[发明专利]铝合金废料熔体中Fe元素的沉降分离方法

说明书

本发明揭示了一种铝合金废料熔体中Fe元素的沉降分离方法，其通过将铝合金废料在电阻炉内熔炼后，向铝合金熔体中按与Fe元素一定的质量比例加入Mn、Cr和V元素，熔解后使熔体在一定温度区间内缓冷，随后对熔体进行搅拌和吹气处理，最后使熔体在一定温度下静置一定时间后，完成Fe元素在铝合金熔体中的沉降过程。本发明能有效提高铝合金熔体中Fe元素的沉降速度，并提高Fe元素熔体中的分离效率。

技术领域

本发明涉及铝合金熔体净化领域，尤其涉及一种铝合金废料中Fe元素的沉降分离方法。

背景技术

目前，再生铝合金(铝合金废料)已经成为铝合金工业生产中不可或缺的组成部分，再生铝合金显能著降低铝合金的工业生产成本，具有非常大的应用潜力。但目前再生铝的工业生产中仍然存在很多问题，最主要的问题之一是杂质成分难以有效控制，导致再生铝合金只能降级使用，严重限制了铝合金废料的再回收利用。

其中Fe元素作为铝合金中最常见的杂质元素，在铝合金中含量较高时形成的β-Al₅FeSi脆性相会对性能产生严重的危害。针对Fe元素含量超标的问题，目前常用的手段是对合金进行变形，细化杂质相，消除杂质相的不利影响，如中国专利201410561656.0、名称为“一种固态再生铝合金及其制备方法”中所公开的方法。或在铝合金中添加Mn元素，使含Fe相的形貌由粗大针状转变为颗粒状，减轻Fe元素的有害作用，如中国专利201910018754.2、名称为“一种复合变质剂及再生铸造铝合金的复合变质方法”中所公开的方法；加Mn使含Fe相转变的处理手段虽然能减轻β-Fe相的不利影响，但颗粒状含Fe相的形貌和尺寸仍难以控制，粗大的颗粒状含Fe相仍然对合金十分不利，并不能满足所有铝合金的使用要求。另外，变形手段减轻含Fe相的不利影响，但增加了铝合金的加工工序和产能消耗，也不利于工业生产应用。

所以，目前的研究方向已经越来越注重Fe元素从熔体中的完全去除，而不仅仅是含Fe相的形貌转变。重力沉降作为熔体中自然发生的过程，可以将铝合金熔体中的重元素，例如Fe，V，Ti等发生自然沉降，从而从熔体中分离，但对于Fe元素而言，在熔体中的重力沉降分离的效果低，通常需要3～5小时才可以发生明显的沉降过程。因此，如何提高铝合金熔体中Fe元素的沉降效果，进而达到提高铝合金中Fe元素的分离效率是行业中有待于解决的问题。

发明内容

针对目前铝合金废料中Fe元素分离技术存在的缺陷和不足，本发明提出一种铝合金废料熔体中Fe元素的沉降分离方法，以提高铝合金废料中Fe元素的沉降效果，促进Fe元素在铝合金废料中的分离效率。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种铝合金废料熔体中Fe元素的沉降分离方法，包括以下步骤：

S1、取样测定铝合金废料中Fe元素的含量，回收后进行熔炼，将熔体温度控制在700～820℃；

S2、根据铝合金废料中Fe元素含量，按照Mn与Fe、Cr与Fe、V与Fe一定的质量比例向熔体中添加Mn、Cr和V元素；

S3、待添加的Mn、Cr和V元素全部熔解后，使熔体在780～850℃时保温30～75min；

S4、保温完成后使熔体降温至590～700℃保温30～90min；

S5、对保温后的熔体使用搅拌头进行熔体搅拌，同时对搅拌中的熔体进行通气处理；

S6、搅拌通气完成后使熔体在590～750℃下保温静置10～60min。

优选地，步骤S2中添加的Mn元素与Fe元素的质量比例为1～5。

优选地，步骤S2中添加的Cr元素与Fe元素的质量比例0.5～4。

优选地，步骤S2中添加的V元素与Fe元素的质量比例0.2～4。

优选地，步骤S4中，熔体的降温速率为0.1～1℃/min。