CN112708792A - 利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法 - Google Patents

利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法，包括以下制备过程：选取6系铝合金废料及高镁5系铝合金废料；分别将6系铝合金废料及高镁5系铝合金废料按着1∶1的重量比进行装炉，所述6系铝合金废料与高镁5系铝合金废料的总量为熔炼炉容积的80％；升温熔化，待铝合金废料熔化后进行适当搅拌，当炉料在熔池中已充分熔化并且熔体温度达到熔炼温度时扒除熔体表面漂浮的大量氧化渣；待扒渣彻底后再经过取样检测、成分调整、精炼、静置、铸造后得到中镁5系铝合金铸锭；本发明具有生产效率高、工艺简单的优点。

Description

利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法
技术领域
本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法。
背景技术
随着我国铝加工行业的迅猛发展，铝加工制品的生产量日益庞大，其应用领域也越来越宽，然而同时铝合金废料量也越来越多；同时，随着铝合金市场需求的不断增长，造成铝土矿资源供应不足，必须发展再生铝产业，将铝合金废料进行处理后作为再生资源制备目标铝合金料。
例如申请号为201310018088.5，名称为一种由废杂铝再生目标成分铝合金的方法，公开了将废杂铝经磁铁除铁、除水除油脱漆处理、熔炼、检测铝液成分、根据检测结果与目标铝合金成分进行对比、添加或去除杂质元素种类和数量后调整成分结束后得到目标成分铝合金，该方法是先确定以目标铝合金成分，再将废杂铝处理后进行熔炼、检测、计算调整添加单个元素的量，从而使得生产的工序较为繁杂，生产效率低下。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种生产效率高、工艺简单的利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法。
本发明的技术方案根据下：
一种利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法，包括以下制备过程：
S1、原材料的选择，选取6系铝合金废料及高镁5系铝合金废料；
S2、装炉，将6系铝合金废料和高镁5系铝合金废料按着1∶1的重量比添加到熔炼炉中，所述6系铝合金废料与高镁5系铝合金废料的总量为熔炼炉容积的80％；
S3、熔炼，对熔炼炉进行加热，待铝合金废料熔化后进行搅拌，并保持铝合金熔液的温度在690-760℃之间；
S4、扒渣，在熔炼过程中，当炉料在熔池中已充分熔化并且熔体温度达到熔炼温度时扒除熔体表面漂浮的大量氧化渣，根据实际生产需要，进行至少一次扒渣，保证扒渣彻底：
S5、取样检测，待步骤S4中的铝合金熔液充分扒渣及搅拌均匀后，取少量铝合金熔液利用光谱仪进行快速化学成分分析；
S6、成分调整，根据步骤S5的检测结果来调整合金中的Mg元素的百分比含量，直至获得符合目标Mg含量要求的中镁铝合金熔液；
S7、将步骤S6得到的中镁铝合金熔液经过精炼、静置、铸造后得到中镁铝合金铸锭。
进一步，所述中镁铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成，Si≤0.50％，Fe≤0.50％，Cu≤0.30％，Mn≤0.35％，Mg 2.40-3.0％，Cr≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.1％，Al及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％。
进一步，所述6系铝合金废料中的化学成分主要是6061铝合金，其Mg含量为0.80-1.20％；所述高镁5系铝合金废料主要是5083或5182铝合金，其Mg含量为4.0-5.0％。
进一步，所述步骤S6中成分调整的具体过程如下：
(1)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量低于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加高镁5系铝合金废料，以提高铝液中Mg元素的百分比；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(2)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量高于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加6系铝合金废料；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(3)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量等于目标中镁合金中的Mg含量时，则无需调整，进入步骤S7即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明直接以6系铝合金废料和高镁5系铝合金废料为原料，按1∶1的比例直接熔炼后获得机械性能符合要求的中镁5系铝合金，因此最终获得中镁5系铝合金的各金属元素的含量接近两种铝合金废料中各金属元素百分含量的一半，在熔炼过程中无需经过复杂的计算来调整各元素的含量以生成目标铝合金，而仅需根据检测的Mg的含量添加6系铝合金废料或高镁5系铝合金废料即可，充分的简化了生产过程，提高了生产效率，对废旧的6系铝合金废料和5系铝合金废料进行回收利用，做到废旧材料的二次利用，避免资源的浪费。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
S1、原材料的选择，选取6系铝合金废料及高镁5系铝合金废料；
S2、装炉，将6系铝合金废料和高镁5系铝合金废料按着1∶1的重量比添加到熔炼炉中，所述6系铝合金废料与高镁5系铝合金废料的总量为熔炼炉容积的80％；
S3、熔炼，对熔炼炉进行加热，待铝合金废料熔化后进行搅拌，并保持铝合金熔液的温度在690-760℃之间；
S4、扒渣，在熔炼过程中，当炉料在熔池中已充分熔化并且熔体温度达到熔炼温度时扒除熔体表面漂浮的大量氧化渣，根据实际生产需要，进行至少一次扒渣，保证扒渣彻底：
S5、取样检测，待步骤S4中的铝合金熔液充分扒渣及搅拌均匀后，取少量铝合金熔液利用光谱仪进行快速化学成分分析；
S6、成分调整，根据步骤S5的检测结果来调整合金中的Mg元素的百分比含量，直至获得符合目标Mg含量要求的中镁铝合金熔液；
S7、将步骤S6得到的中镁铝合金熔液经过精炼、静置、铸造后得到中镁铝合金铸锭。
本实施中，所述步骤S6中成分调整的具体过程如下：
(1)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量低于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加高镁5系铝合金废料，以提高铝液中Mg元素的百分比；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(2)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量高于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加6系铝合金废料；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(3)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量等于目标中镁合金中的Mg含量时，则无需调整，进入步骤S7即可。
本实施中，所述中镁铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成，Si≤0.50％，Fe≤0.50％，Cu≤0.30％，Mn≤0.35％，Mg 2.40-3.0％，Cr≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.1％，AI及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％。
本实施例中，所述6系铝合金废料中主要金属元素含量为Si 0.40-0.80％，Cu0.15-0.40％，Mg 0.80-1.20％，所述6系铝合金废料主要为6061铝合金；所述高镁5系铝合金废料中主要金属元素含量为Si≤0.40％，Cu≤0.15％，Mg 4.0-5.0％，所述高镁5系铝合金废料主要为5083或5182铝合金。
实施例2
一种利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法，包括以下制备过程：
S1、原材料的选择，选取6系铝合金废料及高镁5系铝合金废料；
S2、装炉，将6系铝合金废料和高镁5系铝合金废料按着1∶1的重量比添加到熔炼炉中，所述6系铝合金废料与高镁5系铝合金废料的总量为熔炼炉容积的80％；
S3、熔炼，对熔炼炉进行加热，待铝合金废料熔化后进行搅拌，并保持铝合金熔液的温度在690-760℃之间；
S4、扒渣，在熔炼过程中，当炉料在熔池中已充分熔化并且熔体温度达到熔炼温度时扒除熔体表面漂浮的大量氧化渣，根据实际生产需要，进行至少一次扒渣，保证扒渣彻底：
S5、取样检测，待步骤S4中的铝合金熔液充分扒渣及搅拌均匀后，取少量铝合金熔液利用光谱仪进行快速化学成分分析；
S6、成分调整，根据步骤S5的检测结果来调整合金中的Mg元素的百分比含量，直至获得符合目标Mg含量要求的中镁铝合金熔液；
S7、将步骤S6得到的中镁铝合金熔液经过精炼、静置、铸造后得到中镁铝合金铸锭。
本实施例中，所述步骤S6中成分调整的具体过程如下：
(1)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量低于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加高镁5系铝合金废料，以提高铝液中Mg元素的百分比；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(2)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量高于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加6系铝合金废料；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(3)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量等于目标中镁合金中的Mg含量时，则无需调整，进入步骤S7即可。
本实施中，所述中镁铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成，Si 0.379％，Fe0.459％，Cu 0.153％，Mn 0.229％，Mg 2.788％，Cr 0.099％，Zn 0.111％，Ti 0.028％，AL及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％。
本实施例中，所述6系铝合金废料中主要金属元素含量为Si 0.40-0.80％，Cu0.15-0.40％，Mg 0.80-1.20％，所述6系铝合金废料主要为6061铝合金；所述高镁5系铝合金废料中主要金属元素含量为Si≤0.40％，Cu≤0.15％，Mg 4.0-5.0％，所述高镁5系铝合金废料主要为5083或5182铝合金。
实施例3
一种利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法，包括以下制备过程：
S1、原材料的选择，选取6系铝合金废料及高镁5系铝合金废料；
S2、装炉，将6系铝合金废料和高镁5系铝合金废料按着1∶1的重量比添加到熔炼炉中，所述6系铝合金废料与高镁5系铝合金废料的总量为熔炼炉容积的80％；
S3、熔炼，对熔炼炉进行加热，待铝合金废料熔化后进行搅拌，并保持铝合金熔液的温度在690-760℃之间；
S4、扒渣，在熔炼过程中，当炉料在熔池中已充分熔化并且熔体温度达到熔炼温度时扒除熔体表面漂浮的大量氧化渣，根据实际生产需要，进行至少一次扒渣，保证扒渣彻底：
S5、取样检测，待步骤S4中的铝合金熔液充分扒渣及搅拌均匀后，取少量铝合金熔液利用光谱仪进行快速化学成分分析；
S6、成分调整，根据步骤S5的检测结果来调整合金中的Mg元素的百分比含量，直至获得符合目标Mg含量要求的中镁铝合金熔液；
S7、将步骤S6得到的中镁铝合金熔液经过精炼、静置、铸造后得到中镁铝合金铸锭。
本实施例中，所述步骤S6中成分调整的具体过程如下：
(1)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量低于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加高镁5系铝合金废料，以提高铝液中Mg元素的百分比；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(2)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量高于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加6系铝合金废料；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(3)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量等于目标中镁合金中的Mg含量时，则无需调整，进入步骤S7即可。
本实施中，所述中镁铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成，Si 0.40％，Fe0.49％，Cu 0.155％，Mn 0.184％，Mg 2.674％，Cr 0.097％，Zn 0.105％，Ti 0.029％，AL及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％。
本实施例中，所述6系铝合金废料中主要金属元素含量为Si 0.40-0.80％，Cu0.15-0.40％，Mg 0.80-1.20％，所述6系铝合金废料主要为6061铝合金；所述高镁5系铝合金废料中主要金属元素含量为Si≤0.40％，Cu≤0.15％，Mg 4.0-5.0％，所述高镁5系铝合金废料主要为5083或5182铝合金。
实施例4
一种利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法，包括以下制备过程：
S1、原材料的选择，选取6系铝合金废料及高镁5系铝合金废料；
S2、装炉，将6系铝合金废料和高镁5系铝合金废料按着1∶1的重量比添加到熔炼炉中，所述6系铝合金废料与高镁5系铝合金废料的总量为熔炼炉容积的80％；
S3、熔炼，对熔炼炉进行加热，待铝合金废料熔化后进行搅拌，并保持铝合金熔液的温度在690-760℃之间；
S4、扒渣，在熔炼过程中，当炉料在熔池中已充分熔化并且熔体温度达到熔炼温度时扒除熔体表面漂浮的大量氧化渣，根据实际生产需要，进行至少一次扒渣，保证扒渣彻底：
S5、取样检测，待步骤S4中的铝合金熔液充分扒渣及搅拌均匀后，取少量铝合金熔液利用光谱仪进行快速化学成分分析；
S6、成分调整，根据步骤S5的检测结果来调整合金中的Mg元素的百分比含量，直至获得符合目标Mg含量要求的中镁铝合金熔液；
S7、将步骤S6得到的中镁铝合金熔液经过精炼、静置、铸造后得到中镁铝合金铸锭。
本实施中，所述6系铝合金废料中的化学成分主要是6061铝合金，其Mg含量为0.80-1.20％；所述高镁5系铝合金废料主要是5083或5182铝合金，其Mg含量为4.0-5.0％。
进一步，所述步骤S6中成分调整的具体过程如下：
(1)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量低于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加高镁5系铝合金废料，以提高铝液中Mg元素的百分比；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(2)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量高于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加6系铝合金废料；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(3)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量等于目标中镁合金中的Mg含量时，则无需调整，进入步骤S7即可。
本实施中，所述中镁铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成，Si 0.482％，Fe0.453％，Cu 0.186％，Mn 0.189％，Mg2.665％，Cr 0.1％，Zn 0.155％，Ti 0.026％，AL及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％。
本实施例中，所述6系铝合金废料中主要金属元素含量为Si 0.40-0.80％，Cu0.15-0.40％，Mg 0.80-1.20％，所述6系铝合金废料主要为6061铝合金；所述高镁5系铝合金废料中主要金属元素含量为Si≤0.40％，Cu≤0.15％，Mg 4.0-5.0％，所述高镁5系铝合金废料主要为5083或5182铝合金。
实施例5
一种利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法，包括以下制备过程：
S1、原材料的选择，选取6系铝合金废料及高镁5系铝合金废料；
S2、装炉，将6系铝合金废料和高镁5系铝合金废料按着1∶1的重量比添加到熔炼炉中，所述6系铝合金废料与高镁5系铝合金废料的总量为熔炼炉容积的80％；
S3、熔炼，对熔炼炉进行加热，待铝合金废料熔化后进行搅拌，并保持铝合金熔液的温度在690-760℃之间；
S4、扒渣，在熔炼过程中，当炉料在熔池中已充分熔化并且熔体温度达到熔炼温度时扒除熔体表面漂浮的大量氧化渣，根据实际生产需要，进行至少一次扒渣，保证扒渣彻底：
S5、取样检测，待步骤S4中的铝合金熔液充分扒渣及搅拌均匀后，取少量铝合金熔液利用光谱仪进行快速化学成分分析；
S6、成分调整，根据步骤S5的检测结果来调整合金中的Mg元素的百分比含量，直至获得符合目标Mg含量要求的中镁铝合金熔液；
S7、将步骤S6得到的中镁铝合金熔液经过精炼、静置、铸造后得到中镁铝合金铸锭。
进一步，所述步骤S6中成分调整的具体过程如下：
(1)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量低于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加高镁5系铝合金废料，以提高铝液中Mg元素的百分比；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(2)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量高于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加6系铝合金废料；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(3)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量等于目标中镁合金中的Mg含量时，则无需调整，进入步骤S7即可。
本实施中，所述中镁铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成，Si 0.405％，Fe0.492％，Cu 0.168％，Mn 0.165％，Mg 2.748％，Cr 0.103％，Zn 0.131％，Ti 0.025％，AL及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％计≤0.15％。
本实施例中，所述6系铝合金废料中主要金属元素含量为Si 0.40-0.80％，Cu0.15-0.40％，Mg 0.80-1.20％，所述6系铝合金废料主要为6061铝合金；所述高镁5系铝合金废料中主要金属元素含量为Si≤0.40％，Cu≤0.15％，Mg 4.0-5.0％，所述高镁5系铝合金废料主要为5083或5182铝合金。
对实施例1-5制得的中镁5系铝合金铸锭经过热轧、冷轧、热处理等常规工艺加工成0态中镁5系铝合金板材后，对中镁5系铝合金板材进行机械性能检测，检测结果如下表：
Figure BDA0002834482330000091
综上所述，按着本发明提供的方法一6系铝合金废料和5系铝合金废料为原料，制备出的中镁5系铝合金铸锭制作的铝合金板材的各项机械性能良好。
本发明在实施时，6系铝合金废料可采用建筑行业的铝合金门、窗、顶棚、吊顶等，高镁5系铝合金废料可采用易拉罐及简体料，在生产过程中无需对6系铝合金废料和高镁5系铝合金废料进行特殊处理，直接按着1∶1的重量比添加到熔炼炉中进行熔炼，在熔炼过程中匀速搅拌，使得两种铝合金废料的溶液充分混合，并通过扒渣的操作将原铝合金废料携带的非金属杂质进行清除，以保证制得的中镁5系铝合金材料的纯净性。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法，其特征在于，包括以下制备过程：
S1、原材料的选择，选取6系铝合金废料及高镁5系铝合金废料；
S2、装炉，将6系铝合金废料和高镁5系铝合金废料按着1∶1的重量比添加到熔炼炉中，所述6系铝合金废料与高镁5系铝合金废料的总量为熔炼炉容积的80％；
S3、熔炼，对熔炼炉进行加热，待铝合金废料熔化后进行搅拌，并保持铝合金熔液的温度在690-760℃之间；
S4、扒渣，在熔炼过程中，当炉料在熔池中已充分熔化并且熔体温度达到熔炼温度时扒除熔体表面漂浮的大量氧化渣，根据实际生产需要，进行至少一次扒渣，保证扒渣彻底：
S5、取样检测，待步骤S4中的铝合金熔液充分扒渣及搅拌均匀后，取少量铝合金熔液利用光谱仪进行快速化学成分分析；
S6、成分调整，根据步骤S5的检测结果来调整合金中的Mg元素的百分比含量，直至获得符合目标Mg含量要求的中镁铝合金熔液；
S7、将步骤S6得到的中镁铝合金熔液经过精炼、静置、铸造后得到中镁铝合金铸锭。
2.根据权利要求1所述的利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法，其特征在于：所述中镁铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成，Si≤0.50％，Fe≤0.50％，Cu≤0.30％，Mn≤0.35％，Mg 2.40-3.0％，Cr≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.1％，Al及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％。
3.根据权利要求1所述的利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法，其特征在于：所述6系铝合金废料中的化学成分主要是6061铝合金，其Mg含量为0.80-1.20％；所述高镁5系铝合金废料主要是5083或5182铝合金，其Mg含量为4.0-5.0％。
4.根据权利要求1所述的利用6系及高镁5系废杂铝制备中镁5系铝合金的方法，其特征在于，所述步骤S6中成分调整的具体过程如下：
(1)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量低于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加高镁5系铝合金废料，以提高铝液中Mg元素的百分比；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(2)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量高于目标中镁合金中的Mg含量时，向熔炼炉添加6系铝合金废料；继续步骤S4-S5，直至获得符合要求的中镁铝合金熔液；
(3)当步骤S5检测的化学成分中Mg含量等于目标中镁合金中的Mg含量时，则无需调整，进入步骤S7即可。
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