CN1760387A - 熔炼净化废旧铝易拉罐再生5182铝合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铸造领域。具体方法如下：设计一台装有搅拌器、挤压器、保温盖的坩埚炉。表面覆盖着熔剂层的载体颗粒与原料分层加入坩埚，密度＞铝熔体的载体颗粒放在坩埚底面作过滤层，放入原料后放进密度＜铝熔体的载体颗粒作覆盖层。控制炉温，低于铝合金软化温度时，坩埚内挥发物由保温盖中间导管引出被点燃，在软化温度挤压覆盖层与原料层，一起形成铝合金液层与覆盖层，控制铝基及合金元素烧损，在熔剂与原料都熔融的温度，载体表面覆盖一层熔剂膜，形成过滤层，搅拌铝合金液层，停止搅拌，铝合金液经过滤层净化，由坩埚底部导管引出炉外。本发明具有回收率高、质量好、无污染的优点。
Description
技术领域：本发明涉及的是一种铝合金熔体净化处理的方法，属于铸造领域。
背景技术：废旧铝易拉罐含有多种高精度优质铝合金。废旧铝合金熔炼净化的目的在于对铝合金资源的回收和再生利用。按加热方式的可分为直接加热和间接加热两种方式。直热式由于铝合金的烧损及净化造渣过程中带走部份铝金属而造成铝合金资源的严重浪费。烧损是非金属夹杂物产生的直接原因，也是污染源铝渣产生的直接原因，烧损不仅大量消耗铝金属资源，而且给铝熔体净化带来很大的困难，导致废旧铝合金再生产品质量变坏，达不到再生利用的目的。传统的间接加热方式，烧损相对减少，但上述问题依然存在，而且因其局限性得不到发展。目前国内外废旧铝合金再生的熔炼方法，沿用至今几十年历史，原料中铝基及合金元素的烧损问题始终制约再生铝业的发展。本申请人于2005年3月7日申请了专利，申请号为：20051003338X，名称为：废旧铝合金熔炼净化再生利用的方法。该技术是一种间接加热方式熔炼净化废旧铝合金再生利的方法，由覆盖着熔剂层，密度＜铝熔体的载体颗粒组成的，在废旧铝合金原料软化温度挤压覆盖层的过程中与铝合金液层一起形成的覆盖层，能有效地控制符合合金化学成份标准的废旧铝合金在熔炼净化过程中铝基及合金元素的烧损。已达到了只按合金元素镁(Mg)的烧损量，在不再添加原生铝(纯铝)的条件下，添加合金元素镁(Mg)就可以使原牌号铝合金全部合金元素均符合合金成份标准的程度。一个完整的废旧铝易拉罐由罐身(牌号3004，占全罐重量11.5/15)，罐盖(牌号5182，占全罐重量3/15)，拉环(牌号5048，占全罐重量0.5/15)三种高精度优质铝合金构成，在现实再生铝工业生产中，很难做到将这三种铝合金分离，分别再生原牌号铝合金，必须进行混炼。传统熔炼再生铝合金方法，烧损严重，原牌号的多种合金混炼得到的杂铝，化学成份复杂，难以调整，还会产生大量铝渣，浪费大量宝贵铝合金资源，得不偿失，大大降低废旧铝易拉罐再生利用的价值，一个完整的新铝易拉罐，必须有三种铝合金(牌号分别为3004、5182、5048)才能制成，缺一不可成罐。目前国内外尚无在保证组成废旧铝易拉罐三种原牌号铝合金各自的铝基不烧损的条件下，根据需要从再生废旧铝易拉罐中分别获得的专门技术。
发明内容和具体实施方式：本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种间接加热方式熔炼净化废旧铝易拉罐再生5182铝合金的方法。本发明的具体方法如下：设计一台上面装有搅拌器、原料挤压器、保温盖(盖中间有导管)的坩埚炉、上述三种装置可调高度升降，可全方位移动，根据需要，轮流操作，净化后的铝合金液经坩埚底部导管引出炉外。熔剂通过载体颗粒与原料(废旧铝易拉罐或废旧5182罐盖料)按顺序分层加入熔炼坩埚。在载体颗料表面均匀覆盖一层熔剂层，载体颗料材料必须具有较高的熔点和足够强度，在熔炼净化铝合金过程中不熔化、不碎裂。将密度＞铝熔体已覆盖了熔剂层的载体颗粒放在坩埚底面作过滤层，过滤层面高于坩埚底部导管插入口。载体颗粒大小要大于插入口口径。在过滤层上面放入废旧铝易拉罐或废旧5182罐盖料后，放进密度＜铝熔体已覆盖了熔剂层的载体颗粒作覆盖层，载体颗粒大小用量根据实际需要选定。控制炉温，当炉温低于废旧铝易拉罐原料软化温度时，坩埚内挥发物经保温盖中间导管引出被点燃。在原料软化温度时，挤压覆盖层与原料层，一起形成铝合金液层与覆盖层，达到熔剂与原料都熔融的温度，载体颗粒表面覆盖一层熔剂膜形成过滤层。覆盖层形成后，根据5182铝合金的化学成份标准，调整合金元素化学成份，充分搅拌(使搅拌器叶轮始终处于铝合金液层)使温度均匀一致，加速熔化，废旧铝易拉罐或废旧5182罐盖料原表面的氧化膜被打碎进入铝合金液，停止搅拌静置后，符合化学成份标准的5182铝合金液经过滤层净化后，通过坩埚底部导管引出炉外。
由覆盖着熔剂层，密度＜铝熔体的载体颗料组成的，在废旧铝合金原料软化温度挤压覆盖层和原料层的过程中与铝合金液层一起形成的覆盖层，能有效地控制符合合金化学成份标准的废旧铝合金在熔炼净化过程中铝基及合金元素的烧损，除合金元素镁(Mg)之外，原废旧铝合金中其余合金元素的化学成份基本保持不变，均达到合金化学成份标准，并能有效地控制合金元素镁(Mg)不同含量的铝合金在熔炼净化过程中合金元素镁(Mg)的烧损量，根据合金元素镁(Mg)的烧损量，在不添加原生铝(纯铝)的条件下，添加合金元素镁(Mg)，恢复原铝合金的合金元素镁(Mg)的含量，并使全部合金元素符合原牌号铝合金化学成份标准。在覆盖层形成后，根据5182铝合金的化学成份标准，调整合金元素化学成份，充分搅拌(使搅拌器叶轮始终处于铝合金液层)，使温度均匀一致，加速熔化，停止搅拌静置后，符合5182铝合金化学成份标准的铝合金液，经过滤层净化后，通过坩埚底部导管引出炉外。
由覆盖熔剂膜的载体颗料组成的过滤净化铝熔体的净化装置属于炉外净化装置，被引入炉内净化系统，提高了铝合金熔体非金属夹杂的净化程度。
本发明具有铝合金回收率高，能生产优质铝合金的明显特点，还具有投资少，可以连续操作，处理量大，再生速度快，无污染的特点，具有巨大的社会效益和经济效益。
结合本发明的内容提供以下三个实例：
实施例一 熔炼净化废旧铝易拉罐罐盖料再生5182铝合金
表1 100％废旧铝易拉罐盖料
| 化学成份(wt)％ | Mg | Si | Fe | Cu | Zn | Mn | Cr | Ti |
| 3.9 | 0.16 | 0.32 | 0.04 | 0.01 | 0.36 | 0.02 | 0.01 | |
| 化学成份标准 | 40～50 | ≤0.20 | ≤0.35 | ≤0.15 | ≤0.25 | 0.20～0.50 | ≤0.10 | ≤0.10 |
| 对比 | 不合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
表2 100％废旧铝易拉罐盖料+0.1％合金元素镁(Mg)
| 化学成份(wt％) | Mg | Si | Fe | Cu | Zn | Mn | Cr | Ti |
| 4.0 | 0.16 | 0.32 | 0.04 | 0.01 | 0.36 | 0.02 | 0.01 | |
| 化学成份标准 | 4.0～5.0 | 0.20 | 0.35 | ≤0.15 | ≤0.25 | 0.20～0.50 | ≤0.10 | ≤0.10 |
| 对比 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
实施例二 熔炼净化废旧铝易拉罐原料再生牌号5182铝合金罐盖料
表1 100％完整废旧铝易拉罐原料(罐身+罐盖+罐拉环)
| 化学成份(wt％) | Mg | Si | Fe | Cu | Zn | Mn | Cr | Ti |
| 1.0 | 0.27 | 0.38 | 0.16 | 0.03 | 0.8 | 0.02 | 0.02 | |
| 化学成份标准 | 4.0～5.0 | ≤0.20 | ≤0.35 | ≤0.15 | ≤0.25 | 0.20～0.50 | ≤0.10 | ≤0.10 |
| 对比 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 合格 | 不合格 | 合格 | 合格 |
表2 50％完整废旧铝易拉罐原料+50％原生铝(含铝99.85％)+3.5％
合金元素镁(Mg)
| 化学成份(wt％) | Mg | Si | Fe | Cu | Zn | Mn | Cr | Ti |
| 4.0 | 0.18 | 0.25 | 0.08 | 0.15 | 0.40 | 0.01 | 0.01 | |
| 化学成份标准 | 4.0～5.0 | ≤0.20 | ≤0.35 | ≤0.15 | ≤0.25 | 0.20～0.50 | ≤0.10 | ≤0.10 |
| 对比 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
实施例三 熔炼净化〔30％完整废旧铝易拉罐原料+30％原生铝(含铝99.85％)+40％
废旧铝易拉罐罐盖料+0.2％合金元素镁(Mg)〕再生牌5182铝合金
罐盖料
| 化学成份(wt％) | Mg | Si | Fe | Cu | Zn | Mn | Cr | Ti |
| 4.0 | 0.17 | 0.28 | 0.06 | 0.13 | 0.38 | 0.02 | 0.02 | |
| 化学成份标准 | 4.0～5.0 | ≤0.20 | ≤0.35 | ≤0.15 | ≤0.05 | 0.20～0.50 | ≤0.10 | ≤0.10 |
| 对比 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
Claims (3)
1.一种熔炼净化废旧铝易拉罐再生5182铝合金的方法，其特征在于具体方法如下：设计一台上面装有搅拌器、原料挤压器、保温盖(盖中间有导管)的坩埚炉，上述三种装置可调高度升降，可全方位移动，根据需要，轮流操作，净化后的铝合金液经坩埚底部导管引出炉外。熔剂通过载体颗粒与原料(废旧铝易拉罐或废旧5182罐盖料)按顺序分层加入熔炼坩埚。在载体颗料表面均匀覆盖一层熔剂层，载体颗粒材料必须具有较高的熔点和足够强度，在熔炼净化铝合金过程中不熔化、不碎裂。将密度＞铝熔体已覆盖了熔剂层的载体颗粒放在坩埚底面作过滤层，过滤层面高于坩埚底部导管插入口，载体颗粒大小要大于插入口口径，在过滤层上面放入废旧铝易拉罐或废旧5182罐盖料后，放进密度＜铝熔体已覆盖了熔剂层的载体颗粒作覆盖层，载体颗粒大小用量根据实际需要选定。在原料软化温度时，挤压覆盖层与原料层，一起形成铝合金液层与覆盖层，达到熔剂与原料都熔融的温度，载体颗粒表面覆盖一层熔剂膜形成过滤层。覆盖层形成后，根据5182铝合金的化学成份标准，调整合金元素化学成份，充分搅拌(搅拌器叶轮始终处于铝合金液层)使温度均匀一致，加速熔化，废旧铝易拉罐或废旧5182罐盖料原表面的氧化膜被打碎进入铝合金液，停止搅拌静置后，符合化学成份标准的5182铝合金液经过滤层净化后，通过坩埚底部导管引出炉外。
2.根据权利要求1所述的这种熔炼净化废旧铝易拉罐再生5182铝合金的方法，其特征是由覆盖着熔剂层，密度＜铝熔体的载体颗料组成的，在废旧铝合金原料软化温度挤压覆盖层和原料层的过程中与铝合金液层一起形成的覆盖层，能有效地控制符合合金化学成份标准的废旧铝合金在熔炼净化过程中铝基及合金元素的烧损，除合金元素镁(Mg)之外，原废旧铝合金中其余合金元素的化学成份基本保持不变，均达到合金化学成份标准，并能有效地控制合金元素镁(Mg)不同含量的铝合金在熔炼净化过程中合金元素镁(Mg)的烧损量，根据合金元素镁(Mg)的烧损量，在不添加原生铝(纯铝)的条件下，添加合金元素镁(Mg)，恢复原铝合金的合金元素镁(Mg)的含量，并使全部合金元素符合原牌号铝合金化学成份标准。在覆盖层形成后，根据5182铝合金的化学成份标准，调整合金元素化学成份，充分搅拌(使搅拌器叶轮始终处于铝合金液层)，使温度均匀一致，加速熔化，停止搅拌静置后，符合5182铝合金化学成份标准的铝合金液，经过滤层净化后，通过坩埚底部导管引出炉外。
3.根据权利要求1所述的这种熔炼净化废旧铝易拉罐再生5182铝合金的方法，其特征是由覆盖熔剂膜的载体颗粒组成的过滤净化铝合金熔体的净化装置属于炉外净化装置，被引入炉内净化系统，提高了铝合金熔体非金属夹杂的净化程度。
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|---|---|---|---|---|
| CN104451284A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-03-25 | 河南万达铝业有限公司 | 易拉罐罐盖5182-h48铝合金带材及其生产方法 |
| CN106282622A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-01-04 | 广东省材料与加工研究所 | 一种铸造铝合金的废铝再生方法 |
| WO2023215308A1 (en) * | 2022-05-04 | 2023-11-09 | Novelis Inc. | High-strength aluminum alloys for can end stock and methods for preparing the same |
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