Grad der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen-und Titanbeimergungen werden wie folgt ermittelt.

[0046] Die Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtration wird als Verhältnis der Masse der Aluminium-Silizium-Schmelze nach der Filtration zur Massendifferenz der Aluminium-Silizium-Schmelze vor der Filtration und des Rückstandes der Aluminium-Silizium-Schmelze in einer Schmelzmischpfanne nach der Filtration ermittelt, was in Prozenten ausgedrückt wird.

[0047] Der Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen wird chemisch beziehungsweise mittels Spektralanalyse einer Probe der Filterrückstände ermittelt.

[0048] Den Verbrauch an Chrom und Mangan definiert man als den Quotienten beim Dividieren der massenbezogenen Gesamtmenge des zu verwendenden Chroms und Mangans und der massenbezogenen Gesamtmenge des Eisens und Titans, die in einer Aluminium-Silizium-Ausgangslegierung enthalten sind.

[0049] Den Grad der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen- und Titanbeimengungen definiert man als den Quotienten beim Dividieren der Differenz zwischen dem Gehalt an Eisen- und Titanbeimengumgen in einer Aluminium-Silizium-Schmelze vor und nach der Filtration und dem Gehalt der genannten Beimengungen in der Aluminium-Silizium-Schmelze vor der Filtration, der in Prozenten ausgedrückt wird.

[0050] Zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden nachstehende Beispiele ihrer konkreten Ausfüh - rung angeführt. Dabei sind die technisch-ökonomischen Kennziffern des erfindungsgemäßen Verfahrens (Ausbeute an Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtration von Eisen und Titan, Gehalt an Aluminium in den Filterrückständen, massenbezogener Gesamtverbrauch von Chrom und Mangan_je Einheit der massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen-und Titanbeimengungen in der zu raffinierenden Aluminium-Silizium-Legierung, Grad der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung von Eisen- und Titanbeimenungen), die bei seiner Realisierung gemäß Beispielen 1 bis 9 erhalten werden, in TabeLLe 3 angeführt, die nach den Beispielen angeordnet ist. In der gleichen Tabelle sind auch Angaben über die relative Dehnung einer raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung angeführt. die ihre Plastizitä, charakterisieren. In Tabelle 3 sind außerdem zum Vergleich analoge technisch-ökonomische Kennziffern des bekannten Verfahrens angeführt, die bei seiner Realisierung gemäß Beispielen 10 und 11 erhalten wurden, sowie Angaben über die relative Dehnung der hergestellten raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung aufgeführt.

Beispiel 1

[0051] Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,9, Eisen - 0,8, Titan - 0,4 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0052] Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 750°C aufweist, bringt man in eine schmelzmischpfanne ein und schmilzt diese mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Mn und Al-Cr zusammen, die eine Temperatur von 800 bzw. 820°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen verwendet, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimenungen wie 0,2:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,1:1 verhält.

[0053] Infolge des Zusammenschmelzens der Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung mit Chrom und Mangan erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%; Silizium - 12,5, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Chrom - 0,02, Mangan - 0,22 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0054] Die Temperatur der hergestellten Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung beträgt 760°C. Zur Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur von 590°C wird in die genannte Schmelze festes Aluminium in kleinen Portionen bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zur abzukühlenden Schmelze von 0,08:1 zugesetzt, wobei die Temperatur der abzukühlenden Aluminium-Silizium-Schmelze kontinuierlich gemessen wird. Nach Erreichen einer Temperatur von 590°C wird die Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze eingestellt und die genannte Schmelze bei dieser

Temperatur gefiltert.

[0055] Die raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung, die das Filter passiert hat, wird in dem unter dem Filter angeordneten Ofengefäß gesammelt, dabei weist die genannte Schmelze folgende Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,3, Eisen - 0,46, Titan - 0,12, Chrom - 0,01, Mangan - 0,08 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. In den Filterrückständen konzentrieren sich intermetallische Verbindungen, die in ihrer Zusammensetzung Eisen. und Titan enthalten.

Beispiel 2

[0056] Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,2, Eisen - 1,4, Titan - 0,7 und Aluminiumalles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0057] Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 670°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 900 bzw. 780°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen wie 0,65:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 10:1 verhält.

[0058] Mit dem Ziel der Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 15 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,0, Eisen - 1,4, Titan - 0,7, Chrom - 1,24, Mangan - 0,12 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0059] Die Temperatur der hergestellten Aluminium-Silizium-Schmelze beträgt 690°C. Die genannte Schmelze wird während 30 Minuten zwecks Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse und Abkühlung auf eine Temperatur von 650°C gehalten. Danach wird die abgekühlte Schmelze bei dieser Temperatur gefiltert.

[0060] Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,5. Eisen - 0,34, Titan - 0,07, Chrom - 0,45, Mangan - 0,04 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

Beispiel 3

[0061] Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,6, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0062] Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 730°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 930 bzw. 780°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 1,1:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 20:1 verhält.

[0063] Mit dem Ziel der Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 25 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,2, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Chrom - 3,15, Mangan - 0,15 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der hergestellten Schmelze beträgt 780°0.

[0064] Mit dem Ziel der Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse aus der Schmelze und ihrer teilweisen Abkühlung wird die Aluminium-Silizium-Schmelze während 40 Minuten gehalten. Dabei wird die Temperatur auf 730°C erniedrigt. Zur Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur von 625°C wird in die genannte Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zur abgekühlten Schmelze von 0,05:1 zugesetzt. Danach wird die abgekühlte Schmelze bei einer Temperatur von 625°C gefiltert.

[0065] Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,6, Eisen - 0,42, Titan - 0,10, Chrom - 0,7, Mangan - 0,04 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

Beispiel 4

[0066] Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,9, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0067] Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 700°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht, und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 850 bzw. 780°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 0,2:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 20:1 verhält. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,8, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Chrom - 0,23, Mangan - 0,01 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der genannten Schmelze beträgt 730°C. Zur AbkühlunG der Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur von 590°C wird festes Aluminium in die Schmelze bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zur abgekühlten Schmelze von 0,07:1 zugesetzt. Danach wird die genannte Schmelze bei einer Temperatur von 590°C gefiltert.

[0068] Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,0, Eisen - 0,30, Titan - 0,05, Chrom - 0,10, Mangan - 0,005 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

Beispiel 5

[0069] Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,2, Eisen - 1,4, Titan - 0,7, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0070] Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 690% aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktions of en hergestell - ten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 860 bzw. 760°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 0,45:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 10:1 verhält.

[0071] Mit dem Ziel der Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 20 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,0, Eisen - 1,4, Titan - 0,7, Chrom - 0,86, Mangan - 0,085 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der hergestellten Aluminium-Silizium-Schmelze.. beträgt 700°C. Die genannte Schmelze wird mit dem Ziel der Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse und

[0072] Abkühlung auf eine Temperatur von 590°C während 45 Minuten gehalten. Danach wird die abgekühlte Schmelze bei einer Temperatur von 590°C gefiltert.

[0073] Die raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze, die in einem Ofengefäß gesammelt wird, weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,2, Eisen - 0,32, Titan -0,05, Chrom - 0,30, Mangan - 0,03 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

Beispiel 6

[0074] Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,6, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung 100.

[0075] Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung der genannten Zusammensetzung weist eine Temperatur von 750°C auf, sie wird in eine Schmelzmischpfannne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 840 bzw. 880°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen-und Titanbeimengungen wie ₀,_69:1 bei einen Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,5:1 verhält.

[0076] Mit dem Ziel der Homogenisierung αer Zusammenset - zung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 15 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,2, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Chrom - 0,69, Mangan - 1,38 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der hergestellten Schmelze beträgt 780°C.

[0077] Mit dem Ziel der Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse aus der Aluminium-Silizium-Schmelze und ihrer teilweisen Abkühlung wird die Schmelze während 30 Minuten gehalten. Danach wird der genannten Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zur abgekühlten Schmelze gleich 0,06:1 mit dem Ziel der Abkühlung der Letzteren auf ein Temperatur von 625°C zugesetzt. Die Filtration der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung erfolgt bei der genannten Temperatur.

[0078] Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,3, Eisen - 0,37, Titan - 0,06, Chrom - 0,24, Mangan - 0,55 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

Beispiel 7

[0079] Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masses% durch: Silizium - 13,9, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0080] Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 680°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmelzen, die eine Temperatur von 850 bzw. 840°C aufweisen. Dabei werden'die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 0,7:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,4:1 verhält. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,₈, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Chrom - 0,24, Mangan - 0,60 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der genannten Schmelze beträgt 730°C.

[0081] Zur Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur von 590°C wird der Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zur abgekühlten Schmelze gleich 0,07:1 zugesetzt. Danach wird die genannte Schmelze bei einer Temperatur von 590°C gefiltert.

[0082] Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,2, Eisen - 0,36, Titan - 0,08, Chrom - 0,10, Mangan - 0,25 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

Beispiel 8

[0083] Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,2, Eisen - 1,4, Titan - 0,7, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0084] Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung genannter Zusammensetzung, die eine Temperatur von 680°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktiensofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 860 bzw 880°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 0,9:1 bei einem Massenverhältnis von Chrom zum Mangan von 0,25:1 verhält.

[0085] Mit dem Ziel der Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 20 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,0, Eisen - 1,4, Titan - 0,7, Chrom - 0,38, Mangan - 1,51 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.Die Temperatur der hergestellten Aluminium-Silizidm-Schmelze beträgt 710°C. Die genannte Schmelze wird während 45 Minuten zwecks Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse und zwecks ihrer Abkühlung auf eine Temperatur von 660°C gehalten. Danach wird die abgekühlte Schmelze bei einer Temperatur von 660°C gefiltert.

[0086] Die' in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,5, Eisen 0,37, Titan - 0,09, Chrom - 0,14, Mangan - 0,35, Aluminium alles ü.brige bis zur Auffüllung auf 100.

Beispiel 9

[0087] Man führt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse% durch: Silizium - 13,6, Eisen - 2,0, Titan - 1,0 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0088] Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung der genannten Zusammensetzung, die eine Temperatur von 730°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn zusammengeschmolzen, die eine Temperatur von 850 bzw. 920°C aufweisen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen-und Titanbeimengungen wie 1,1:1 1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,1:1 verhält.

[0089] Zur Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die Letztere während 25 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 12,2, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Chrom - 0,3, Mangan - 3,0 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der hergestellten Schmelze beträgt 790°C. Mit dem Ziel der Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse aus der Schmelze und ihrer teilweisen Abkühlung wird die Aluminium-Silizium-Schmelze während 45 Minuten gehalten. Dabei sinkt die Temperatur der Schmelze auf 730°C. Zur Kühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze auf 625°C setzt man der genannten Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zu der abzukühlenden Schmelze gleich 0,05:1 zu. Weiterhin wird die abgekühlte Schmelze bei einer Temperatur von 625°C gefiltert.

[0090] Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 11,6, Eisen - 0,39, Titan - 0,08, Chrom - 0,10, Mangan - 0,65 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

Beispiel 10 (VergLeich)

[0091] Gemäß dem SU-Urheberschein Nr. 1108122 erfolgt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 13,9, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Aluminium - alles Übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0092] Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung der genannten Zusammensetzung, die eine Temperatur von 750°C aufweist, wird in eine Schmelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktionsofen hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn, die eine Temperatur von 870°C bzw. 860°C aufweisen, zusammengeschmolzen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge von Chrom und Mangan zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 1,2:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 0,5:1 verhält.

[0093] Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzang in Masse%: Silizium - 12,8, Eisen - 0,8, Titan - C,4, Chrom - 0,48, Mangan - 0,96 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur dcr genannten Schmelze beträgt 780°C. Zur Kühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze auf eine Temperatur von 615°C Setzt man der genannten Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zu der abzukünlenden Schmelze gleich 0,08:1 zu. Nach Erreichen der Temperatur von 615°C stellt man die Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze ein und filtert die genannte Schmelze bei dieser Temperatur.

[0094] Die in einem Of engefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf : Silizium - 12,6, Eisen - 0,58, Titan - 0,13, Chrom - 0,10, Mangan - 0,16 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

Beispiel 11 (Vergleich)

[0095] Gemäß dem SU-Urheberschein Nr.1108122 erfolgt die Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 13,6, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0096] Die zu raffinierende Aluminium-Silizium-Legierung der genannten Zusammensetzung, die eine Temperatur von 730°C aufweist, wird in eine Schumelzmischpfanne eingebracht und mit den in einem Induktions of en hergestellten Ligaturen Al-Cr und Al-Mn, die eine Temperatur von 930°C bzw. 900°C aufweisen, zusammengeschmolzen. Dabei werden die Ligaturen in solchen Mengen eingesetzt, daß sich die massenbezogene Gesamtmenge des Chroms und Mangans zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie 2,0:1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von 1:1 verhält.

[0097] Mit dem Ziel der Homogenisierung der Zusammensetzung der Aluminium-Silizium-Schmelze wird die letztere während 30 Minuten vermischt. Hierdurch erhält man eine Aluminium-Silizium-Schmelze folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse% Silizium- 12,2, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Chrom - 3,0, Mangan - 3,0 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100. Die Temperatur der hergestellten Schmelze beträgt 800°C.

[0098] Mit dem Ziel der Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse aus der Schmelze und ihrer teilweisen Abkühlung wird die Aluminium-Silizium-Schmelze während 45 Minuten gehalten. Dabei sinkt ihre Temperatur auf 740°C. Zur Abkühlung der Aluminium-Silizium-Schmelze eutektischer Zusammensetzung auf eine Temperatur von 620°C setzt man der genannten Schmelze festes Aluminium bei einem Massenverhältnis des Aluminiums zu der abzukühlenden Schmelze gleich 0,06:1 zu. Weiterhin wird die abgekühlte Schmelze bei einer Temperatur von 620°C gefiltert.

[0099] Die in einem Ofengefäß gesammelte raffinierte Aluminium-Silizium-Schmelze weist folgende eutektische Zusammensetzung in Masse% auf: Silizium - 12,3, Eisen - 0,70, Titan - 0,25, Chrom - 0,35, Mangan - 0,40 und Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100.

[0100] Die in der Tabelle 3 angeführten technisch-ökonomischen Kenndaten des erfindungsgemäßen und des bekannten Verfahrens veranschaulichen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0101] So werden, beispielsweise, bei der Raffination im erfindungsgemäßen Verfahren einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 13,9, Eisen - 0,8, Titan - 0,4, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100 folgende Vorteile im Vergleich zum bekannten Verfahren erzielt:

1. Vergrößerung der Ausbeute an einer Aluminium-Silizium-Schmeize in der Stufe ihrer Filtration von Eisen und Titan von 93,5 auf 97,5 bis 98,8%, das heißt um 4 bis 5,3 absolute%.

2. Senkung des Gehaltes an Aluminium in den Fil - terrückständen von 72,3 auf 55,2-64,3%, das heißt um 8 bis 17,1 absolute%.

3. Senkung des Gesamtverbrauchs an Chrom und Mangan auf das 1,7 bis 6fache.

4. Vergrößerung des Grades der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen von 27,5 auf 42,5 bis 62,5%, das heißt auf das 1,5 bis 2,3fache.

5. Vergrößerung des Grades der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Titan von 67,5 auf 70 bis 87,5%, das heißt um 2,5 bis 20 absolute %.

6. Vergrößerung der relativen Dehnung einer raffie nierten Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von 3,0 auf 3,3 bis 4,0%, das heißt auf das 1,1 bis 1,3fache.

[0102] Bei Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung folgender eutektischer Zusammensetzung in Masse%: Silizium - 13,6, Eisen - 2,0, Titan - 1,0, Aluminium - alles übrige bis zur Auffüllung auf 100 im erfindungsgemäßen Verfahren werden folgende Vorteile im Vergleich zum bekannten Verfahren erzielt.

1. Erhöhung der Ausbeute an einer Aluminium-Silizium-Schmelze in der Stufe ihrer Filtration von Eisen und Titan von 88,1 auf 97,0 bis 98,0%, das heißt um 8,9 bis 9,9 absolute%.

2. Senkung des Gehaltes an Aluminium in den Filterrückständen von 80,3 auf 59,2 bis 66,5%, das heißt um 13,8 bis 21,1 absolute %.

3. Senkung des Gesamtverbrauchs von Chrom und Mangan um das 1,8 bis 2,9fache.

4. Vergrößerung des Grades der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen von 65.0 auf 79,0 bis 81,5%, das heißt um das 1,2 bis 1,25fache.

5. Vergrößerung des Grades der Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Titan von 75.0 auf 90 bis 94%, das heißt um das 1,2 bis 1,25fache.

6. Vergrößerung der relativen Dehnung einer raffinierten Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von 2,5 auf 3,5 bis 3,7%, das. heißt um das 1,4 bis 1,5fache.

[0103] Außer den genannten Vorteilen ermöglicht es die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Raffination bei der Herstellung von Aluminium-Silizium-Legie - rungen eutektischer Zusammensetzung, sekundäre Aluminiumsowie Aluminium-Silizium-Legi erungen, die mit Eisen- und Titanbeimengungen verunreinigt sind, in die Produktion einzubeziehen und mittels ihrer Raffination im erfindungsgemäßen Verfahren von Eisen und Titan hochwertige primäre Aluminium-Silizium-Legierungen herzustellen, wodurch das primäre Aluminium und kristallines Silizium eingespart werden.

Industrielle Anwendbarkeit

[0104] Die Erfindung kann in der Buntmetallurgie und im Maschinenbau zur Raffination von Aluminium-Silizium-Legierungen eutektischer Zusammensetzung von Eisen- und Titanbeimengungen eingesetzt werden, dabei können die zu raffinierenden Legierungen sowohl primär als auch sekundär sein.

Ansprüche

1. Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen-und Titanbeimengungen, das das Zusammenschmelzen der Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung mit Chrom und Mangan, die Abkühlung der hergestellten Schmelze auf eine Temperatur von 590 bis 560°C und die Filtration der abgekühlten Schmelze in dem genannten Temperaturenbereich vorsieht, dadurch g e - kennzeichnet, daß man das Chrom und das Mangan in solchen Mengen einsetzt, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge von Eisen- und Titanbeimengungen wie (0,2-1,1):1 bei einem Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von (0,1-20):1 verhält.

2. Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen-und Titanbeimengungen nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß man in dem Fall, wenn das Chrom und das Mangan in solchen Mengen eingesetzt werden, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen- und Titanbeimengungen wie (0,2-0,69):1 verhält, ein Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von (0,5-20):1 unterhält.

3. Verfahren zur Raffination einer Aluminium-Silizium-Legierung eutektischer Zusammensetzung von Eisen-und Titanbeimengungen nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß man in dem Fall, wenn das Chrom und Mangan in solchen Mengen eingesetzt werden, daß sich ihre massenbezogene Gesamtmenge zur massenbezogenen Gesamtmenge der Eisen-und Titanbeimeng_- ungen wie (0,7-1,-1):1 verhält, ein n Massenverhältnis des Chroms zum Mangan von (0,1-04):1 unterhält.