JPH07207364A - Production of al or al alloy - Google Patents

Production of al or al alloy

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JPH07207364A
JPH07207364A JP326894A JP326894A JPH07207364A JP H07207364 A JPH07207364 A JP H07207364A JP 326894 A JP326894 A JP 326894A JP 326894 A JP326894 A JP 326894A JP H07207364 A JPH07207364 A JP H07207364A
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JP
Japan
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borate
alloy
molten
lithium
added
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP326894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazutaka Kunii
一孝 國井
Motohiro Nagao
元裕 長尾
Kenji Osumi
研治 大隅
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To efficiently obtain high purity Al or Al alloy by adding a borate to molten Al or Al alloy contg. Li as an impurity and then removing the formed lithium borate. CONSTITUTION:A borate is added to molten Al or Al alloy contg. Li as an impurity to form an intermetallic compd. made of lithium borate represented by Li2B4O7, etc., and then the lithium borate is separated and removed from the molten Al or Al alloy contg. the formed lithium borate. The upper limit, of the amt. of boron in the added borate is regulated to <=3 times the stoichiometric equiv. of the boron capable of forming the lithium borate. The added borate is, e.g. magnesium borate, calcium borate or potassium borate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、AlまたはAl合金を
製造する方法に関し、詳細にはAlまたはAl合金溶湯
から不純物であるLiを除去する方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing Al or an Al alloy, and more particularly to a method for removing Li, which is an impurity, from a molten Al or Al alloy.

【0002】[0002]

【従来の技術】AlまたはAl合金は、軽量性、加工
性、表面美麗性等の特徴を有することから種々の用途に
利用されている。しかし、不純物元素の混入によって、
共晶化合物が粗大化する等の不都合が生じ、強度、靭
性、表面処理性等が著しく劣るという問題がある。従っ
て不純物元素を極力低減しなければならないが、なかで
もLi不純物については、例えば特公昭60−1341
4号にカリ氷晶石とAlF6を投入してリチウムとの化
合物を形成させてこれを除去する方法が提案されてい
る。しかし、この方法では弗化物を使用するためにフッ
素ガスが発生する可能性があり、除去率があまり高くな
いこともあって工業的には適用できない。
2. Description of the Related Art Al or Al alloys are used for various purposes because they have characteristics such as light weight, workability and surface beauty. However, due to the inclusion of impurity elements,
There is a problem that the eutectic compound becomes coarse, and the strength, toughness, surface treatability, etc. are significantly deteriorated. Therefore, it is necessary to reduce the impurity element as much as possible. Among them, as for the Li impurity, for example, Japanese Patent Publication No. 60-1341
There has been proposed a method in which potassium cryolite and AlF 6 are added to No. 4 to form a compound with lithium and the compound is removed. However, this method is not industrially applicable because fluorine gas may be generated due to the use of fluoride and the removal rate is not so high.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題を解決し、AlまたはAl合金溶湯中からLi
不純物を安価でしかも生産性良好に除去し得る方法を提
供することを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and removes Li from molten Al or Al alloy.
It is an object of the present invention to provide a method capable of removing impurities inexpensively and with good productivity.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明のAlまたはAl
合金の製造方法は、不純物としてLiを含むAlまたは
Al合金溶湯中に、ホウ酸塩を添加してホウ酸Liを形
成させてこれを分離する工程を含むところに要旨を有す
る。ホウ酸塩として、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸カル
シウム、ホウ酸カリウムよりなる群から選択される1種
以上を用いること、不活性ガスをキャリアガスとして、
ノズルを用いてホウ酸塩を吹込むことは本発明の好まし
い実施態様である。金属間化合物の形成されたAlまた
はAl合金溶湯中に、不活性ガスを吹込み溶湯中の金属
間化合物の浮上分離を促進する方法や、金属間化合物を
耐火性フィルターを介して除去する方法も好ましく採用
できる。
Means for Solving the Problems Al or Al of the present invention
The method for producing an alloy has a gist in that it includes a step of adding borate to an Al or Al alloy melt containing Li as an impurity to form Li borate and separating the Li borate. As the borate, one or more selected from the group consisting of magnesium borate, calcium borate, and potassium borate is used, and an inert gas is used as a carrier gas.
Blowing borate with a nozzle is a preferred embodiment of the invention. A method of injecting an inert gas into an Al or Al alloy melt in which an intermetallic compound is formed to promote floating separation of the intermetallic compound in the melt, or a method of removing the intermetallic compound through a fireproof filter It can be preferably adopted.

【0005】[0005]

【作用】Alとリチウムの酸化物生成自由エネルギー
は、Al23 が−217kJ/molO2 であり、L
2 Oで−223kJ/molO2 とほぼ同程度であ
る。従ってLiを酸化物として除去することはできな
い。本発明者らが鋭意検討した結果、ホウ酸リチウムは
Al溶湯中に晶析もしくは半溶融状態で存在し、濾過に
よってメタルロスなしに分離除去し得ることを見出し本
発明に到達した。代表的なホウ酸リチウムであるLi2
47 の生成自由エネルギーはアルミニウムの融点6
60℃で−630kJ/molO2 であり、Al溶湯中
に形成されやすいためと考えられる。
The free energy for forming oxides of Al and lithium is such that Al 2 O 3 is -217 kJ / molO 2 ,
i 2 O is about the same as −223 kJ / molO 2 . Therefore, Li cannot be removed as an oxide. As a result of earnest studies by the present inventors, they have found that lithium borate exists in the molten aluminum in a crystallized or semi-molten state and can be separated and removed by filtration without metal loss, and has reached the present invention. Li 2 which is a typical lithium borate
The free energy of formation of B 4 O 7 is the melting point of aluminum 6
It is considered to be -630 kJ / molO 2 at 60 ° C., which is likely to be formed in the molten Al.

【0006】本発明では、溶湯中にホウ酸リチウムを形
成させるためにホウ酸塩を用いる。ホウ酸塩としては、
ホウ酸マグネシウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸カリウ
ム等が挙げられ、これらの1種以上を用いることができ
る。
In the present invention, borate is used to form lithium borate in the molten metal. As borate,
Magnesium borate, calcium borate, potassium borate and the like can be mentioned, and one or more of these can be used.

【0007】ホウ酸塩の添加量は、AlまたはAl合金
溶湯中に含まれるLiの量に応じて、その存在量を増減
させる必要がある。ホウ酸塩中のホウ素の総量の下限値
は、ホウ酸リチウムを形成し得る化学量論的当量であ
る。当量より少ないと、不純物Liの全てを金属間化合
物として除去できないためである。代表的なホウ酸リチ
ウムはLi247 であり、Li:B=1:2が化学
量論的当量であるので、Li1モルに対しBは2モル必
要となる。重量比としては6.9:20.8となる。た
だし、後述の実験結果から化学量論的当量よりも若干少
ないホウ素量であってもかなりのLiの除去が可能であ
った。従って、ホウ酸マグネシウムとして添加する場合
の添加量は、溶湯中のLiの20倍(重量比)以上
(0.8当量以上)とすることが好ましい。
The amount of borate added must be adjusted according to the amount of Li contained in the molten Al or Al alloy. The lower limit for the total amount of boron in the borate is the stoichiometric equivalent capable of forming lithium borate. This is because if the amount is less than the equivalent amount, all the impurities Li cannot be removed as an intermetallic compound. A typical lithium borate is Li 2 B 4 O 7 , and since Li: B = 1: 2 is a stoichiometric equivalent, 2 moles of B are required for 1 mole of Li. The weight ratio is 6.9: 20.8. However, from the experimental results described below, it was possible to remove Li considerably even with a slightly smaller amount of boron than the stoichiometric equivalent. Therefore, the amount of magnesium borate added is preferably 20 times (weight ratio) or more (0.8 equivalents or more) that of Li in the molten metal.

【0008】一方、これらのホウ酸塩は溶湯中のLi量
より過剰に多く存在させると、却って溶湯汚染の原因と
なり、介在物が発生して得られるAlまたはAl合金の
性能低下につながりかねない。JISの規定では純Al
中のホウ素は0.03%以下に、Al合金系では0.0
5%以下に定められている。従って、添加総量の上限値
は、ホウ酸リチウムを形成し得る化学量論的当量の3倍
以下、好ましくは2倍以下とする。ホウ酸マグネシウム
としては溶湯中のLiの75倍以下、好ましくは50倍
以下とする。
On the other hand, if these borates are present in an amount more than the amount of Li in the molten metal, they will rather cause contamination of the molten metal, which may lead to deterioration of the performance of Al or Al alloy obtained by inclusions. . Pure Al according to JIS
The content of boron is 0.03% or less, and that of Al alloys is 0.0
It is set to 5% or less. Therefore, the upper limit of the total amount of addition is set to 3 times or less, preferably 2 times or less, of the stoichiometric equivalent capable of forming lithium borate. The magnesium borate is 75 times or less, preferably 50 times or less, that of Li in the molten metal.

【0009】本発明では、ホウ酸塩を直接溶解炉へ添加
したり、または不活性ガスと共にノズルから溶湯中へ吹
込む方法によって添加することができる。これらの化合
物を、窒素、アルゴン、He、ネオン等の不活性ガスに
混入させて、微細な気泡状に溶湯中に吹込む方法を採用
すれば、溶湯中に浮遊している金属間化合物が気泡の浮
上と共に浮上して取り除き易くなる効果も有する。ま
た、脱水素も同時に達成することができる。
In the present invention, the borate may be added directly to the melting furnace or may be added by a method of blowing it together with an inert gas into the molten metal through a nozzle. If these compounds are mixed with an inert gas such as nitrogen, argon, He, or neon and blown into the molten metal in the form of fine bubbles, the intermetallic compounds floating in the molten metal will form bubbles. It also has the effect of being floated and easily removed. Also, dehydrogenation can be achieved at the same time.

【0010】本発明では、金属間化合物が形成したAl
またはAl合金溶湯中から、これらの金属間化合物を分
離することによって、不純物Liの除去が達成できる。
金属間化合物の除去方法は特に限定されない。「溶湯鎮
静」として溶湯を静置して金属間化合物を沈降もしくは
浮上させた後、耐火性の多孔体フィルターで溶湯濾過す
る等の方法で除去することが好ましい。
In the present invention, Al formed by the intermetallic compound
Alternatively, the impurities Li can be removed by separating these intermetallic compounds from the molten Al alloy.
The method for removing the intermetallic compound is not particularly limited. It is preferable to remove the intermetallic compound by allowing the molten metal to stand still and allowing the intermetallic compound to settle or float up, and then to filter the molten metal with a refractory porous filter.

【0011】AlまたはAl合金溶湯中に金属間化合物
を形成させて濾過した後は、公知の方法で精錬を行うこ
とによって、高純度なAlまたはAl合金を製造するこ
とができる。
After forming an intermetallic compound in the molten Al or Al alloy and filtering it, refining is carried out by a known method, whereby highly pure Al or an Al alloy can be produced.

【0012】[0012]

【実施例】以下実施例によって本発明をさらに詳述する
が、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・
後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て
本発明の技術範囲に包含される。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples do not limit the present invention.
All modifications and implementations that do not depart from the spirit of the description below are included in the technical scope of the present invention.

【0013】原料として、Liを0.1重量%含むJI
S1100系Alスクラップ(No.1)、0.05重
量%含む系(No.2)、0.01重量%含む系を用い
て、10トンの反射型溶解炉(LNG炊き)を用い、7
75℃で大気溶解した。ホウ酸マグネシウムを窒素ガス
と共に10Nリットル/分で溶湯に吹き込んだ。三井金
属製チューブラーフィルター(HDメッシュ48本組)
で濾過した後のサンプルについて元素分析を行って溶湯
中のリチウム濃度とホウ素濃度を求め、初期Liに対す
るホウ酸マグネシウムの重量比を横軸にとり図1に示し
た。また、蛍光探傷試験による10m2 に存在する10
μm以上の介在物の数を表1に示した。
As a raw material, JI containing 0.1% by weight of Li
S1100 system Al scrap (No. 1), a system containing 0.05 wt% (No. 2), a system containing 0.01 wt% and a 10 ton reflective melting furnace (LNG cook) were used.
Dissolved in air at 75 ° C. Magnesium borate was blown into the melt with nitrogen gas at 10 Nl / min. Mitsui Metal Tubular Filter (HD mesh 48 pieces)
Elemental analysis was performed on the sample after filtration with to obtain the lithium concentration and the boron concentration in the molten metal, and the weight ratio of magnesium borate to initial Li is plotted on the horizontal axis in FIG. In addition, the presence of 10 m 2 by the fluorescent flaw detection test
The number of inclusions having a size of μm or more is shown in Table 1.

【0014】[0014]

【表1】 [Table 1]

【0015】初期Li重量に対して20〜75倍のホウ
酸マグネシウムを添加したときに、溶湯汚染を抑えなが
ら介在物の発生もないまま、純Al系では0.001重
量%以下にまで良好にLiを除去できることが分かっ
た。なお、他のAl合金系(JIS2000、300
0、4000、5000、6000、7000)におい
ても0.01重量%以下にLiを低減でき、不活性ガス
としてアルゴン、ネオン、Heを用いたときや、ホウ酸
マグネシウムに代えて、ホウ酸カルシウム、ホウ酸カリ
ウムを用いたときも同様の結果を得た。
When 20 to 75 times as much magnesium borate as the initial Li weight is added, the amount of the pure Al system can be reduced to 0.001% by weight or less while suppressing the contamination of the molten metal and generating no inclusions. It was found that Li can be removed. In addition, other Al alloy system (JIS2000, 300
0, 4000, 5000, 6000, and 7000), Li can be reduced to 0.01% by weight or less, and when argon, neon, or He is used as an inert gas, or when calcium borate is used instead of magnesium borate, Similar results were obtained when using potassium borate.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、A
lまたはAl合金中の不純物Liを安価にかつ効率よく
除去することができ、高純度なAl、Al合金を製造す
ることができた。
The present invention is constituted as described above, and A
It was possible to remove impurities Li in Al or Al alloy at low cost and efficiently, and to manufacture high-purity Al and Al alloy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ホウ酸マグネシウムの添加量とAl溶湯中のリ
チウム濃度を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the amount of magnesium borate added and the lithium concentration in an Al melt.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 不純物としてLiを含むAlまたはAl
合金溶湯中に、ホウ酸塩を添加してホウ酸Liを形成さ
せてこれを分離する工程を含むことを特徴とするAlま
たはAl合金の製造方法。
1. Al or Al containing Li as an impurity
A method for producing Al or an Al alloy, which comprises the step of adding borate to the molten alloy to form Li borate and separating the Li.
【請求項2】 ホウ酸塩として、ホウ酸マグネシウム、
ホウ酸カルシウム、ホウ酸カリウムよりなる群から選択
される1種以上を用いるものである請求項1に記載の製
造方法。
2. A borate such as magnesium borate,
The production method according to claim 1, wherein at least one selected from the group consisting of calcium borate and potassium borate is used.
【請求項3】 不活性ガスをキャリアガスとして、ノズ
ルを用いてホウ酸塩を吹込むものである請求項1に記載
の製造方法。
3. The production method according to claim 1, wherein borate is blown using a nozzle using an inert gas as a carrier gas.
【請求項4】 AlまたはAl合金溶湯中のホウ酸Li
を、耐火性フィルターを介して除去するものである請求
項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
4. A boric acid Li in an Al or Al alloy melt.
Is removed through a fireproof filter.
JP326894A 1994-01-17 1994-01-17 Production of al or al alloy Withdrawn JPH07207364A (en)

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Effective date: 20010403