CN101603129B - 去除铝合金中杂质铁的方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属材料技术领域的去除铝合金中杂质铁的方法，包括如下步骤：将铝合金浇注成自耗电极棒，将自耗电极棒放入电渣炉内，加入渣料，进行电渣重熔；熔炼完成后，切断电源，冷却，得到铝合金，其中，所述渣料为下列组合物中的一种，所述组合物中的百分数均为重量百分数：5～10％MgF2+40～50％MgCl2+30～40％KCl+10～25％AlP，5～10％MgF2+40～50％MgCl2+30～40％KCl+10～25％AlPO4，70～90％Na3AlF6+10～30％AlP和70～90％Na3AlF6+10～30％AlPO4。本发明的方法有效地降低了铝合金中的杂质铁元素的含量。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属材料技术领域的去除杂质的方法，具体是一种去除铝合金中杂质铁的方法。
背景技术
近年来，随着铝合金用量的不断增加，对其性能的要求也越来越高。通常人们通过热处理、合金化等方法来提高铝材性能，但是这些方法所能够提高铝材性能的幅度有限，其主要原因是受到初始铝材的性能指标限制，因此进一步提高初始铝材的性能指标，除去有害杂质的影响也就成为一大难题。其中铝合金中的杂质元素铁无论是对铸造铝合金或变形铝合金，它的危害性都是众所周知的。铝合金中的铁元素主要来自于炼铝的工业过程，以及工业熔炼和铸造过程中的铁制工具，另外，废铝的回收利用也是铁元素污染的一个重要来源。这些铁元素常与铝合金中的其它元素生成Al3Fe、β-Al5FeSi、Al12Fe3Si、Al9Fe2Si2等富铁相，这些相对铝基体有严重的割裂作用，从而大大降低了铝合金的性能。目前，用于去除铝合金中杂质铁的方法主要有重力沉降法、离心去除法、电磁分离法等。不管是重力沉降法、离心去除法还是电磁分离法，都是通过向铝熔体中加入合金元素(Mn、Cr等)形成熔点较高的富铁相，利用富铁相与铝熔体之间存在的密度差和电导率差，使富铁相在重力、离心力或电磁力的作用下与铝熔体分离、聚集从而除去。但这些方法的使用受临界铁含量、合金元素的加入量、处理温度、静置时间等因素的影响较大，工艺复杂，另外加入的合金元素本身也是一种杂质，如果过量也会大大降低合金的性能。因此，现有的除铁法已经不能适应工业发展的要求，急需一种有效的除铁方法来弥补这一缺陷，从根本上解决铝合金中杂质铁带来的问题。
经对现有技术的文献检索发现，李天晓等在《上海交通大学学报》(2001年，第5期，第664～667页)上发表了“电磁分离降低铝硅合金中铁含量”一文，该文中提出将Mn加入到铝熔体中，把富铁相由针状β相变成块状或汉字状的α相，然后利用电磁场分离的方法去除铝熔体中的初生富铁相，经过两次电磁分离处理后，Fe含量从1.13％降低到0.41％。但该方法工艺复杂，去除效果不均匀，去除后的Fe含量依然很高，并且在除去Fe元素时又引入了对铝熔体有害的元素Mn。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种去除铝合金中杂质铁的方法。本发明的方法有效地降低了铝合金中的杂质铁元素的含量。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：
将铝合金浇注成自耗电极棒，将自耗电极棒放入电渣炉内，加入渣料，进行电渣重熔；熔炼完成后，切断电源，冷却，得到铝合金；
所述渣料为下列组合物中的一种：
5～10％MgF2+40～50％MgCl2+30～40％KCl+10～25％AlP，
5～10％MgF2+40～50％MgCl2+30～40％KCl+10～25％AlPO4，
70～90％Na3AlF6+10～30％AlP，
70～90％Na3AlF6+10～30％AlPO4；
其中，组合物中的百分数均为重量百分数。
所述渣料的加入量为自耗电极棒重量的5～15％。
所述渣料，加入前需烘烤至无水分和结晶水。
所述电渣重熔的电流为500～1000A，电压为40～60V。
本发明在现有的常规电渣重熔平台基础上，采用新的渣料进行重熔，在铝合金熔化后通过熔融的渣池，铝熔体中的杂质铁元素与电渣液中的熔剂发生反应进入熔渣中，从而除去铝合金中的杂质铁。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的方法可使铝合金中的铁含量降低30％～50％，有效地降低了铝合金中的杂质铁元素；同时整个净化工艺操作简便，成本低廉，净化效率高，也不会引入其他有害的杂质元素。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。除非特别说明，否则实施例中的百分数均为重量百分数。
实施例1
将含铁量为0.43％的铝合金按照要求浇注成圆柱形自耗电极棒，直径为0.4～0.7倍结晶器内径，长度为1.5～2倍结晶器高度；然后把铝合金自耗电极棒放入电渣炉内，加入渣料：10％MgF2+40％MgCl2+40％KCl+10％AlP，加入渣料的量为自耗电极棒重量的5％；渣料加入前400℃烘烤不少于6小时，使其不含水分及结晶水；
在重熔电流为500～600A，电压为60V的条件下进行电渣重熔，铝合金自耗电极棒逐渐熔化，金属熔滴在通过熔融的渣池过程中，高温熔体得到净化，最后高温熔体进入到结晶器中的凝固区，在强制水冷的条件下进行凝固，熔炼完成后，切断电源，电渣铝合金锭在结晶器内自然冷却。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.30％。
实施例2
本实施例与实施例1区别之处在于，采用的渣料为：5％MgF2+40％MgCl2+35％KCl+20％AlP，加入渣料的量为自耗电极棒重量的10％；重熔电流为800～900A，电压为40V；其余步骤与实施例1相同。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.23％。
实施例3
本实施例与实施例1区别之处在于，采用的渣料为：5％MgF2+40％MgCl2+30％KCl+25％AlP，加入渣料的量为自耗电极棒重量的15％；重熔电流为500～600A，电压为60V；其余步骤与实施例1相同。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.28％。
实施例4
本实施例与实施例1区别之处在于，采用的渣料为：采用5％MgF2+50％MgCl2+30％KCl+15％AlP，加入渣料的量为自耗电极棒重量的20％；重熔电流为500～600A，电压为60V；其余步骤与实施例1相同。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.31％。
实施例5
本实施例与实施例1区别之处在于，采用的渣料为：5％MgF2+40％MgCl2+30％KCl+25％AlPO4；加入渣料的量为自耗电极棒重量的5％；重熔电流为600～700A，电压为50V；其余步骤与实施例1相同。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.28％。
实施例6
本实施例与实施例5区别之处在于，采用的渣料为：5％MgF2+40％MgCl2+40％KCl+15％AlPO4，加入渣料的量为自耗电极棒重量的10％；重熔电流为600～700A，电压为50V；其余步骤与实施例1相同。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.21％。
实施例7
本实施例与实施例5区别之处在于，采用的渣料为：10％MgF2+50％MgCl2+30％KCl+10％AlPO4，加入渣料的量为自耗电极棒重量的15％；重熔电流为800～900A，电压为45V；其余步骤与实施例1相同。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.25％。
实施例8
本实施例与实施例1区别之处在于，铝合金的含铁量为0.40％；采用的渣料为：80％Na3AlF6+20％AlP；加入渣料的量为自耗电极棒重量的5％；重熔电流为900～1000A，电压为40V；其余步骤与实施例1相同。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.22％。
实施例9
本实施例与实施例8区别之处在于，采用的渣料为：70％Na3AlF6+30％AlP；加入渣料的量为自耗电极棒重量的10％；重熔电流为900～1000A，电压为40V；其余步骤与实施例1相同。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.26％。
实施例10
本实施例与实施例8区别之处在于，采用的渣料为：90％Na3AlF6+10％AlP；加入渣料的量为自耗电极棒重量的15％；重熔电流为800～9000A，电压为45V；其余步骤与实施例1相同。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.25％。
实施例11
本实施例与实施例8区别之处在于，采用的渣料为：70％Na3AlF6+30％AlPO4；加入渣料的量为自耗电极棒重量的10％；重熔电流为600～700A，电压为50V；其余步骤与实施例1相同。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.23％。
实施例12
本实施例与实施例8区别之处在于，采用的渣料为：90％Na3AlF6+10％AlPO4；加入渣料的量为自耗电极棒重量的30％；重熔电流为700～800A，电压为55V；其余步骤与实施例1相同。
本实施例的效果：精炼后，铝合金的铁含量降低到0.29％。
Claims (3)
1.一种去除铝合金中杂质铁的方法，包括如下步骤：将铝合金浇注成自耗电极棒，将自耗电极棒放入电渣炉内，加入自耗电极棒重量的5～15％的渣料，进行电渣重熔；熔炼完成后，切断电源，冷却，得到铝合金，其特征在于，
所述渣料为下列组合物中的一种：
5～10％MgF2+40～50％MgCl2+30～40％KCl+10～25％AlP，
5～10％MgF2+40～50％MgCl2+30～40％KCl+10～25％AlPO4，
70～90％Na3AlF6+10～30％AlP，
70～90％Na3AlF6+10～30％AlPO4；
所述组合物中的百分数均为重量百分数。
2.根据权利要求1所述的去除铝合金中杂质铁的方法，其特征是，所述渣料，加入前烘烤至无水分和结晶水。
3.根据权利要求1所述的去除铝合金中杂质铁的方法，其特征是，所述电渣重熔的电流为500～1000A，电压为40～60V。
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