CN1004932B - 去除铁和钛杂质精炼共晶成分铝硅合金的方法 - Google Patents
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Abstract
一种去除铁和钛杂质精炼共晶铝硅合金的方法包括：将共晶铝硅合金同铬与锰熔化在一起，将所得熔体冷却到５９０～６６０℃以及在上述温度范围内过滤已冷却的熔体，其中以这样的数量使用铬和钛，即在铬与锰的质量比等于（０．１～２０）∶１时，使铬和锰的质量和与铁和钛的质量和之比为（０．２～１．１）∶１。
Description
本发明涉及有色金属冶金学和机械工程学，更确切地说，涉及去除铁和钛杂质精炼共晶成分铝硅合金的方法。在高浓度状态时，发现这些杂质不利于铝硅合金的工业特性（G.B.Stroganov，V.A.Rotenberg，G.B.Gershman“铝硅合金”pp.127，128，132-134，1977年由莫斯科“冶金”出版社出版）。进行合金化熔炼后，在汽车、拖拉机及其联合工业中，精炼的铝硅合金用于铸造各种复杂结构件，例如，内燃机的活塞和汽缸盖、高压泵壳体。
除去铁和钛杂质精炼共晶铝硅合金的方法在已有的工艺、技术中是众所周知的：即在铬与锰的质量比为（0.5～1）∶1时，必须按铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为（1.2～2.0）∶1，将共晶铝硅合金同铬和锰熔化在一起、再将固体铝加入到所产生的熔体内，使上述熔体冷却到615～620℃。将熔体冷却到上述温度的工艺特点在于，铁、铬、锰、铝和硅金属间化合物的形成、以及钛、铬、锰、钼和硅金属间化合物的形成。然后，在上述温度范围内过滤已冷却的熔体。以便去除混入上述金属间化合物内的铁和钛（发明者证书USSRNo1108122，IPC3C22C＊/06，“发现，发明”公报No30，1984）。
注意，这个众所周知的精炼共晶成分铝硅合金的方法有以下缺点：
1.在过滤铝硅熔体去除混入金属间化合物内的铁和钛阶段，铝硅熔体的产额低。当过滤前铝硅熔体中的铁和钛含量分别为2%和1%（质量）时，铝硅熔体的产额为88.1%，而11.9%的熔体作为过滤器上的残渣而损失了。残渣是金属间化合物与一定数量结晶铝硅合金的机械混合物。在此情况下，过滤器残渣中的铝含量高，达到80.3%（质量）。这个缺点增加精炼共晶成分铝硅合金的初始费用和生产合金时铝的消耗量。
2.参与形成上述金属间化合物的昂贵金属（铬和锰）的消耗量高。所以每去除1单位质量的铁和钛需要输入1.2～2.0单位质量的铬和锰，这也会增加精炼铝硅合金的初始费用。
3.特别当精炼铁和钛含量高的铝硅合金时，共晶铝硅合金去除铁和钛精炼的程度低。例如，当过滤前铝硅熔体中的铁和钛的含量分别为0.8%（质量）和0.4%（质量）、铬和锰的质量和与铁和钛的质量和之比为1.2∶1，而铬与锰的质量比为0.5∶1时，共晶铝硅熔体去除铁精炼的程度为27.5%，而共晶铝硅熔体去除钛精炼的程度为67.5%。
铝硅合金的精炼程度低将导致所生产的精炼铝硅合金工业特性差。
本发明的具体目的是，解决去除铁和钛杂质精炼铝硅合金方法中的问题，在铬、锰、铁和钛之间选择这样的质量比，以提高过滤阶段铝硅熔体的产额、降低昂贵金属铬和锰的消耗量、提高精炼铝硅合金去除铁和钛杂质的程度、同时改善精炼合金的质量。
通过下述办法可解决上述去除铁和钛杂质精炼铝硅合金的方法中的问题，使共晶铝硅合金同铬和锰熔化在一起、使所得熔体冷却到590～660℃并在上述温度范围内过滤已冷却的熔体，在应用本发明的方法时，所使用的铬与锰的质量比为（0.1～20）∶1，同时铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为（0.2～1.1）∶1。
按这样的数量使用铬和锰，即在铬与锰的质量比为（0.1～20）∶1时，铬和锰的质量和与铁和钛的质量和之比为（0.2～1.1）∶1，有助于将过滤阶段铝硅熔体的产额提高到98.8%（同时过滤器残渣中的铝含量平均减少15.4%）、铬和锰的总消耗量降低近4.75倍、从共晶铝硅合金去除铁精炼的程度提高到80.5%、去除钛的精炼程度提高到94%，同时改善精炼合金的质量。例如，随着铝硅合金中的铁含量从0.7%（质量）降到0.37%（质量）、钛含量从0.25%（质量）降到0.06%（质量），精炼合金的延伸率从2.5%增加到3.7%，也就是增加了0.5倍。
上述本发明的方法的优点归因于以下原因。
当使用质量比为（0.1～20）∶1的铬和锰，而它们的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为（0.2～1.1）∶1时，已冷却的铝硅熔体含有如表1列举的金属间化合物。
表1
以上列举的这种成分的金属间化合物的形成是最有利的。
上述引证的金属间化合物在冷却期间结晶成大尺寸的多面体、球状和树枝状晶体，并且在过滤去除铁和钛阶段，很容易同已冷却的共晶铝硅合金分离。
在使用过去已知的去除铁和钛杂质精炼共晶铝硅合金的方法时，表2列出其冷却的铝硅熔体中形成的金属化合物如下。
表2
在铝硅熔体过滤阶段是从表1所列的金属间化合物，而不是从表2所列的金属间化合物中去除铁和钛杂质，保证达到（解决）上述目的（问题），因为使用本发明的精炼方法铝硅熔体中形成的金属间化合物，同使用过去已知的精炼方法铝硅熔体中形成的金属间化合物比较，含有较高浓度的铁和钛、较低浓度的铬、锰和铝。此外，使用本发明的精炼铝硅合金的方法，冷却过程并不伴随形成金属间化合物CrAl7、Cr0.05Mn0.2Al3、Cr0.4Mn0.2Al2.1Si0.4、MnAl6、Cr0.6Al2Si0.6、Mn0.5Al2.2Si0.4。而使用过去已知的方法却形成上述金属间化合物，并且在过滤阶段从铝硅熔体去除铁和钛杂质还会增加铬、锰、铝和硅的消耗量、降低铝硅熔体的产额和增加过滤器残渣中的铝含量。
形成表1中所列的金属间化合物而且铁和钛含量高，将有助于减少金属间化合物的总质量。反过来，这也减少过滤器上金属间化合物层的高度，由此减少了结晶在过滤器残渣中铝硅合金的损失、降低过滤器残渣中的铝含量和提高精炼合金的产额。
铬和锰的质量之和与铁和钛的质量之和的极限比（0.2～1.1）∶1，以及等于（0.2～20）∶1的铬与锰的质量极限比决定于以下条件。
当共晶铝硅熔体内质量比（Cr+Mn）∶（Fe+Ti）低于0.2∶1时，则铬和锰的数量不足以形成上述最有利成分（表1）的金属间化合物。在此情况下，在熔体内形成的Fe0.5Al2.3Si0.5型金属间化合物的铁含量低而铝含量高，这会降低从共晶铝硅熔体去除铁和钛杂质精炼的程度，同时精炼合金的质量变坏，因为部分呈小颗粒的上述金属间化合物转变成精炼合金。此外，如果上述质量比低于最低限值，这会增加过滤器残渣中的铝含量，因为上述残渣被Fe0.5Al2.3Si0.5型金属间化合物浓集，很明显，Fe0.5Al2.3Si0.5的铝含量高。
当铝硅熔体内的质量比（Cr+Mn）∶（Fe+Ti）高于1.1∶1时，对铁和钛杂质的关系来说多余的铬和锰，在冷却过程中，会形成表2中所列的金属间化合物Cr0.4Mn0.2Al2.1Si0.4、Cr0.05Mn0.2Al3.2、Cr0.6Al2Si0.6、CrAl7、MnAl6和其它的金属间化合物。这些金属间化合物中铬、锰、铝的浓度高，而铁和钛的浓度低，同时所形成的部分金属间化合物（例如，Cr0.05Mn0.2·Al3.2、CrAl7MnAl6、Cr0.6Al2Si0.6、Mn0.5Al2.2Si0.4）不含一点铁和钛。在过滤铝硅熔体过程中，除去这些金属间化合物从而去除铁和钛会导致降低铝硅熔体的产额，同时增加过滤器残渣中的铝含量。此外，如果上述质量比高于最高值，还会造成贵重金属铬锰的过度消耗，又不会提高铝硅合金去除铁和钛杂质精炼的程度。
铬与锰质量比的降低（低于0.1∶1）会破坏在铝硅熔体中形成表1所列的最有利成分的金属间化合物的条件。此外，由于在铝硅合金内锰含量高、铬含量低，在形成含铁和钛的金属间化合物中，锰起主要作用。在此情况下，形成金属间化合物是Fe0.2Mn0.3Al2.4Si0.3、Mn0.5Al2.3Si0.4、Fe0.2Mn0.3Al2.3、MnAl6;在过滤阶段它们的去除降低了精炼铝硅合金的产额、增加过滤器残渣中的铝含量而且降低铝硅合金去除铁和钛精炼的程度，同时使精炼合金的质量变坏。这是由于在所形成的金属间化合物Fe0.2Mn0.3Al2.4Si0.3、Mn0.5Al2.3Si0.4、Fe0.2Mn0.3Al2.3、MnAl6中富集钴，同时金属间化合物Mn0.5Al2.3Si0.4和MnAl6不含一点铁和钛杂质。
当铬与锰的质量比超过20∶1时，在铝硅熔体内可以观察到相对于锰而言的多余数量的铬。在此情况下，铝硅熔体主要为富集铬与铝的金属间化合物，例如，CrAl7、Cr0.5Ti0.5Si0.4Al1.5、Fe0.1Cr0.6Si1.7Ti0.3、Cr0.2Fe0.4Al2.3Si0.4、Cr0.3Fe0.3Al1.7Si0.9。这会造成过滤阶段铝硅熔体的产额较低，同时增加过滤器残渣内的铝含量，而又不提高铝硅合金去除铁和钛杂质精炼的程度。
应该注意的是，权利要求的铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比等于（0.2～1.2）∶1，同铬与锰的质量比等于（0.1～20）∶1是相互有关的，二者的联合作用才保证获得上述优点。
当铝硅熔体被冷却低于590℃并在590℃以下被过滤时，共晶铝硅熔体开始结晶。它失去流动性不能被过滤，或者被过滤而损失很大，损失在过滤器的残渣中。
当铝硅熔体被冷却到温度高于660℃并在此温度被过滤时，铝硅熔体去除铁和钛杂质精炼的程度就会下降，因为在温度高于660℃，或者不能完全形成表1所列的金属间化合物，也就不能从铝硅合金中去除铁和钛;或者不能完成形成上述金属间化合物的过程，在这种情况下：金属间化合物含有相当少的铁和钛，并结晶成一些小晶粒，这使得铁和钛在过滤阶段结合到铝硅熔体内，从而铁和钛掺杂进合金。这样的铝硅合金在进一步结晶过程中，即用这种合金铸造各种产品期间，该金属间化合物晶体长大，从而降低该合金的工作特性（即用这种合金制造的产品的工作特性）。表1所列的每种金属间化合物在其总质量内的含量，在以下限制值[%（质量）]内，随铝硅合金内铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比以及铬与锰的质量比而变化：Cr0.05Fe0.5Al1.5Si-0.5～15，Cr0.03Fe0.5Al1.1Si1.4-0.5～30，Fe0.5Cr0.03Mn0.02Al1.5Si-3～15，Fe0.5Cr0.01Mn0.02Al1.1Si1.4-3～15，Fe0.3Cr0.4Si1.1Ti0.6-0.5～15，Cr0.3TiSi1.3-0.5～15，Fe0.4Cr0.2Mn0.1Si1.2Ti0.6-3～20，Fe0.4Cr0.08Mn0.07Al1.3SiTi0.3-3～20，Fe0.4Cr0.1AlSi1.1Ti0.3-3～20，Cr0.3Ti0.7Si0.8Al1.1-0.5～25。
这样，例如在铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比等于0.6∶1不变，而铝和锰的质量比从0.4∶1变化到10∶1时，金属间化合物Cr0.03Fe0.5Al1.1Si1.4与Fe0.3Cr0.4Si1.1Ti0.6在其总质量内的含量分别从3%和2%增加到20%和9%。
在上述考虑的基础上，我们推荐以下两种方案实现本发明的方法：
在实现该方法的第一方案中，当使用铬和锰的数量，使其质量和与铁和钛杂质的质量和之比为（0.2～0.69）∶1时，则推荐铬和锰的质量比保持为（0.5～20）∶1。在此情况下，在铝硅熔体内主要形成的金属间化合物是最有利的成分：Cr0.03Fe0.5Al1.1Si1.4、Fe0.3Cr0.4Si1.1Ti0.6、Cr0.3TiSi1.3、Fe0.4Cr0.1AlSi1.1Ti0.3，这些金属间化合物包含最低浓度的铝和最高浓度的铁和钛。具有上述金属间化合物成分的铝硅熔体在过滤阶段去除铁和钛，保证了本发明的精炼方法的效率高。
在实现该方法的第二方案中，当使用铬和锰的数量，使其质量和与铁和钛杂质的质量和之比为（0.7～1.1）∶1时，则推荐，铬与锰的质量比保持为（0.1～0.4）∶1。这样，对于以上情况而言，在铝硅熔体内主要形成的金属间化合物是最有利的成分：Fe0.5Cr0.01Mn0.02Al1.1Si1.4、Fe0.4Cr0.2Mn0.1Si1.2Ti0.6。这些金属间化合物的特点在于，铁和钛的含量高而铬、锰和铝的含量低。从上述金属间化合物去除铁和钛，可以保证本发明的精炼方法效率高。
应该注意的是，同过去已知的方法比较，铬、锰、铁和钛的任一质量比在公开的限值内时，本发明方法的优点都能得到，若按照上面引证的实施方案实现已公开的方法时，仍然可得到最好的结果。
通过各种过去已知的方法，也可以得到按权利要求的方法去除铁和钛杂质的精炼的共晶铝硅合金、例如，在冶金混料炉、感应加热炉或煤气炉内将硅、铝和/或它们的一次和二次合金（铝硅酸盐、铝铁等等）熔化在一起，也可以得到上述铝硅合金。上面所列的金属和合金，使用的比例，应确保所产生的铝硅合金是共晶成分并含有10～14%（质量）的硅。
如果矿石还原电炉和铝硅酸盐原料是可买到的，按照以下方法可以得到去除铁和钛杂质的精炼的铝硅共晶合金。在矿石还原电炉内通过矿石还原熔炼，熔炼含有铝硅酸盐原料的和碳还原剂的团块装料，以生产下述过共晶成分的铝硅合金[%（质量）]∶硅-30～40、铁-2～5;钛-0.8～3;其余是铝。为了从合金中去除非金属杂质，在浇包内用助溶剂处理过共晶铝硅合金，然后将其倒入合金混料炉内。随过共晶铝硅合金内硅的比例而定，用铝和/或一次或二次铝基合金将过共晶铝硅合金稀释成共晶成分[合金内的硅含量为10～14%（质量）]。
因此，使用已公开的精炼方法的先决条件是，通过任何已知的方法生产出含有铁和钛杂质的初始共晶铝硅合金。
此外，由铁和钛杂质掺杂的二次铝硅合金可以被用作为需要精炼的铝硅合金。应该使或含有亚共晶或含有过共晶成分的二次铝硅合金在精炼以前产生共晶成分。
建议按以下方式实现去除铁和钛杂质精炼共晶铝硅合金的本发明的方法。
按预定比例的组分，在750～1100℃的感应加热炉内制备合金混合物Al-Cr和Al-Mn。在合金混料炉内，使所得到的合金混合物同含有铁和钛杂质的初始共晶铝硅合金熔化在一起，以生产共晶铝硅合金。如果将铝基合金混合物加入初始共晶铝硅合金内而导致产生亚共晶铝硅合金熔体[硅含量低于10%（质量）]，就必须加入足够产生共晶铝硅熔体数量的硅，同合金混合物和/或初始铝硅合金混合。
根据所要求的铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比以及铬与锰的质量比，确定加入铝硅熔体内的合金混合物的数量。
为了使所得铝硅熔体的成分混合均匀，建议将铝硅熔体混合5～30分钟。在完成混合的基础上，建议将铝硅熔体保持10～15分钟，以便从熔体中去除非金属杂质。在保持过程中，铝硅熔体被冷却。然而，在这段时间内并不达到所要求的温度（590～660℃），也就是说，按照固态铝与已冷却的铝硅熔体的质量比等于（0.01～0.1）∶1的比例将固态铝或铝基合金加入已被冷却的铝硅熔体内，强迫熔体冷却。
如果将固态铝或铝基合金加入已冷却的共晶铝硅熔体内，导致产生亚共晶熔体，必须将一些硅加入已被冷却的铝硅熔体内，已加入的硅的数量正好是为得到已冷却的共晶铝硅熔体所要求的数量。
为了加快冷却过程，一个有效的作法是连续搅拌铝硅熔体，并用钨铼热电偶连续测量熔体的温度。
熔体温度为590～660℃时，过滤已冷却的共晶铝硅熔体。
在被过滤时，可熔的共晶铝硅熔体渗过过滤器进入位于过滤器下面的金属接受器内，由于过滤作用，已产生的含有铁和钛以及表1所列各种成分的高熔度金属间化合物同铝硅熔体分开，并且被转移到过滤器残渣内，所以去除铁和钛精炼了铝硅合金。
然后通过各种已有的方法用已精炼的铝硅合金铸造所要求的产品。
以下给出了权利要求的和过去已知的精炼方法的技术一经济指标，例如过滤阶段铝硅熔体的产额、过滤器残渣中的铝含量、铬和锰的消耗量、铝硅合金去除铁和钛杂质精炼的程度。
按照过滤前后铝硅熔体的质量百分比求出过滤阶段铝硅熔体的产额。
通过过滤器残渣取样化学分析或光谱分析，确定残渣中的铝合金。
以所用铬和锰的质量之和除以初始铝硅合金内铁和钛的质量之和所得的商确定铬和锰的消耗量。
以过滤前后铝硅熔体内铁和钛的含量之差除以过滤前铝硅熔体内上述杂质的含量，来确定铝硅合金去除铁和钛杂质精炼的程度，用百分比表示。
为了更好地理解本发明，以下给出一些本发明实施方案的实例。在各实例后所给出的表3内，总结了实例1～9应用中本发明权利要求的技术一经济指标（在过滤去除铁和钛阶段铝硅熔体的产额、过滤器残渣内的铝含量、在需要精炼的铝合金内每去除单位质量的铁和钛杂质所需铬和锰的质量累积消耗量、铝硅合金去除铁和钛杂质精炼的程度），表3还提供有关已精炼的铝硅合金的延伸率资料，它揭示出了铝硅合金可延伸特性。此外，为便于比较起见，表3给出按照实例10和11应用过去已知的方法得到的技术一经济指标，以及得出的有关精炼铝硅合金的延伸率数据。
实例1
已被精炼的共晶铝硅合金的成分为[%（质量）]：硅13.9;铁0.8;钛0.4;其余是铝。
将温度为750℃具有上述成分的铝硅合金置于合金混料炉内，同在感应加热炉内生产出的分别被加热到800℃和820℃的合金混合物Al-Mn和Al-Cr熔化在一起，在铬与锰的质量比为0.1∶1时，该合金混合物的数量必须保证，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为0.1∶1。
使共晶铝硅合金同铬和锰熔化在一起，所产生的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.5;铁0.8;钛0.4;铬0.02;锰0.22其余是铝。
所产生的共晶铝硅熔体的温度为760℃。为了将铝硅熔体冷却到590℃，将少量的固体铝加入熔体内，铝与熔体的质量比等于0.08∶1;连续测量已冷却的铝硅熔体温度。当铝硅熔体的温度达到590℃时，就停止冷却过程，并在相同温度下过滤上述熔体。
将已经通过过滤器的精炼共晶铝硅熔体收集到位于过滤器下面的金属接受器内，上述熔体有以下成分[%（质量）]：硅11.3;铁0.46;钛0.12;铬0.01;锰0.08;其余是铝。
在过滤器上残留的金属间化合物含有铁和钛。
实例2
已被精炼的共晶铝硅合金有以下成分[%（质量）]：硅13.2;铁1.4;钛0.7;其余是铝。
将温度为670℃具有上述成分的铝硅合金置于合金混料炉内，并同在感应加热炉内生产出的温度分别为900℃和780℃的合金混合物Al-Cr和Al-Mn熔化在一起。合金混合物的数量必须保证，在铬与锰的质量比为10∶1时，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为0.65∶1。
为了使铝硅合金的成分混合均匀，将其搅拌15分钟。这样就产生了有以下共晶成分的铝硅熔体[%（质量）]：硅12.0;铁1.4;钛0.7;铬1.24;锰0.12;其余是铝。
所得铝硅熔体的温度为690℃。将上述熔体保持30分钟以去除非金属杂质，并使其温度冷却到660℃。然后，在相同温度下过滤已冷却的熔体。
收集在金属接受器内的已精炼的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅11.5;铁0.34;钛0.07;铬0.45;锰0.04;其余是铝。
实例3
已被精炼的共晶铝硅合金有以下成分[%（质量）]：硅13.6;铁2.0;钛1.0;其余是铝。
将温度为730℃具有上述成分的已精炼的铝硅合金置于合金混料炉内，并同在感应加热炉内生产出的温度分别为930℃和780℃的合金混合物Al-Cr和Al-Mn熔化在一起。合金混合物的数量必须保证，在铬与锰的质量比为20∶1时，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为1.1∶1。
为了使铝硅熔体的成分混合均匀，将其混合25分钟。结果是，产生的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.1;铁2.0;钛1.0;铬3.15;锰0.15;其余是铝。所得熔体的温度为780℃。
为了从熔体中去除非金属杂质并使熔体冷却一点，将铝硅熔体保持40分钟，所以它的温度下降到730℃。为了使铝硅熔体冷却到625℃，将固态铝加入熔体内，铝与已冷却的熔体的质量比为0.05∶1，然后在625℃过滤已冷却的熔体。
收集在金属接受器内的已精炼的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅11.6;铁0.42;钛0.10;铬0.7;锰0.04;其余是铝。
实例4
已被精炼的共晶铝硅合金有以下成分为[%（质量）]：硅13.9;铁0.8;钛0.4;其余是铝。
将温度为700℃具有上述成分的铝硅合金置于合金混料炉内，并同由感应加热炉内生产出的温度分别为850℃和780℃的合金混合物Al-Cr和Al-Mn熔化在一起。合金混合物的数量必须是这样，在铬与锰的质量比为20∶1时，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为0.2∶1。所产生的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.8;铁0.8;钛0.4;铬0.23;锰0.01;其余是铝。上述熔体的温度为730℃。为了使铝硅熔体冷却到590℃，将固态铝加入上述熔体内，铝与已冷却的熔体的质量比为0.07∶1。然后在590℃过滤上述熔体。
收集在金属接受器内的已精炼的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅11.0;铁0.30;钛0.05;铬0.10;锰0.005;其余是铝。
实例5
已被精炼的共晶铝硅合金有以下成分[%（质量）]：硅13.2;铁1.4;钛0.7;其余是铝。
将温度为690℃具有上述成分的已精炼的铝硅合金置于合金混料炉内，并同在感应加热炉内生产出的温度分别为860℃和760℃的合金混合物Al-Cr和Al-Mn熔化在一起。合金混合物的数量必须是这样，在铬与锰的质量比为10∶1时，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为0.45∶1。
为了使铝硅熔体混合均匀，将其混合20分钟。产生的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.9;铁1.4;钛0.7;铬0.86;锰0.085;其余是铝。产生的熔体的温度为700℃，为了从熔体中去除非金属杂质和使其温度冷却到590℃，将上述熔体保持45分钟并在590℃过滤。
收集在金属接受器内的已精炼的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅11.2;铁0.32;钛0.05;铬0.30;锰0.03;其余是铝。
实例6
已被精炼的共晶铝硅合金有以下成分[%（质量）]：硅13.6;铁2.0;钛1.0;其余是铝。
将温度为750℃具有上述成分的已精炼的铝硅合金置于合金混料炉内，并同在感应加热炉内生产出的温度分别为840℃和880℃的合金混合物Al-Cr和Al-Mn熔化在一起。以这样的数量使用合金混合物，即在铬与锰的质量比为0.5∶1时，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为0.69∶1。
为了使铝硅熔体的成分混合均匀，将其混合15分钟。产生的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.2;铁2.0;钛1.0;铬0.69;锰1.38;其余是铝。所得熔体的温度为780℃。
为了从铝硅熔体中去除非金属杂质并使熔体冷却一点，将熔体保持30分钟。然后，以铝与已冷却的熔体的质量比为0.06∶1，将固态铝加入上述熔体内，以便使熔体的温度冷却到625℃。在此温度下过滤共晶铝硅熔体。
收集在金属接受器内的已精炼的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅11.3;铁0.37;钛0.06;铬0.24;锰0.55;其余是铝。
实例7
已被精炼的共晶铝硅合金有以下成分[%（质量）]：硅13.9;铁0.8;钛0.4;其余是铝。
将温度为680℃具有上述成分的已精炼的铝硅合金置于合金混料炉内，并同在感应加热炉内生产出的温度分别为850℃和840℃的合金混合物Al-Cr和Al-Mn熔化在一起。合金混合物的数量是这样，在铬与锰的质量比为0.4∶1时，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为0.7∶1。所得铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.8;铁0.8;钛0.4;铬0.24;锰0.60;其余是铝。上述熔体的温度为730℃。
为了使铝硅熔体的温度冷却到590℃，以铝与已冷却的熔体的质量比为0.07∶1，将固态铝加入上述熔体内。然后在590℃过滤上述熔体。
收集在金属接受器内的已精炼的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅11.2;铁0.36;钛0.08;铬0.10;锰0.25;其余是铝。
实例8
已被精炼的共晶铝硅合金有以下成分[%（质量）]：硅13.2;铁1.4;钛0.7;其余是铝。
将温度为680℃具有上述成分的已精炼的铝硅合金置于合金混料炉内，并同在感应加热炉内生产出的温度分别为860℃和880℃的合金混合物Al-Cr和Al-Mn熔化在一起。以这样的数量使用合金混合物，即在铬与锰的质量比为0.25∶1时，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为0.9∶1。
为了使铝硅熔体的成分混合均匀，将其混合20分钟，产生的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.0;铁1.4;钛0.7;铬0.38;锰1.51;其余是铝。铝硅熔体的温度为710℃。为了去除任何非金属杂质和使熔体温度冷却到660℃，将上述熔体保持45分钟，然后在660℃的温度下过滤冷却了的熔体。
收集在金属接受器内的已精炼的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅11.5;铁0.37;钛0.09;铬0.14;锰0.35;其余是铝。
实例9
共晶铝硅合金有以下成分为[%（质量）]：硅13.6;铁2.0;钛1.0;其余是铝。
将温度为730℃具有上述成分的已精炼的铝硅合金置于合金混料炉内，并同在感应加热炉内生产出的温度分别为850℃和920℃的合金混合物Al-Cr和Al-Mn熔化在一起。合金混合物的数量是这样，在铬与锰的质量比为0.1∶1时，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为1.1∶1。
为了使铝硅熔体的成分混合均匀，将其混合25分钟。产生的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.2;铁2.0;钛1.0;铬0.3;锰3.0;其余是铝。所得熔体的温度为790℃。
为了从铝硅熔体中去除非金属杂质并使熔体冷却一点，将铝硅熔体保持45分钟。这使得熔体的温度冷却到625℃，以铝和已冷却的熔体的质量比为0.05∶1，将固态铝加入上述熔体内。
收集在金属接受器内的已精炼的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅11.6;铁0.39;钛0.08;铬0.10;锰0.65;其余是铝。
实例10（对比）
按照发明者证书U.SSR（苏联）No1108122，已被精炼的共晶铝硅合金有以下成分[%（质量）]：硅13.9;铁0.8;钛0.4;其余是铝。
将温度为750℃具有上述成分的已精炼的铝硅合金置于合金混料炉内，并同在感应加热炉内生产出的温度分别870℃和860℃的合金混合物Al-Cr和Al-Mn熔化在一起。合金混合物的数量是这样，在铬与锰的质量比为0.5∶1时，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为1.2∶1。所得铝硅熔体具有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.8;铁0.8;钛0.4;铬0.4;锰0.96;其余是铝。上述熔体的温度为780℃。为了将铝硅熔体冷却到615℃，以铝与已冷却的熔体的质量比为0.08∶1，将固态铝加入上述熔体内。当温度降到615℃时，停止冷却并在此温度下过滤上述熔体。
收集在金属接受器内的已精炼的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.6;铁0.58;钛0.13;铬0.10;锰0.16;其余是铝。
实例11（对比）
按照发明者证书USSR（苏联）No1108122，已被精炼的共晶铝硅合金有以下成分[%（质量）]：硅13.6;铁2.0;钛1.0;其余是铝。
将温度为730℃具有上述成分的已精炼的铝硅合金置于合金混料炉内，并同在感应加热炉内生产出的温度分别为930℃和900℃的合金混合物Al-Cr和Al-Mn熔化在一起。以这样的数量使用合金混合物，在铬与锰的质量比为1∶1时，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为2.0∶1。
为了使铝硅熔体的成分混合均匀，将其混合30分钟。所得铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.2;铁2.0;钛1.0;铬3.0;锰3.0;其余是铝。产生的熔体温度为800℃。
为了从熔体中去除非金属杂质并使熔体冷却一点，将铝硅熔体保持45分钟，直到熔体温度下降到740℃为止。为了将共晶成分的铝硅熔体冷却到620℃，以铝与已冷却的熔体的质量比等于0.06∶1，将固态铝加入上述熔体内。然后在620℃的温度下过滤已冷却的熔体。
收集在金属接受器内的已精炼的铝硅熔体有以下共晶成分[%（质量）]：硅12.3;铁0.70;钛0.25;铬0.35;锰0.40;其余是铝。
表3
1.过滤去除铁和钛杂质阶段共 97.5 98.2 97.0 98.8
晶铝硅熔体的产额，%
2.过滤器残渣中的铝含量，% 64.3 59.1 66.5 55.2
3.共晶铝硅合金内每去除单位 0.2 0.65 1.1 0.2
质量铁和钛杂质时铬和锰的
质量累积消耗量
4.共晶铝硅合金去除铁 42.5 75.7 79.0 62.5
精炼的程度%
5.共晶铝硅合金去除钛 70.0 90.0 87.5 87.5
精炼的程度%
6.精炼共晶成分铝硅合金的延 3.3 3.8 3.5 4.0
伸率，%
发明者证书
USSRNo1108122
的过去已知的方法
实例
5 6 7 8 9 10 11
7 8 9 10 11 12 13
98.4 98.0 98.0 97.8 97.2 93.5 88.1
57.0 59.2 59.5 60.5 63.4 72.3 80.3
0.45 0.69 0.7 0.9 1.1 1.2 2.0
77.1 81.5 55.0 73.5 80.5 27.5 65.0
92.85 94.5 80.0 87.1 92.0 67.5 75.0
3.9 3.7 3.7 3.6 3.6 3.0 2.5
在表3内给出了本发明的和过去已知的方法的技术一经济指标，显示了本发明方法的优点。
因此，当本发明方法用于精炼有以下成分的共晶铝硅合金[%（质量）]时：硅13.9;铁0.8;钛0.4;其余是铝，同过去已知的方法比较它显示出以下优点：
1.在过滤去除铁和钛阶段的铝硅熔体的产额从93.5%增加到97.5～98.8%，也就是，增加了4～5.3%（绝对值）。
2.过滤残渣内的铝含量从72.3%下降到55.2～64.3%（绝对值），也就是，降低了8～17.1%（绝对值）。
3.铬锰的累积消耗量减少到原来的1/6～1/1.7。
4.共晶铝硅合金去除铁精炼的程度从27.5%提高到42.5～62.5%，也就是，提高了0.5～1.3倍。
5.共晶铝硅合金去除铁精炼的程度从67.4%提高到70～87.5%，也就是，提高了2.5～20%（绝对值）。
6.已精炼的共晶铝硅合金的延伸率从3.0%增加到3.3～4.0%，也就是，增加了0.1～0.3倍。
当本发明方法用于精炼有以下成分的共晶铝硅合金[%（质量）]时：硅13.6;铁2.0;钛1.0;其余是铝，同过去已知的方法比较它显示出以下优点：
1.在过滤去除铁和钛阶段的铝硅熔体的产额从88.1%增加到97.0～98.0%，也就是，增加了8.9～9.9%（绝对值）。
2.过滤残渣内的铝含量从80.3%下降到59.2～66.5%，也就是，下降了13.8～21.1%（绝对值）。
3.铬锰的累积消耗量减少到原来的1/2.9～1/1.8。
4.共晶铝硅合金去除铁精炼的程度从65.0%提高到79.0～81.5%，也就是，提高了0.2～0.25倍。
5.共晶铝硅合金去除钛精炼的程度从75.0%提高到90～94%，也就是，提高了0.2～0.25倍。
6.已精炼的共晶铝硅合金的延伸率从2.5%增加到3.5～3.7%，也就是，增加了0.4～0.5倍。
除了上述优点以外，在生产共晶铝硅合金中，通过本发明的精炼方法去除铁和钛精炼铝硅合金，使得被铁和钛掺杂的二次铝和铝硅合金的使用成为可能，并保证生产高质量的一次铝硅合金。由此节约了一次铝和结晶硅。
在有色冶金学和机械工程学中，本发明可以用于去除铁和钛杂质精炼共晶铝硅合金，已精炼的合金或是具有一次合金的性质，或是具有二次合金的性质。
Claims (3)
1、一种去除铁和钛杂质的精炼共晶成分铝硅合金的方法包括：将共晶铝硅合金同铬和锰熔化在一起，将所得熔体冷却到590～660℃，并在上述温度范围内过滤已冷却的熔体。其特征在于，以这样的数量使用铬和锰，即在铬与锰的质量比为（0.1～20）∶1时，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为（0.2～1.1）∶1。
2、按照权利要求1所述的去除铁和钛杂质精炼共晶成分铝硅合金的方法，其特征在于，在以这样的数量使用铬与锰的情况下，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为（0.2～0.69）∶1时，保持铬与锰的质量比等于（0.5～20）∶1。
3、按照权利要求1所述的去除铁和钛杂质精炼共晶成分铝硅合金的方法，其特征在于，在以这样的数量使用铬与锰的情况下，使铬和锰的质量和与铁和钛杂质的质量和之比为（0.7～1.1）∶1时，保持铬与锰的质量比等于（0.1～0.4）∶1。
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