[发明专利]对铝合金熔体进行降铁处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及轻金属材料技术及其冶金技术领域，特别涉及一种对铝合金熔体进行降铁处理的方法。

背景技术

近年来，铝及铝合金在工业生产中的用量越来越高，对其性能的要求也越来越高。但是，铝的生产、熔炼过程使用的坩埚、熔炼工具，以及在加工过程中使用的铸型等，都会导致铝合金铁含量的增加。另外，废铝的回收利用也容易得到高杂质铁的铝合金。当铝合金的的铁元素超过了一定的范围，会使铝合金性能降低，只能降级使用，造成很大的浪费。其主要原因在于，这些过量的杂质铁元素容易和铝合金的其它元素生成富铁相，这些富铁相会严重割裂基体组织的连续性，从而大大地降低铝合金力学性能；另外，铝与氧的亲和力强，但铝与铁的电位差较大，所以过量的铁会降低铝合金的抗蚀性；最后，过量的铁还会导致铝合金线膨胀系数和导热系数降低。因此，进一步提高铝合金的性能指标，降低铝合金杂质铁元素的影响成为了困扰铝生产和制造企业的一个大难题。

目前，国内铝生产企业几乎都是通过被动添加纯铝锭的方法来调降铝合金熔体中的有害元素含量，使其满足铝锭标准要求。但当生产铝的量较大时，添加纯铝的比例用量必然会很高，这带来生产成本明显增加，最终导致铝产品缺乏市场竞争力。因此，开发经济高效主动降铁方法，是获得成本优势的关键。

对于铝合金主动降铁技术，国内外研究较多的是富铁相析出法。其原理是：向铝合金熔体中添加过量的Mn，Cr等金属元素，令其在液相线温区与熔体中的铁结合，形成并析出初生富铁α-Al₁₅(Fe,Mn)₃Si₂、α-Al₁₅(Fe,Mn,Cr)₃Si₂等金属间化合物相（俗称渣相），然后利用其与熔体的物理特性差异，通过重力沉降、过滤、电磁分离、离心分离等手段，将其从熔体中分离出来，达到主动降铁的目的。该法虽能降铁，但也存在以下局限：1）为了析出富铁相，需要加入过量降铁元素，而这些元素残留在熔体中，对铸件组织性能产生不利影响；2）形成的富铁相与熔体浸润，难以及时、有效、经济地分离；3）添加的降铁元素普遍成本较高。

此外，山东铝业股份有限公司开发出“铝合金除铁熔剂”，参见专利申请号：0610069093.9，该熔剂含有硼化物，硼化物与铁形成Fe₂B，后者通过自然沉降或富余熔剂吸附等方法从铝合金熔体中分离出来，最终达到降铁的目的。但该方法会因硼化物价格较高、高温粘度大、易结块上浮，降铁反应动力学条件差等一系列问题，导致技术经济效果不理想而无法投入产业化应用。上海交通大学开发出“去除铝合金杂质铁的方法”，参见专利申请号：0910064601.X，该方法将铝合金浇注成自耗电极棒，将电极板放入电渣炉内，加入渣料，进行电渣精练，渣料中含有磷化物，电渣精练中形成磷化铁存在渣料熔剂中，从而降低铁元素的含量。但这种方法使用的渣料量较多（为自耗电极棒重量的5~15%），工艺复杂，不能实现连续大批量生产。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种新的对铝合金熔体进行降铁处理的方法。这种方法工艺简单，不会引进新的杂质元素，降铁效果好，成本低，能够实现对铝合金熔体进行连续大批量的降铁处理。

本发明的解决方案是这样的：

一种对铝合金熔体进行降铁处理的方法，包括步骤：

（1）制取气态硫步骤：将固态硫通过质量控制装置加入到密封的气化室内，加热气化得到气态硫；

（2）制取反应净化气体步骤：将气态硫与惰性载流体通过流量控制装置通往密封化室内进行混合，制取得到反应净化气体；

（3）、降铁处理步骤：将反应净化气体吹入铝合金熔体进行降铁处理。

更具体的技术方案还包括：所述制取气态硫步骤中，所采用的固态硫为沉降硫或升华硫，形状为粉末或块状。

进一步的：所述制取气态硫步骤中，硫加入量为处理铝合金质量的0.01~10%。

进一步的：所述制取气态硫步骤中，所采用固态硫质量控制装置为螺旋进料装置或者气体进料装置。

进一步的：所述制取气态硫步骤中，所述密封气化室加热的温度为200~500℃，加热的方式为铝合金熔炼、保温、精练设备自身的加热系统，或者通过外部热源为电阻加热、感应加热、工业微波加热的一种或者多种。