專利名稱：去除鋁合金中雜質(zhì)鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的去除雜質(zhì)的方法，具體是一種去除鋁合金中雜質(zhì)鐵的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著鋁合金用量的不斷增加，對(duì)其性能的要求也越來越高。通常人們通過熱處理、合金化等方法來提高鋁材性能，但是這些方法所能夠提高鋁材性能的幅度有限，其主要原因是受到初始鋁材的性能指標(biāo)限制，因此進(jìn)一步提高初始鋁材的性能指標(biāo)，除去有害雜質(zhì)的影響也就成為一大難題。其中鋁合金中的雜質(zhì)元素鐵無論是對(duì)鑄造鋁合金或變形鋁合金，它的危害性都是眾所周知的。鋁合金中的鐵元素主要來自于煉鋁的工業(yè)過程，以及工業(yè)熔煉和鑄造過程中的鐵制工具，另外，廢鋁的回收利用也是鐵元素污染的一個(gè)重要來源。這些鐵元素常與鋁合金中的其它元素生成Al3Fe、 Al5FeSi、 Al12Fe3Si、 Al9Fe2Si2等富鐵相，這些相對(duì)鋁基體有嚴(yán)重的割裂作用，從而大大降低了鋁合金的性能。目前，用于去除鋁合金中雜質(zhì)鐵的方法主要有重力沉降法、離心去除法、電磁分離法等。不管是重力沉降法、離心去除法還是電磁分離法，都是通過向鋁熔體中加入合金元素(Mn、 Cr等)形成熔點(diǎn)較高的富鐵相，利用富鐵相與鋁熔體之間存在的密度差和電導(dǎo)率差，使富鐵相在重力、離心力或電磁力的作用下與鋁熔體分離、聚集從而除去。但這些方法的使用受臨界鐵含量、合金元素的加入量、處理溫度、靜置時(shí)間等因素的影響較大，工藝復(fù)雜，另外加入的合金元素本身也是一種雜質(zhì)，如果過量也會(huì)大大降低合金的性能。因此，現(xiàn)有的除鐵法已經(jīng)不能適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的要求，急需一種有效的除鐵方法來彌補(bǔ)這一缺陷，從根本上解決鋁合金中雜質(zhì)鐵帶來的問題。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，李天曉等在《上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)》(2001年，第5期，第664 667頁)上發(fā)表了 "電磁分離降低鋁硅合金中鐵含量"一文，該文中提出將Mn加入到鋁熔體中，把富鐵相由針狀e相變成塊狀或漢字狀的a相，然后利用電磁場(chǎng)分離的方法去除鋁熔體中的初生富鐵相，經(jīng)過兩次電磁分離處理后，F(xiàn)e含量從1.13M降低到0.411)6。但該方法工藝復(fù)雜，去除效果不均勻，去除后的Fe含量依然很高，并且在除去Fe元素時(shí)又引入了對(duì)鋁熔體有害的元素Mn。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種去除鋁合金中雜質(zhì)鐵的方法。本發(fā)明的方法有效地降低了鋁合金中的雜質(zhì)鐵元素的含量。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括如下步驟
將鋁合金澆注成自耗電極棒，將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔；熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金；
所述渣料為下列組合物中的一種
5 10%MgF2+40 50%MgCl2+30 40%KCl+10 25%AlP，
5 10%MgF2+40 50%MgCl2 +30 40%KC1+10 25%A1P04，
70 90%Na3AlF6+10 30%AlP，
70 90%Na3AlF6+10 30%AlP04;
其中，組合物中的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。
所述渣料的加入量為自耗電極棒重量的5 15%。
所述渣料，加入前需烘烤至無水分和結(jié)晶水。
所述電渣重熔的電流為500 1000A，電壓為40 60V。
本發(fā)明在現(xiàn)有的常規(guī)電渣重熔平臺(tái)基礎(chǔ)上，采用新的渣料進(jìn)行重熔，在鋁合金熔化后通過熔融的渣池，鋁熔體中的雜質(zhì)鐵元素與電渣液中的熔劑發(fā)生反應(yīng)進(jìn)入熔渣中，從而除去鋁合金中的雜質(zhì)鐵。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果本發(fā)明的方法可使鋁合金中的鐵含量降低30% 50%，有效地降低了鋁合金中的雜質(zhì)鐵元素；同時(shí)整個(gè)凈化工藝操作簡(jiǎn)便，成本低廉，凈化效率高，也不會(huì)引入其他有害的雜質(zhì)元素。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提
下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。除非特別說明，否則實(shí)施例中的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。
4實(shí)施例1
將含鐵量為0.43%的鋁合金按照要求澆注成圓柱形自耗電極棒，直徑為 0.4 0.7倍結(jié)晶器內(nèi)徑，長(zhǎng)度為1.5 2倍結(jié)晶器高度；然后把鋁合金自耗電極棒 放入電渣爐內(nèi)，加入渣料10%MgF2+40%MgCl2+40%KCl+10%AlP，加入渣料的量為 自耗電極棒重量的5%;渣料加入前400'C烘烤不少于6小時(shí)，使其不含水分及 結(jié)晶水；
在重熔電流為500 600A,電壓為60V的條件下進(jìn)行電渣重熔，鋁合金自耗 電極棒逐漸熔化，金屬熔滴在通過熔融的渣池過程中，高溫熔體得到凈化，最 后高溫熔體進(jìn)入到結(jié)晶器中的凝固區(qū)，在強(qiáng)制水冷的條件下進(jìn)行凝固，熔煉完 成后，切斷電源，電渣鋁合金錠在結(jié)晶器內(nèi)自然冷卻。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0. 30%。
實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1區(qū)別之處在于，采用的渣料為5%MgF2+40%MgCl2 +35%KC1+20%A1P，加入渣料的量為自耗電極棒重量的10%;重熔電流為800 900A，電壓為40V;其余步驟與實(shí)施例l相同。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0. 23%。
實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例1區(qū)別之處在于，采用的渣料為5%MgF2+40%MgCl2 +30%KC1+25%A1P，加入渣料的量為自耗電極棒重量的15%;重熔電流為500 600A，電壓為60V;其余步驟與實(shí)施例l相同。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0. 28%。 實(shí)施例4
本實(shí)施例與實(shí)施例1區(qū)別之處在于，采用的渣料為采用5%MgF2+50%MgCl2 +30%KC1+15%A1P，加入渣料的量為自耗電極棒重量的20%;重熔電流為500 600A，電壓為60V;其余步驟與實(shí)施例l相同。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0. 31%。
實(shí)施例5
本實(shí)施例與實(shí)施例1區(qū)別之處在于，采用的渣料為5%MgF2+40%MgCl2 +30%KCl+25% A1P0"加入渣料的量為自耗電極棒重量的5%;重熔電流為600 700A，電壓為50V;其余步驟與實(shí)施例l相同。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0. 28%。 實(shí)施例6
本實(shí)施例與實(shí)施例5區(qū)別之處在于，采用的渣料為5%MgF2+40%MgCl2 +40%KC1+15%A1P04，加入渣料的量為自耗電極棒重量的10%;重熔電流為600 700A，電壓為50V;其余步驟與實(shí)施例l相同。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0. 21%。
實(shí)施例7
本實(shí)施例與實(shí)施例5區(qū)別之處在于，采用的渣料為10%MgF2+50%MgCl2 +30%KC1+10%A1P04，加入渣料的量為自耗電極棒重量的15%;重熔電流為800 900A，電壓為45V;其余步驟與實(shí)施例l相同。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0. 25%。
實(shí)施例8
本實(shí)施例與實(shí)施例1區(qū)別之處在于，鋁合金的含鐵量為0.40%;采用的渣料 為8(^Na3AlFe+2(mAlP;加入渣料的量為自耗電極棒重量的5%;重熔電流為900 IOOOA，電壓為40V;其余步驟與實(shí)施例l相同。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0.22%。
實(shí)施例9
本實(shí)施例與實(shí)施例8區(qū)別之處在于，采用的渣料為70%Na3AlF6+30%AlP; 加入渣料的量為自耗電極棒重量的10%;重熔電流為900 1000A，電壓為40V; 其余步驟與實(shí)施例l相同。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0. 26%。
實(shí)施例10
本實(shí)施例與實(shí)施例8區(qū)別之處在于，采用的渣料為90%Na3AlF6+10%AlP; 加入渣料的量為自耗電極棒重量的15%;重熔電流為800 9000A，電壓為45V; 其余步驟與實(shí)施例l相同。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0. 25%。
實(shí)施例11
本實(shí)施例與實(shí)施例8區(qū)別之處在于，采用的渣料為70%Na3AlF6+30% A1P04;加入渣料的量為自耗電極棒重量的10%;重熔電流為600 700A，電壓為50V;
其余步驟與實(shí)施例l相同。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0. 23%。 實(shí)施例12
本實(shí)施例與實(shí)施例8區(qū)別之處在于，采用的渣料為90%Na3AlF6+10% A1P04; 加入渣料的量為自耗電極棒重量的30%;重熔電流為700 800A，電壓為55V;
其余步驟與實(shí)施例l相同。
本實(shí)施例的效果精煉后，鋁合金的鐵含量降低到0. 29%。
權(quán)利要求
1、一種去除鋁合金中雜質(zhì)鐵的方法，包括如下步驟將鋁合金澆注成自耗電極棒，將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔；熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，其特征在于，所述渣料為下列組合物中的一種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；所述組合物中的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除鋁合金中雜質(zhì)鐵的方法，其特征是，所述渣 料的加入量為自耗電極棒重量的5 15%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除鋁合金中雜質(zhì)鐵的方法，其特征是，所述渣 料，加入前烘烤至無水分和結(jié)晶水。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除鋁合金中雜質(zhì)鐵的方法，其特征是，所述電 渣重熔的電流為500 1000A，電壓為40 60V。
全文摘要
一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的去除鋁合金中雜質(zhì)鐵的方法，包括如下步驟將鋁合金澆注成自耗電極棒，將自耗電極棒放入電渣爐內(nèi)，加入渣料，進(jìn)行電渣重熔；熔煉完成后，切斷電源，冷卻，得到鋁合金，其中，所述渣料為下列組合物中的一種，所述組合物中的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)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。本發(fā)明的方法有效地降低了鋁合金中的雜質(zhì)鐵元素的含量。
文檔編號(hào)C22C1/00GK101603129SQ20091005460
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者孫寶德, 俊 王, 達(dá) 疏, 祝國(guó)梁, 沖 陳, 高建衛(wèi) 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)