JPH01501008A - ケイ素含量２〜２２質量％を有するアルミニウム―ケイ素合金の製造法 - Google Patents
ケイ素含量２〜２２質量％を有するアルミニウム―ケイ素合金の製造法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ケイ素含量２〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金の製造法
技術分野
本発明は、非鉄金属および合金の冶金に関し、より詳細には、ケイ素含量２〜２
２質量９６を有するアルミニウムーケイ素合金の製造法に関する。この合金は、
自動車工業用成形鋳物物品の製造、トラクター製造および消費財の製造に有用で
あることができる。
背景技術
アルミナおよびケイ素を別個に破砕することからなるケイ青金ｉｉ２〜２２質量
％を有するアルミニウムーケイ素合金の製造法は、技術上既知である。装入材料
は、計算された量の成分を使用して炭素質物質および破砕アルミナおよびケイ素
から調製する。次いで、団鉱は、装入材料から調製し、鉱石還元炉に入れる。装
入材料還元の結果、−次アルミニウムーケイ素合金が得られる。次いで、このよ
うにして調製された合金は、精錬して非金属介在物を除去し、加工して建設アル
ミニウムーケイ素合金とする（１． Ａ、ｈロイドスキー、Ｖ、 Ａ、 ツエレ
ツェノフ、「アルミニウムの冶金Ｊ、１９７７年、「メタルルギャ（Ｍｅｔａｌ
ｌｕｒｇｌｙａ） ＪパブリッシングＩＩハウス、モスクワ、５３６８頁〜第３
７５頁参照）。
この従来技術の方法は、非金属介在物の含量増大のためケイ素の低同化度および
得られる合金の不十分な品質という不利を有する。また、この方法は、高水準の
スラグ生成およびスラグ生成のためのかなりの熱損失（１０％まで）を特徴とし
ている。この方法は、多段であり、高電力消費速度を必要とする。
破砕結晶性ケイ素を両分に分離して２０〜５０鰭の画分および０． ３〜１．０
關の画分を選別しく後者の両分は捨てる）、２０〜５０ｍ＋ｓの両分の結晶性ケ
イ素を７８０〜８２０℃の範囲内の温度で液体アルミニウムに溶解し、反射炉中
で攪拌してアルミニウムーケイ素溶湯を調製することからなるケイ素含ｆｆ１２
〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金の製造法は、技術上既知である
ＣＭ、Ｂ、アルドマン、Ａ、Ａ、レベデフ、Ｍ。
■、チュクロフ、「軽合金の溶融および鋳造」、１９６９年、「メタルルギャ」
パブリッシング・ハウス、モスクワ、第２７０頁〜第２７１頁参照）。
前記方法は、非金属介在物（酸化アルミニウムおよび水素）の含量減少のため、
ケイ素の高同化度、並びに合金の高品質を保証する。更に、方法は、スラグ生成
量を減少することを可能にする。方法は、容易に実施でき、高電力消費を必要と
しない。
結晶性ケイ素の破砕時に、２０〜５０關の両分は、平均収率９５％を有し、一方
、０，３〜１．０關の両分は平均して４．５％を有することが既知である。前記
方法においては、結晶性ケイ素の０． ３〜１． ０鰭の画分は、アルミニウム
ーケイ素合金の調製における用途を見出さず、このように入手しがたい原料の非
生産的損失を生ずる。
発明の開示
本発明は、ケイ素含量２〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金の製造
法において、０．３〜１．０關の画分の結晶性ケイ素の使用を可能にすることに
よって入手しがたい原料の損失を排除し、かつ調製された合金の品質を改良する
であろう結晶性ケイ素の溶解の変形プロセス条件の提供に関する。
この課題は、破砕結晶性ケイ素を分離して２０〜５０１■の画分および０．３〜
１．０＋ａ＋＊の両分に選別し、２０〜５０關の両分の結晶性ケイ素を７８０〜
８２０℃の範囲内の温度で液体アルミニウムに溶解し、反射炉中で攪拌してアル
ミニウムーケイ素溶湯を調製することを包含するケイ素含量２〜２２質量％を有
するアルミニウムーケイ素合金の製造法であって、２０〜５０＋ｉ＋＊の画分の
結晶性ケイ素の溶解と同時に、０．３〜１．０＋ｌｌ１１の画分の結晶性ケイ素
を結晶性ケイ素の全芸人材料の３〜１０質量％の量で不活性ガスのジェットによ
って溶湯液面以下で導入することを特徴とする、ケイ青金ｉｉ２〜２２質量％を
有するアルミニウムーケイ素合金の製造法（その第−悪球）の提供によって解決
される。
この課題は更に、破砕結晶性ケイ素を両分に分離して２０〜５０龍の画分および
０．３〜１．Ｏｍｍの画分に選別し、２０〜５０龍の両分の結晶性ケイ素を７８
０〜８２０℃の範囲内の温度で液体アルミニウムに溶解し、反射炉中で攪拌して
アルミニウムーケイ素合金を調製することを含むケイ素含量２〜２２質量９６を
有するアルミニウムーケイ素合金の製造法であって、２０〜５０ｍｍの画分の結
晶性ケイ素の溶解を、０．３〜１．０龍の両分の結晶性ケイ素と一緒に、それぞ
れ８０〜８５ ： ２０〜１５に等しい画分の質量比で実施し、その溶解前に０
．３〜１．０ｍｍの画分の結晶性ケイ素を塩化バリウムおよびナトリウムおよび
カリウムの塩化物をベースとするフラックスと一緒にそれぞれ７：１〜２：１〜
３に等しい０．３〜１．０關の画分の結晶性ケイ素、塩化バリウムおよびフラッ
クスの質量比で圧縮することを特徴とする、ケイ素含量２〜２２質量％を有する
アルミニウムーケイ素合金の製造法（その第二悪球）の提供によっても解決でき
る。
本発明に係る方法（その懸様）は、０６３〜１．０能の両分の結晶性ケイ素の使
用を可能にし、それによって入手しがたい原料の損失の排除を可能にする。更に
、本発明に係る方法は、非金属介在物（水素および酸化アルミニラム）の含量減
少のため、より高い品質の合金を得ることを可能にする。
０．３〜１．０關の画分の結晶性ケイ素を、２０〜５０ｍｍの画分の結晶性ケイ
素の溶解と同時に不活性ガスのジェットによって溶湯の水準以下で導入するので
（方法の第一態様）、溶湯バルク内でのケイ素の微細画分の長い滞留時間が保証
され、即ち、滞留時間は溶湯表面まで上がる前に微細画分の溶湯への溶解に十分
になる。更に、不活性ガスは、溶湯を通過する際に、溶湯からの非金属介在物（
水素および酸化アルミニウム）の除去に寄与する。
０、 ３〜１．０ｍｍの両分の結晶性ケイ素を塩化バリウムおよびフラックスと
一緒にプレスするという事実のため（方法の第二想様）、溶湯の密度よりも高い
密度を有する圧縮成形材料が得られる（このことは、溶湯の表面への０．３〜１
．０關の両分の浮上を排除する）。その結果、２０〜５０ ｍ＋ｅの両分および
０． ３〜１． ０＋ａｍの画分の結晶性ケイ素のジヨイント溶解を実施するこ
とが可能になる。フラックスがプレス材料の組成物に存在することは、得られる
アルミニウムーケイ素合金中の水素および酸化アルミニウムの含量を減少するこ
とを可能にする。
ケイ素２〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金の調製の実施において
は、粒径２０〜５０＋＋ｕｓを有する結晶性ケイ素の両分は、その溶解時にケイ
素の最小限の損失を保証するので、本発明に係る方法に最も最適であることが見
出された。
ｉ述のように、２０〜５０ｍｍの画分の結晶性ケイ素の破砕時に、後者の収率は
平均して９５％であり、一方、０．３〜１．０＋ｉｍの両分の収率は平均して４
．５％である。０． ３〜１．］ｌｌ１ｍの両分は、従来、アルミニウムーケイ
素合金の製造には使用されていなかった。このことは、入手しかたい原料の損失
を生じｔ；。本発明は、０．３〜１．０關の両分を使用してアルミニウムーケイ
素合金を製造する方法に関する。
本発明に係る方法は、結晶性ケイ素を７８０〜８２０℃の範囲内の温度で液体ア
ルミニウムに溶解することを含む。この溶解温度は、反射炉の特定の操作特性に
より、そして炉中で合金を製造する方法の条件により規定される。
本発明に係る方法の第一態様によれば、０，３〜１．０＋Ｉ１ｍの両分の結晶性
ケイ素を、不活性ガスのジェットによってケイ素の装入材料の全質量の３％未満
の量で導入することは、プロセス装置の充填不足を生じ、一方、この両分をケイ
素の全装入材料の１０％よりも多い量で導入することは、不活性キャリヤーガス
の消費速度の増大を生ずる。
本発明に係る方法の第二態様においては、２０〜５０關の結晶性ケイ素の両分と
０．３〜１．０■の両分は、８０〜８５ ： ２０〜１５に等しい質量比でそれ
ぞれ使用される。０．３〜１．０ｍｍの両分の結晶性ケイ素を前記比率の上限を
超える量で使用することは、０．３〜１．０＋ａ＋＊の両分およびフラックスと
一緒の圧縮に使用する塩化バリウムの量を増大する必要をもたらし、二〇ことは
溶湯粘度の望ましくない増大を生ずるので、好ましくない。０．３〜１．０關の
両分の結晶性ケイ素を前記下限未満の量で使用することは、プロセスの効率を実
質上減少するので、好ましくない。
本発明に係る方法の第二態様においては、０．３〜１．０ｍｍの画分の結晶性ケ
イ素を塩化バリウムおよびフラックスと一緒にそれぞれ７：１〜２：１〜３に等
しい質量比でプレスする。塩化バリウムおよびフラックスの下限の選択は、液体
アルミニウムの密度を超える圧縮物の最小密度が次のように保証されることによ
って規定される。即ち、７ 〜２． ４ｇ／ｃＩ１１、γ２−２− ４８ｇ／ｄ
、γ は液体アルミニウムの密度であり、７２は圧縮物の密度である。
前記比率における塩化バリウムおよびフラックスの上限は、塩化バリウムおよび
フラックスの含量の更なる増大が溶湯粘度の望ましくない増大およびフラックス
の非生産的消費を生ずることによって規定される。
発明を実施するための最良の形態
本発明に係る方法の第一態様においては、ケイ素含量２〜２２Ｗ量％を有するア
ルミニウムーケイ素合金の製造は、下記の方式で行う。
破砕結晶性ケイ素を２０〜５０ｍｍおよび０．３〜１．０ｍ＋＊の両分に分離し
た後、２０〜５０ｍｍの画分を反射炉に装入する。次いで、所要量の液体アルミ
ニウムを７８０〜８２０℃の範囲内の温度において炉に装入する。
２０〜５０關の両分の結晶性ケイ素を前記温度で攪拌下に液体アルミニウムに溶
解して、アルミニウムーケイ素合金を：Ａ製する。攪拌は、例えば、米国の会社
「カーボランダム」から入手できる遠心ポンプ、ガス動的ポンプ、電磁気攪拌装
置を使用することによって行うことができる（Ａ、Ｄ、アンドレエフ、Ｖ、Ｂ、
ゴーリン、Ｇ、Ｓ。
マカロフ、「アルミニウム合金の高生産性製錬」、１９８０年、「メタルルギャ
」パブリッシング・ハウス、モスクワ、第８９頁〜第９５頁参照）。
２０〜５０ｍｍの画分の結晶性ケイ素の溶解と同時に、０．３〜１．０ｍ＋ｓの
画分の結晶性ケイ素を、窒素、アルゴンなどの不活性ガスのジェットによって、
結晶性ケイ素の全装入材料の３〜１０質量％の量で溶湯液面以下で導入する。０
．３〜１．０ｍｍの画分の結晶性ケイ素との混合物中の不活性ガスのジェットの
調製は、流動床装置中で行う。０．３〜１．０＋Ｉ１ｍの両分の結晶性ケイ素を
不活性ガスのジェットによって溶湯液面以下で導入する時には、溶湯容量中での
長い滞留時間のため、この画分のケイ素の完全な溶解が生ずる。
合金の準備完了度は、合金の主成分および不純物の含量の高速分析の結果によっ
て規定され、その後、最終合金を型に鋳込む。
本発明に係る方法の第二態様においては、ケイ素含量２〜２２質量％を有するア
ルミニウムーケイ素合金の製造は、下記の方式で行う。
破砕結晶性ケイ素を２０〜５０關および０．３〜１．０ｍｍの画分に分離する。
次いで、０．３〜１． ０肺の画分の結晶性ケイ素をそれぞれ７：１〜２：１〜
３に等しい塩化バリウム（増量化合物）およびフラックスと一緒に圧縮する。フ
ラックスとして、例えば、５２〜５７質量％のＮａＣ１と３０〜３５質量％ＫＣ
Ｉと１０〜１５質黛９６のＮ ａ Ｓ ｉＦ ６とからなる混合物が、使用でき
る。次いで、２０〜５０１１１１の画分の結晶性ケイ素および０．３〜１．０＋
ｎｍの結晶性ケイ素の画分含有生成圧縮物は、２０〜５０ｍｍのケイ素の両分対
０．３〜１．０＋ｎのケイ素の両分の質量比がそれぞれ８０〜８５：２０〜１５
に等しいような量で装入する。次いで、所要量の液体アルミニウムを７８０〜８
２０℃の温度で炉に装入し、液体アルミニウムへの両両分の結晶性ケイ素のジヨ
イント溶解を前記温度で攪拌下に行って、アルミニウムーケイ素溶湯を調製する
。プロセスのこれらの条件下で、０，３〜１．０ｍｍの両分のケイ素は、溶湯バ
ルク中での長い滞留時間のため、溶解するようになるのに十分な時間を有する。
前記攪拌は、本発明に係る方法の第一態様に記載の方式と同様の方式で行う。
製造された合金の準備完了度は、合金の主成分および不純物の含量の高速分析の
結果によって規定され、その後、最終合金を型に鋳込む。
本発明のより良い理解のために、特定の態様を説明する若干の特定例を以下に示
す。
例１（本発明に係る方法の第一態様）
破砕結晶性ケイ素を２０〜５０および０．３〜１．０關の画分に分離した後、２
，６５０ｋｇの量の２０〜５０關の両分を液体金属基準で容量２５，０００ｋｇ
の反射炉に装入する。次いで、液体アルミニウム２２ 、 ２５ Ｑ ｌ（ｇを
８００℃の温度で炉に鋳込む。２０〜５０＋ｏｅの両分の結晶性ケイ素の溶解を
液体アルミニウム中で前記温度で攪拌下に行って、アルミニウムーケイ素溶湯を
調製する。
電磁気攪拌装置を使用して、攪拌を行う。
２０〜５Ｃ１＋＋ｍの画分の結晶性ケイ素の溶解と同時に、０．３〜１．０ｍ１
１の両分の結晶性ケイ素を、窒素のジェットによって２７０ｋｇの量（ケイ素の
全装入材料の１０質量％）で溶湯液面以下で導入する。合金中のケイ素の計算量
は、１１，７質量％である。０．３〜１．０關の画分の結晶性ケイ素を窒素のジ
ェットによって溶湯液面以下で導入する時には、前記画分のケイ素の完全な溶解
が生ずる。
合金の準備完了度は、合金の主成分および不純物の含量の高速分析の結果によっ
て規定され、その後、ケイ素含量１１．４質量％を有する最終合金を型に鋳込む
。
前記反射炉における第一態様の本発明に係る方法の実施を説明する下記例を以下
に表１に示す。
；憂１へ 鉛 寸 い ［Ｆ］ ト
例１（本発明に係る方法の第二態様）
破砕結晶性ケイ素を２０〜５０＋ａｍおよび０，３〜１．０關の画分に分離する
。次いで、５８４ｋｇの量の０．３〜１．０關の画分の結晶性ケイ素を塩化バリ
ウム１６６．８ｋｇおよびフラックス２５０．２ｋｇと一緒に圧縮する（ケイ素
の画分対塩化バリウムおよびフラックスの質量比は、それぞれ７：２：３である
）。フラックスは、５２質量％のＮａＣ１と３４質量％のＫＣＩと１４質量％の
Ｎ ａ ２Ｓ ｉＦ ６とからなる混合物からなる。次いで、液体金属として計
算した時の容量２５． ０００ｋｇの反射炉に、２，３３６ｋｇの２０〜５０■
の両分の結晶性ケイ素を、０．３〜１．０ｍ＋ｓのケイ素の両分を含有する生成
圧縮物と一緒に装入する。２０〜５０ｍｍのケイ素の両分対０． ３〜１．Ｃ１
ｍｍのケイ素の両分の質量比は、それぞれ８０ ： ２０に等しい。合金中のケ
イ素の計算量は、１１．７質量％である。次いで、炉に液体アルミニウム２２，
２５０ｋｇを８００℃の温度で装入し、アルミニウムへの両両分の結晶性ケイ素
のジヨイント溶解を前記温度で攪拌下に行って、アルミニウムーケイ素溶湯を調
製する。プロセスのこのような条件下で、０．〜１．０＋＋＋ｍの画分からのケ
イ素は、溶湯バルク中での長い滞留時間のため、溶解するようになるのに十分な
時間を有する。
電磁気攪拌装置を使用して、前記攪拌を実施する。
合金の準備完了度は、合金の主成分および不純物の含量の高速分析の結果によっ
て決定され、その後、ケイ素含量１１．４質８９６を有する最終合金を型に鋳込
む。
前記反射炉における第二態様の本発明に係る方法の実施の下記例を表２に示す。
これらの例においては、方法の第二態様の例１に記載の７ラツクスを使用する。
囚 Ｃ′−】 ベ
本発明に係る方法（両方の態様）の効率は、水素および酸化アルミニウムの含量
の合金分析の結果により、並びに０．３〜１．０關の大きさの両分の結晶性ケイ
素の同化度により評価した。
合金中の水素および酸化アルミニウムの含量は、Ｍ。
Ｂ、アルドマン、Ａ、 Ａ、レベデフ、Ｍ、Ｖ、チュクロフによる本、「軽合金
の製錬および鋳造」、１９６９年、「メタルルギャ」パブリッシャーズ、モスク
ワ、第６６３頁〜第６７４頁に記載の方法に従って測定する。
０．３〜１．０＋＋ｎの画分の結晶性ケイ素の同化度は、本発明に係る方法の両
方の態様の場合に下記方式で測定する。
先ず、２０〜５０＋ａ＋＊の大きさのケイ素の画分のみを使用して、方法を実施
する。その結果、ケイ素の所定含量を存するアルミニウムーケイ素合金が得られ
る（Ｃ１）。
次いで、本発明に係る方法の第一または第二態様に対応する質量比で２０〜５０
龍のケイ素の両分および０，３〜１．０龍のケイ素の両分を使用して、方法を実
施する。
その結果、ケイ素の特定の含量を有するアルミニウムーケイ素合金が得られる（
Ｃ２）。方法の両方の態様においては、合金中のケイ素の計算量は、同じであっ
た。
０．３〜１．０龍の両分の結晶性ケイ素の同化度（Ｙ。
％）は、次式
によって計算する。
式中、Ｃ工は２０〜５０＋ｎ＋ｅの画分の結晶性ケイ素を使用して得られる合金
中のケイ素の含量（質量％）であり、Ｃ２は２０〜５’ ０ ＋＋ｎおよび０．
３〜１．０ｍｍの画分の結晶性ケイ素を使用して得られる合金中のケイ素の含量
（質量％）である。
既知方法によって測定される両方の態様における本発明に係る方法および従来技
術の方法の効率の特性を以下に表３に示す。
前記表３のデータの比較分析は、本発明に係る方法（両方の態様）の使用が、最
終合金中の水素の含量を平均して３０％だけ減少し、酸化アルミニウムの含量を
平均して３７％だけ減少することを可能にすることを示す。
本発明に係る方法は、０．３〜１．Ｏｍ＋ｓの画分の結晶性ケイ素を使用するこ
とを可能にし、このように入手しがたい原料の損失を排除する。表３は、微細画
分のケイ素の高同化度が保証されることを示す。それは、従来技術の方法におけ
る２０〜５０關の両分のケイ素の同化度に実質上等しい。
産業上の利用可能性
本発明は、ケイ青金ｆｆ１２〜２２質量％を有するアルミニウムーケイ素合金を
製造するための非鉄金属および合金の冶金の技術における応用を見出すことがで
きる。前記合金は、自動車およびトラクター工業用成形鋳造品の製造、並びに消
費財の製造において使用できる。
匡際調査報告
Claims (2)
- １．破砕結晶性ケイ素を画分に分離して２０〜５０ｍｍの画分および０．３〜１ ．０ｍｍの画分に選別し、２０〜５０ｍｍの画分の結晶性ケイ素を７８０〜８２ ０℃の範囲内の温度で液体アルミニウムに溶解し、反射炉中で撹拌してアルミニ ウム−ケイ素溶湯を調製することを含むケイ素含量２〜２２質量％を有するアル ミニウム−ケイ素合金の製造法であって、２０〜５０ｍｍの画分の結晶性ケイ素 の溶解と同時に、０．３〜１．０ｍｍの画分の結晶性ケイ素を結晶性ケイ素の全 装入材料の３〜１０質量％の量で不活性ガスのジェットによって溶湯液面以下で 導入することを特徴とする、ケイ素含量２〜２２質量％を有するアルミニウム− ケイ素合金の製造法。
- ２．破砕結晶性ケイ素を画分に分離して２０〜５０ｍｍの画分および０．３〜１ ．０ｍｍの画分に選別し、２０〜５０ｍｍの画分の結晶性ケイ素を７８０〜８２ ０℃の範囲内の温度で液体アルミニウムに溶解し、反射炉中で撹拌してアルミニ ウム−ケイ素合金を調製することを含むケイ素含量２〜２２質量％を有するアル ミニウム−ケイ素合金の製造法であって、２０〜５０ｍｍの画分の結晶性ケイ素 の前記溶解を、０．３〜１．０ｍｍの画分の結晶性ケイ素と一緒に、それぞれ８ ０〜８５：２０〜１５に等しい画分の質量比で実施し、その溶解前に０．３〜１ ．０ｍｍの画分の結晶性ケイ素を塩化バリウムおよびナトリウムおよびカリウム の塩化物をベースとするフラックスと一緒に、それぞれ７：１〜２：１〜３に等 しい０．３〜１．０ｍｍの画分の結晶性ケイ素対塩化バリウム対フラックスの質 量比で圧縮することを特徴とする、ケイ素含量２〜２２質量％を有するアルミニ ウム−ケイ素合金の製造法。
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