CN112553467A - 低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺，工艺过程包括以下步骤：I、废杂铝的预处理：II、废杂铝的预热处理：III、再生铝的熔炼：装炉‑熔化‑扒渣‑搅拌‑静置‑取样‑调整成分‑除气精炼‑扒渣‑精炼变质‑铸造。本发明使用废铝作为原材料进行铝合金再生循环利用，整个生产工艺降低生产成本和增加收入、节约能源与减少铝的烧损、减少温室气体和有毒气体环保达标排放、提高了铝合金品质等。本设计具有较低的生产成本，提高了废铝的使用价值，生产的再生铝合金具有塑性好等优点，提高了生产效率，降低了部分设备的闲置空闲时间，推动了再生铝的工艺的进一步探索和发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种再生铝合金生产的工艺，尤其涉及一种低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺。
背景技术
目前全世界每年的再生铝产量约占原铝产量的三分之一以上。再生铝生产是对废弃资源的重新利用，具有极大的环保价值，世界各国都鼓励再生铝的研发和利用。但是，由于再生铝的成分复杂，除杂难度高，加工过程容易产生废气和粉尘污染。再生铝合金废料国内外产量很大，是需要循环利用的。目前，对于再生铝合金的循环利用的技术还相对不成熟，传统的铝合金废料的循环利用在破碎、分选、除尘废弃环保方面、整个工艺的生产效率方面，均存在着诸多的不足，导致铝合金废料利用率低，生产产品纯度不达标，并且会产生大量的废气和废尘，造成大气的污染。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺，工艺过程包括以下步骤：
I、废杂铝的预处理：将铝废料破碎形成再生铝料块，并进行筛选，利用磁选法分选出磁性废料，采用传送带的十字交叉法，传送带上的再生铝料块沿横向运动，当进入磁场之后废钢铁被吸起而离开横向皮带，立即被纵向带带走，运转的纵向皮带离开磁场之后，废钢铁失去引力而自动落地并被集中起来；
II、废杂铝的预热处理：将经过除杂的再生铝料块称重，并输送入预热炉中，进行再生铝料块的预热、表面脱漆、脱膜和废气处理，得到纯净铝料块；
III、再生铝的熔炼：装炉-熔化-扒渣-搅拌-静置-取样-调整成分-除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造；
其中，装炉：在熔炉的炉底铺一层铝锭，放入易燃损料，再压上铝锭，按照先大后小，先重后轻，先厚后薄的投料次序进行投料；
取样-调整成分：对铝液进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素或中间合金；铝液流入到熔炉中，将补加元素金属和中间合金溶解于铝液中，充分扩散吸收得到铝熔体；
除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造：用钟罩压入Al-RE合金、金属镁、过量金属镁和金属锌，至全部物料熔化，然后升温至790±10℃，利用氩气作为精炼气体，进行炉内精炼，至铝熔体中氩气重量含量小于0.15mL/100g铝熔体时停止，精炼时间为25-30min，精炼后扒渣；采用稀土复合变质剂进行变质处理，稀土复合变质剂的用量为再生纯净铝料块总重量的1.6-2.0％，然后静置10-15min；浇注成锭。
进一步地，按照质量百分比，再生铝合金的元素组成为：Si：0.5-0.8，Fe：0.6-0.8，Mg：0.45-0.65，Mn：0.13-0.2，Cr：0.04-0.15，Ti:0.10-0.15，稀土元素：1.6-2.0，Cu≤0.5，Zn≤0.3，余量为Al和不可避免的杂质元素。
进一步地，熔化-扒渣-搅拌-静置：将熔炉温度升高至650-750℃，纯净铝料块在炉内熔化；继续升高炉内温度至760-790℃，边搅拌加入除镁熔剂，搅拌15min，静置8-10min后再次搅拌，循环搅拌-静置不少于3次，然后扒除铝液表面浮渣；将熔炼炉内的铝液排至静置炉内，降低铝液温度至730-760℃，静置30min。
进一步地，废杂铝的预处理中，大块的废料要经过破碎之后才能进入磁选工艺；对于分选出的难拆解的铝和钢铁的结合件，处理办法是在熔化炉中加热，使铝熔化后扒出废钢铁。
进一步地，精炼变质步骤中采用氩气喷粉工艺进行变质处理，稀土复合变质剂包括镧、钇。
本发明使用废铝作为原材料进行铝合金再生循环利用，整个生产工艺降低生产成本和增加收入、节约能源与减少铝的烧损、减少温室气体和有毒气体环保达标排放、提高了铝合金品质等。本设计具有较低的生产成本，提高了废铝的使用价值，生产的再生铝合金具有塑性好等优点，提高了生产效率，降低了部分设备的闲置空闲时间，推动了再生铝的工艺的进一步探索和发展。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺，工艺过程包括以下步骤：
I、废杂铝的预处理：将铝废料破碎形成再生铝料块，并进行筛选，利用磁选法分选出磁性废料，采用传送带的十字交叉法，传送带上的再生铝料块沿横向运动，当进入磁场之后废钢铁被吸起而离开横向皮带，立即被纵向带带走，运转的纵向皮带离开磁场之后，废钢铁失去引力而自动落地并被集中起来；
II、废杂铝的预热处理：将经过除杂的再生铝料块称重，并输送入预热炉中，进行再生铝料块的预热、表面脱漆、脱膜和废气处理，得到纯净铝料块；
III、再生铝的熔炼：装炉-熔化-扒渣-搅拌-静置-取样-调整成分-除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造；
其中，装炉：在熔炉的炉底铺一层铝锭，放入易燃损料，再压上铝锭，按照先大后小，先重后轻，先厚后薄的投料次序进行投料；
取样-调整成分：对铝液进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素或中间合金；铝液流入到熔炉中，将补加元素金属和中间合金溶解于铝液中，充分扩散吸收得到铝熔体；
除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造：用钟罩压入Al-RE合金、金属镁、过量金属镁和金属锌，至全部物料熔化，然后升温至790±10℃，利用氩气作为精炼气体，进行炉内精炼，至铝熔体中氩气重量含量小于0.15mL/100g铝熔体时停止，精炼时间为25-30min，精炼后扒渣；采用稀土复合变质剂进行变质处理，稀土复合变质剂的用量为再生纯净铝料块总重量的1.6-2.0％，然后静置10-15min；浇注成锭。
按照质量百分比，再生铝合金的元素组成为：Si：0.5-0.8，Fe：0.6-0.8，Mg：0.45-0.65，Mn：0.13-0.2，Cr：0.04-0.15，Ti:0.10-0.15，稀土元素：1.6-2.0，Cu≤0.5，Zn≤0.3，余量为Al和不可避免的杂质元素。
熔化-扒渣-搅拌-静置：将熔炉温度升高至650-750℃，纯净铝料块在炉内熔化；继续升高炉内温度至760-790℃，边搅拌加入除镁熔剂，搅拌15min，静置8-10min后再次搅拌，循环搅拌-静置不少于3次，然后扒除铝液表面浮渣；将熔炼炉内的铝液排至静置炉内，降低铝液温度至730-760℃，静置30min。
废杂铝的预处理中，大块的废料要经过破碎之后才能进入磁选工艺；对于分选出的难拆解的铝和钢铁的结合件，处理办法是在熔化炉中加热，使铝熔化后扒出废钢铁。
精炼变质步骤中采用氩气喷粉工艺进行变质处理，稀土复合变质剂包括镧、钇。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺，工艺过程包括以下步骤：
I、废杂铝的预处理：将铝废料破碎形成再生铝料块，并进行筛选，利用磁选法分选出磁性废料，采用传送带的十字交叉法，传送带上的再生铝料块沿横向运动，当进入磁场之后废钢铁被吸起而离开横向皮带，立即被纵向带带走，运转的纵向皮带离开磁场之后，废钢铁失去引力而自动落地并被集中起来；废杂铝的预处理中，大块的废料要经过破碎之后才能进入磁选工艺；对于分选出的难拆解的铝和钢铁的结合件，处理办法是在熔化炉中加热，使铝熔化后扒出废钢铁。
II、废杂铝的预热处理：将经过除杂的再生铝料块称重，并输送入预热炉中，进行再生铝料块的预热、表面脱漆、脱膜和废气处理，得到纯净铝料块；
III、再生铝的熔炼：装炉-熔化-扒渣-搅拌-静置-取样-调整成分-除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造；
其中，装炉：在熔炉的炉底铺一层铝锭，放入易燃损料，再压上铝锭，按照先大后小，先重后轻，先厚后薄的投料次序进行投料；
取样-调整成分：对铝液进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素或中间合金；铝液流入到熔炉中，将补加元素金属和中间合金溶解于铝液中，充分扩散吸收得到铝熔体；
熔化-扒渣-搅拌-静置：将熔炉温度升高至650℃，纯净铝料块在炉内熔化；继续升高炉内温度至760℃，边搅拌加入除镁熔剂，搅拌15min，静置8min后再次搅拌，循环搅拌-静置不少于3次，然后扒除铝液表面浮渣；将熔炼炉内的铝液排至静置炉内，降低铝液温度至730℃，静置30min。
除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造：用钟罩压入Al-RE合金、金属镁、过量金属镁和金属锌，至全部物料熔化，然后升温至790℃，利用氩气作为精炼气体，进行炉内精炼，至铝熔体中氩气重量含量小于0.15mL/100g铝熔体时停止，精炼时间为25min，精炼后扒渣；采用稀土复合变质剂进行变质处理，稀土复合变质剂的用量为再生纯净铝料块总重量的1.6％，然后静置10min；浇注成锭。精炼变质步骤中采用氩气喷粉工艺进行变质处理，稀土复合变质剂包括镧、钇。
本实施例中，按照质量百分比，再生铝合金的元素组成为：Si：0.5，Fe：0.6，Mg：0.45，Mn：0.13，Cr：0.04，Ti:0.10，稀土元素：1.6，Cu：0.15，Zn：0.13，余量为Al和不可避免的杂质元素。
实施例2
低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺，工艺过程包括以下步骤：
I、废杂铝的预处理：将铝废料破碎形成再生铝料块，并进行筛选，利用磁选法分选出磁性废料，采用传送带的十字交叉法，传送带上的再生铝料块沿横向运动，当进入磁场之后废钢铁被吸起而离开横向皮带，立即被纵向带带走，运转的纵向皮带离开磁场之后，废钢铁失去引力而自动落地并被集中起来；废杂铝的预处理中，大块的废料要经过破碎之后才能进入磁选工艺；对于分选出的难拆解的铝和钢铁的结合件，处理办法是在熔化炉中加热，使铝熔化后扒出废钢铁。
II、废杂铝的预热处理：将经过除杂的再生铝料块称重，并输送入预热炉中，进行再生铝料块的预热、表面脱漆、脱膜和废气处理，得到纯净铝料块；
III、再生铝的熔炼：装炉-熔化-扒渣-搅拌-静置-取样-调整成分-除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造；
其中，装炉：在熔炉的炉底铺一层铝锭，放入易燃损料，再压上铝锭，按照先大后小，先重后轻，先厚后薄的投料次序进行投料；
取样-调整成分：对铝液进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素或中间合金；铝液流入到熔炉中，将补加元素金属和中间合金溶解于铝液中，充分扩散吸收得到铝熔体；
熔化-扒渣-搅拌-静置：将熔炉温度升高至750℃，纯净铝料块在炉内熔化；继续升高炉内温度至790℃，边搅拌加入除镁熔剂，搅拌15min，静置10min后再次搅拌，循环搅拌-静置不少于3次，然后扒除铝液表面浮渣；将熔炼炉内的铝液排至静置炉内，降低铝液温度至760℃，静置30min。
除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造：用钟罩压入Al-RE合金、金属镁、过量金属镁和金属锌，至全部物料熔化，然后升温至800℃，利用氩气作为精炼气体，进行炉内精炼，至铝熔体中氩气重量含量小于0.15mL/100g铝熔体时停止，精炼时间为30min，精炼后扒渣；采用稀土复合变质剂进行变质处理，稀土复合变质剂的用量为再生纯净铝料块总重量的2.0％，然后静置15min；浇注成锭。精炼变质步骤中采用氩气喷粉工艺进行变质处理，稀土复合变质剂包括镧、钇。
本实施例中，按照质量百分比，再生铝合金的元素组成为：Si：0.8，Fe：0.8，Mg：0.65，Mn：0.2，Cr：0.15，Ti:0.15，稀土元素：2.0，Cu：0.5，Zn：0.3，余量为Al和不可避免的杂质元素。
实施例3
低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺，工艺过程包括以下步骤：
I、废杂铝的预处理：将铝废料破碎形成再生铝料块，并进行筛选，利用磁选法分选出磁性废料，采用传送带的十字交叉法，传送带上的再生铝料块沿横向运动，当进入磁场之后废钢铁被吸起而离开横向皮带，立即被纵向带带走，运转的纵向皮带离开磁场之后，废钢铁失去引力而自动落地并被集中起来；废杂铝的预处理中，大块的废料要经过破碎之后才能进入磁选工艺；对于分选出的难拆解的铝和钢铁的结合件，处理办法是在熔化炉中加热，使铝熔化后扒出废钢铁。
II、废杂铝的预热处理：将经过除杂的再生铝料块称重，并输送入预热炉中，进行再生铝料块的预热、表面脱漆、脱膜和废气处理，得到纯净铝料块；
III、再生铝的熔炼：装炉-熔化-扒渣-搅拌-静置-取样-调整成分-除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造；
其中，装炉：在熔炉的炉底铺一层铝锭，放入易燃损料，再压上铝锭，按照先大后小，先重后轻，先厚后薄的投料次序进行投料；
取样-调整成分：对铝液进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素或中间合金；铝液流入到熔炉中，将补加元素金属和中间合金溶解于铝液中，充分扩散吸收得到铝熔体；
熔化-扒渣-搅拌-静置：将熔炉温度升高至700℃，纯净铝料块在炉内熔化；继续升高炉内温度至775℃，边搅拌加入除镁熔剂，搅拌15min，静置9min后再次搅拌，循环搅拌-静置不少于3次，然后扒除铝液表面浮渣；将熔炼炉内的铝液排至静置炉内，降低铝液温度至745℃，静置30min。
除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造：用钟罩压入Al-RE合金、金属镁、过量金属镁和金属锌，至全部物料熔化，然后升温至795℃，利用氩气作为精炼气体，进行炉内精炼，至铝熔体中氩气重量含量小于0.15mL/100g铝熔体时停止，精炼时间为28min，精炼后扒渣；采用稀土复合变质剂进行变质处理，稀土复合变质剂的用量为再生纯净铝料块总重量的1.8％，然后静置13min；浇注成锭。精炼变质步骤中采用氩气喷粉工艺进行变质处理，稀土复合变质剂包括镧、钇。
本实施例中，按照质量百分比，再生铝合金的元素组成为：Si：0.7，Fe：0.7，Mg：0.55，Mn：0.16，Cr：0.10，Ti:0.12，稀土元素：1.8，Cu：0.3，Zn：0.2，余量为Al和不可避免的杂质元素。
性能测试
根据GB/T1173-1995《铸造铝合金》及GB/T8733-2007《铸造铝合金锭》中的测试方法，对本实施例生产的铝合金产品进行性能测试，测试过程中采用6082铝合金作为对照组进行对比测试，得到如下测试数据：
表1：本实施例与对照组铝合金机械性能测试结果
通过分析以上实验数据发现，本实施例提供的再生铝合金的抗拉强度、屈服强度、硬度和伸长率等机械性能与对照组6082铝合金的性能近似，因此，本实施例提供的再生铝纯度达标，可以放心使用。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺，其特征在于：所述工艺过程包括以下步骤：
I、废杂铝的预处理：将铝废料破碎形成再生铝料块，并进行筛选，利用磁选法分选出磁性废料，采用传送带的十字交叉法，传送带上的再生铝料块沿横向运动，当进入磁场之后废钢铁被吸起而离开横向皮带，立即被纵向带带走，运转的纵向皮带离开磁场之后，废钢铁失去引力而自动落地并被集中起来；
II、废杂铝的预热处理：将经过除杂的再生铝料块称重，并输送入预热炉中，进行再生铝料块的预热、表面脱漆、脱膜和废气处理，得到纯净铝料块；
III、再生铝的熔炼：装炉-熔化-扒渣-搅拌-静置-取样-调整成分-除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造；
其中，装炉：在熔炉的炉底铺一层铝锭，放入易燃损料，再压上铝锭，按照先大后小，先重后轻，先厚后薄的投料次序进行投料；
取样-调整成分：对铝液进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素或中间合金；铝液流入到熔炉中，将补加元素金属和中间合金溶解于铝液中，充分扩散吸收得到铝熔体；
除气精炼-扒渣-精炼变质-铸造：用钟罩压入Al-RE合金、金属镁、过量金属镁和金属锌，至全部物料熔化，然后升温至790±10℃，利用氩气作为精炼气体，进行炉内精炼，至铝熔体中氩气重量含量小于0.15mL/100g铝熔体时停止，精炼时间为25-30min，精炼后扒渣；采用稀土复合变质剂进行变质处理，稀土复合变质剂的用量为再生纯净铝料块总重量的1.6-2.0％，然后静置10-15min；浇注成锭。
2.根据权利要求1所述的低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺，其特征在于：按照质量百分比，再生铝合金的元素组成为：Si：0.5-0.8，Fe：0.6-0.8，Mg：0.45-0.65，Mn：0.13-0.2，Cr：0.04-0.15，Ti:0.10-0.15，稀土元素：1.6-2.0，Cu≤0.5，Zn≤0.3，余量为Al和不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求2所述的低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺，其特征在于：所述熔化-扒渣-搅拌-静置：将熔炉温度升高至650-750℃，纯净铝料块在炉内熔化；继续升高炉内温度至760-790℃，边搅拌加入除镁熔剂，搅拌15min，静置8-10min后再次搅拌，循环搅拌-静置不少于3次，然后扒除铝液表面浮渣；将熔炼炉内的铝液排至静置炉内，降低铝液温度至730-760℃，静置30min。
4.根据权利要求3所述的低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺，其特征在于：所述废杂铝的预处理中，大块的废料要经过破碎之后才能进入磁选工艺；对于分选出的难拆解的铝和钢铁的结合件，处理办法是在熔化炉中加热，使铝熔化后扒出废钢铁。
5.根据权利要求4所述的低Zn低Cu类再生铝合金生产的工艺，其特征在于：所述精炼变质步骤中采用氩气喷粉工艺进行变质处理，所述稀土复合变质剂包括镧、钇。
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