专利名称：硅铝合金的制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硅或铝作次主要成分的硅铝合金的制造。
铝具有质轻、强度好、耐锈蚀、易加工、导电与导热性佳等优点，故其应用范围极广。若再加入其它元素如硅，铜，镁，铁，锰，镍等而制成铝合金锭使用，则更可提高其性能，增加其用途。
以生产硅铝合金为例，已有的方法是将硅与铝二者一同加入熔解炉中(一般冶炼操作温度约500～900℃)，再加入其它原料(如Cu，Mg，Mn，Ni……或回收的铝料等)一起冶炼。因金属铝的熔点(约660℃)较低，故先熔化成液体，再藉铝液将高熔点(约为1414℃)的硅熔解出来，最后形成铝合金液，再经检验、浇铸成铝合金锭。但由于硅的熔点极高，欲将之熔化，需花费较长的时间，并耗用大量的燃料等能源。另外在制造该合金的加热过程中，硅易于表面形成氧化物(SiO2)，此氧化物会影响硅的熔化程度，故硅无法完全熔化出来，剩余下无法再使用的小硅块，使硅的耗损率高达10%～20%，严重影响生产效率与成本。而就生产硅和铝(普铝)而言，是分别将硅石矿与铝矾土(含Al2O3的矿物)加入碳质还原剂如焦炭，石油焦，煤等于高炉中冶炼，分别还原出硅与金属铝。
本发明的目的旨在提供一种直接将硅石矿与铝矾土加上碳质还原剂一起于高炉中一次完成硅铝合金的制造方法，简化两种矿物分开冶炼的繁复制造方法。
本发明是将硅石矿与铝料加上碳质还原剂一起于高炉中高温冶炼，使硅、铝的氧化物被还原剂还原成液态的硅及金属铝，在高温下还原出来的硅与铝仍为液态，故两者直接混合成液态的硅铝合金，再经检验、浇铸成型。冶炼温度1500℃以上。
硅铝合金中硅铝二者含量的比例可依不同用途的需要任意调整入料，范围很大，其中硅的含量又以5%～85%之间为较佳。
所说的碳质还原剂可为焦炭，石油焦，煤等。
硅铝合金可浇铸成块状，条状，粒状，碎状等固态形状。
所说的铝料是铝矾土矿，也可以加上普铝或经筛选的铝废料或回收废料。也可以在冶炼过程中全部直接加入普铝，或者经过筛选的铝废料或回收铝料，以代替铝矾土，使硅铝合金的制造过程更为精简。
本发明将硅铝合金的生产一步完成，简化两种矿物分开冶炼的繁复过程，可节省大量能源和降低成本。而以本发明所制成的硅铝合金在作为生产铝合金锭之原料时，因为硅铝合金较硅的熔点大为降低，因此可节省制造铝合金锭的熔融时间，且能提高硅的回收率，节省物料。
图1为本发明的制造流程图。
图2为硅铝合金的平衡相图。
以下结合附图和实施例对本发明的内容及其优点作进一步的说明。
实施例1如图1所示，将含SiO2的(1)及含Al2O3的铝矾土矿(2)两种矿物先分别经过精炼程序(3)，使其SiO2及Al2O3之含量在97%以上，将其粉碎(4)，筛分(5)后，加上碳质还原剂(6)如焦炭、石油焦、煤等，可先行以回收之排气热源预热(7)，再添加适当之助熔剂(8)，一齐于高炉中。在1500℃以上之高温冶炼(9)，使硅、铝之氧化物被还原剂还原成液态硅(Si)及金属铝(Al)，因还原出来之金属硅与金属铝在高温下仍为液态，故二者直接混合成液态的硅铝合金，再送入配料炉(10)中静置及保温，接着使用除渣剂以除去杂质、氧化物及多余之气体，并搅拌均匀(11)，再经取样检验(12)，若其纯度及硅、铝之含量比例符合生产要求，即可进行浇铸(13);若含量比例不合要求，可再添加铝纯度在98%以上的普铝、废铝、回收铝料(14)等，以达到硅铝含量比例;浇铸后之合金令其快速冷却(15)，避免因硅、铝的凝固点不同而结晶不均之情况，最后经精整程序(16)即成，而以本发明所产制的硅铝合金并可依用户需要，处理成块状、条状、粒状、碎状等固态形状(17)。则藉上述之产制之方法，一次完成硅铝合金的产制，可简化二种金属矿分开冶炼之繁复程序，更可节省大量能源、燃料及产制成本。
上述硅铝合金中硅、铝二者含量的比例可依入料量任意调整之，范围很大，而能广泛应用于各式用途，而其中硅的含量又以于5%～85%之间为较佳，参阅图2硅铝合金之平衡相图，纯铝(A点)之熔点为660.37℃，纯硅(B点)的熔点则为1414℃，当硅铝合金中硅的含量为12.6%(C点)时，该合金的熔融温度可降低至577℃;又若硅的含量为30%(D点)时(铝的含量则为70%)，该合金的熔融温度便可降低至约820℃，该等温度远较金属硅的熔融温度(1414℃)为低，即当硅铝合金中硅、铝的含量比约为3∶7时，该合金约于820℃时即可熔化，大幅缩短了如已有方法以分别加入足量的硅、铝及其它元素产制铝合金锭所需花费的操作时间，并降低了操作温度。且硅以合金之形态出现时，其均匀混合于铝中，减少其氧化物(SiO)的生成机会，故于制造过程中，硅(Si)的耗损率便大幅降低至5%以下，提高了硅(Si)的回收率，故以本发明所产制之硅铝合金作为生产铝合金锭之原料时，能降低燃料、能源的耗费，并提高原料的回收率，而节省大量的原料及制造成本，极富经济价值。
实施例2本发明也可于冶炼过程中直接加入如表1所示之高纯度的普铝锭或经过筛选之纯度较高的铝废料或回收铝料，而不一定加入铝矾土，使硅铝合金的产制过程更为精简，并充分利用铝资源。
就以生产硅(30%)、铝(70%)之硅铝合金一吨而言，可以硅石(SiO2，850Kg)及铝矾土(Al2O3，3500Kg)，或硅石(SiO2，850Kg)、铝矾土(Al2O3，1000Kg)及铝料(Al，500Kg)，以上述之方法，共同于1500℃以上(以1700～1900℃较佳)之温度下熔炼，处理过程约需6小时，且硅石(SiO2)、铝矾土(Al2O3)及铝料(Al)等入料之成份的纯度含量最好控制在99%以上，才容易达到商业性生产价值，且其入料量的比例在初期尚不必很准确，只需于配料炉中再调控铝料的添加量即可，以制成适合于所需成分比例的硅铝合金。同时由高炉析出的合金温度仍高达1400℃以上，而因铝的熔点仅约660℃，故在配料炉中添加铝料来调配合金成分比例时，不需再另加热源，可节省大量能源。
上述制造过程中的含量比例调整以及碳质还原剂的使用均属已有技术，在此不予赘述。
表1 普铝质量标准级 代 化学成份含铝量 杂质含量不大于(%)别 号 不小于(%) Si Fe Si-Fe Cu 杂质总和高五级 企业标准 99.80 0.13 0.13 0.18 0.005 0.20特一级 AOO 99.70 0.13 0.16 0.26 0.005 0.30特二级 AO 99.60 0.18 0.25 0.36 0.006 0.40一级 A1 99.50 0.25 0.30 0.45 0.015 0.50二级 A2 99.00 0.45 0.50 0.90 0.020 1.00三级 A3 98.00 1.00 1.10 1.80 0.050 2.00
权利要求
1.硅铝合金的制法，主要成分有硅和铝，其特征在于将硅石矿与铝料加上碳质还原剂一起于高炉中高温冶炼，使硅、铝的氧化物被还原剂还原成液态的硅及金属铝并直接混合成液态的硅铝合金，再经检验、烧铸成型，冶炼温度1500℃以上。
2.如权利要求1所述的硅铝合金的制法，其特征在于硅铝二者的含量比例为硅的含量是5%～85%。
3.如权利要求1所述的硅铝合金的制法，其特征在于所说的铝料是铝矾土矿。
4.如权利要求1所述的硅铝合金的制法，其特征在于所说的铝料是铝矾土矿加上普铝或者经筛选的铝废料或回收铝料。
5.如权利要求1所述的硅铝合金的制法，其特征在于所说的铝料是普铝或者经过筛选的铝废料或回收铝料。
6.如权利要求1所述的硅铝合金的制法，其特征在于硅铝合金浇铸成块状，条状，粒状，碎状等固态形状。
全文摘要
涉及一种硅或铝作次主要成分的硅铝合金的制法。它将硅石矿与铝料加上碳质还原剂一起于高炉中高温冶炼，使硅、铝的氧化物被还原剂还原成液态的硅及金属铝，在高温下还原出的硅与铝仍为液态，两者直接混合成液态的硅铝合金，再经检验、浇铸成型。铝料为铝矾土或/和普铝(或经筛选的铝废料或回收铝料)。可一次完成硅铝合金的产制，简化两种矿物分开冶炼的繁复过程，并节省大量能源，缩短时间，提高硅的回收率。
文档编号C22C1/02GK1093118SQ94103710
公开日1994年10月5日 申请日期1994年3月31日 优先权日1994年3月31日
发明者陈丁福 申请人:陈丁福