KR20230088769A - Impurity removal method and ingot manufacturing method - Google Patents

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고헤이 고모리
가쓰히로 야마구치
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

본 발명은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중에 혼입되어, 제거가 곤란한 불순물을 효율 좋게 제거할 수 있는 불순물 제거 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 일 태양에 따른 불순물 제거 방법은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 불순물을 포함하는 용탕에, Mg 또는 Mg 합금을 혼합하는 공정과, 상기 혼합 공정 후의 용탕의 온도를 고액 공존 온도역 내로 유지하는 공정과, 상기 유지 공정에서 생성된 고상 알루미늄과 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 고액 공존 온도역에 있어서 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리하는 공정을 구비하고, 상기 분리 공정에서, 상기 용탕을 교반 또는 압착한다.An object of the present invention is to provide an impurity removal method capable of efficiently removing impurities that are mixed in aluminum or an aluminum alloy and are difficult to remove. An impurity removal method according to one aspect of the present invention includes a step of mixing Mg or an Mg alloy with a molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and impurities, and a step of maintaining the temperature of the molten metal after the mixing step within a solid-liquid coexistence temperature range. and a step of separating the solid aluminum generated in the holding step and the intermetallic compound containing the impurities from or in the molten metal in the solid-liquid coexistence temperature range, and stirring the molten metal in the separation step or squeeze

Description

불순물 제거 방법 및 주괴의 제조 방법Impurity removal method and ingot manufacturing method

본 발명은, 불순물 제거 방법 및 주괴의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing impurities and a method for producing an ingot.

근년, 탄산 가스 배출 억제의 사회적 요구로부터, 자동차 등의 경량화가 전 세계에서 진행되고 있어, 향후 알루미늄의 수요는 증가할 것으로 전망된다. 그 때문에, 장래적으로는 수요 증가에 아울러 알루미늄 스크랩의 배출량이 증가할 것으로 예상된다. 일반적으로, 알루미늄은 리사이클성이 우수한 금속 재료로 여겨지고 있다. 알루미늄캔을 비롯한 알루미늄 전신재(展伸材)로 이루어지는 많은 알루미늄 제품은, 폐각 후 재용융되어 새로운 제품으로 리사이클된다. 그러나, 폐각 후의 알루미늄 제품에는 불순물이 부착되어 있어, 리사이클을 반복함으로써 불순물 원소의 농도가 점차적으로 증가한다. 그 때문에, 폐각 후의 알루미늄 제품은, 성분 규격이 보다 엄격하지 않은 제품으로 캐스케이드 리사이클되는 것이 일반적이다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] In recent years, the weight reduction of automobiles and the like is progressing all over the world due to the social demand for carbon dioxide emission control, and the demand for aluminum is expected to increase in the future. Therefore, it is expected that the amount of aluminum scrap will increase in the future along with the increase in demand. Generally, aluminum is regarded as a metal material with excellent recyclability. Many aluminum products made of aluminum wrought materials, including aluminum cans, are discarded and then remelted and recycled into new products. However, impurities adhere to the aluminum product after disposal, and the concentration of the impurity element gradually increases as recycling is repeated. Therefore, it is common for aluminum products after disposal to be recycled in a cascade into products with less stringent component specifications.

알루미늄으로의 불순물의 혼입을 억제하는 기술로서, 쉬레딩 후의 분별 기술의 고도화가 도모되고 있다. 그러나, 부착물의 완전 제거는 곤란하기 때문에, 최종적으로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 용탕으로부터의 불순물 제거 기술이 필요해진다.As a technique for suppressing the incorporation of impurities into aluminum, advancement of the fractionation technique after shredding is being pursued. However, since it is difficult to completely remove deposits, a technology for removing impurities from aluminum or aluminum alloy molten metal is ultimately required.

알루미늄 또는 알루미늄 합금 용탕으로부터 불순물을 제거하는 기술에 대해서는 많이 보고되어 있고, 특히 제거 곤란한 Fe를 제거하는 기술로서, 불순물이 되는 Mn을 굳이 첨가하여 Al-Fe-Mn계 금속간 화합물을 정출시킨 후에, 원심 분리, 흡인 등에 의해 상기 금속간 화합물을 제거하는 기술이 제안되어 있다(일본 특허공개 평8-35021호 공보, 일본 특허공개 평7-70666호 공보 참조).A lot of reports have been made on techniques for removing impurities from aluminum or aluminum alloy molten metal, and as a technique for removing Fe, which is particularly difficult to remove, Mn, which is an impurity, is dared to be added to crystallize an Al-Fe-Mn-based intermetallic compound, Techniques for removing the intermetallic compound by centrifugation, suction, or the like have been proposed (see Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 8-35021 and 70666).

또한, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 용탕에 있어서의 불순물 농도를 저감하는 기술로서, 알루미늄 지금(地金)을 제조하는 공정에서 3층식 전해 정제법이나 편석법을 이용하는 기술이 개시되어 있다(머티리어, Vol. 33(1994), No. 1 참조).Further, as a technique for reducing the impurity concentration in aluminum or aluminum alloy molten metal, a technique using a three-layer electrolytic refining method or a segregation method in a step of producing aluminum ingot is disclosed (Mertier, Vol. 33 (1994), No. 1).

또, 불순물을 포함하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 용탕 중에 Mg 또는 Mg 합금을 첨가한 뒤에, 이 용탕을 금속간 화합물만이 정출되는 온도까지 냉각하여, 용탕 중에 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 정출시켜 이 금속간 화합물을 용탕으로부터 분리하는 방법도 제안되어 있다(일본 특허공개 2019-183265호 공보 참조).Further, after adding Mg or Mg alloy to an aluminum or aluminum alloy molten metal containing impurities, the molten metal is cooled to a temperature at which only intermetallic compounds are crystallized to crystallize intermetallic compounds containing impurities in the molten metal, thereby crystallizing the metal A method for separating liver compounds from molten metal has also been proposed (see Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-183265).

일본 특허공개 평8-35021호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-35021 일본 특허공개 평7-70666호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-70666 일본 특허공개 2019-183265호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-183265

곤도 등, 머티리어, 1994, Vol. 33, No. 1, 62-68 Kondo et al., Materia, 1994, Vol. 33, no. 1, 62-68

그러나, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 첨가한 Mn이 불순물로서 증가할 우려가 있다. 또한, 비특허문헌 1에 기재된 기술은, 원리적으로 Fe를 제거하는 것은 가능하지만, 불순물 원소를 많이 포함하는 스크랩을 정련하는 방법으로서는 수율이 낮아질 우려가 있다. 또한, 3층식 전해 정제법은 전력 비용이 비싼 지역에서는 채산성이 나쁘고, 편석법은 원료의 불순물 농도가 높을수록 수율이 저하될 우려가 있다. 이와 같이, 상기 종래 기술은, 시중에서 회수한 불순물을 많이 포함하는 알루미늄 스크랩을 리사이클하는 방법으로서는 충분하지는 않다.However, in the techniques described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, the added Mn may increase as an impurity. Further, the technique described in Non-Patent Document 1 can in principle remove Fe, but as a method for refining scrap containing a large amount of impurity elements, the yield may be low. In addition, the three-layer electrolytic refining method has poor profitability in regions where electricity costs are high, and the segregation method may have a lower yield as the impurity concentration of the raw material increases. As such, the prior art is not sufficient as a method for recycling aluminum scrap containing a large amount of impurities recovered from the market.

한편, 특허문헌 3에 기재된 기술에 의하면, 알루미늄의 전신재로부터 전신재로의 수평 리사이클을 일정 정도 실현 가능하다. 단, 본 발명자들이 예의 검토한 바, 특허문헌 3에 기재되어 있는 기술에 대해서는, 불순물의 제거 효율 등에 대하여 추가적인 개선의 여지가 있는 것을 알 수 있었다.On the other hand, according to the technique described in Patent Literature 3, horizontal recycling from a wrought material to a wrought material of aluminum can be realized to a certain extent. However, as a result of intensive examination by the present inventors, it has been found that there is room for further improvement in the removal efficiency of impurities and the like with respect to the technology described in Patent Literature 3.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중에 혼입되어, 제거가 곤란하다고 여겨지고 있는 불순물을 효율 좋게 제거할 수 있는 불순물 제거 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an impurity removal method capable of efficiently removing impurities that have been mixed in aluminum or an aluminum alloy and are considered difficult to remove.

본 발명자들은, 불순물을 포함하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 용탕에, JIS-A5000계의 알루미늄 합금 등에서 필수 원소인 Mg를 혼합한 뒤에, 고상 알루미늄과 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리하는 것에 의해 불순물을 효율적으로 제거할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.The inventors of the present invention, after mixing Mg, which is an essential element in JIS-A5000 series aluminum alloy, etc., with an aluminum or aluminum alloy molten metal containing impurities, intermetallic compounds containing solid aluminum and impurities in or from the molten metal. It was discovered that impurities can be efficiently removed by separation, and the present invention was completed.

본 발명의 일 태양에 따른 불순물 제거 방법은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 불순물을 포함하는 용탕에, Mg 또는 Mg 합금을 혼합하는 공정과, 상기 혼합 공정 후의 용탕의 온도를 고액(固液) 공존 온도역 내로 유지하는 공정과, 상기 유지 공정에서 생성된 고상(固相) 알루미늄과 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 고액 공존 온도역에 있어서 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리하는 공정을 구비하고, 상기 분리 공정에서, 상기 용탕을 교반 또는 압착한다.An impurity removal method according to one aspect of the present invention includes a step of mixing Mg or an Mg alloy with a molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and impurities, and setting the temperature of the molten metal after the mixing step to a solid-liquid coexistence temperature range. and a step of separating an intermetallic compound containing solid aluminum and the impurities generated in the holding step from or in the molten metal in the solid-liquid coexistence temperature range, In the separation process, the molten metal is stirred or compressed.

본 발명의 일 태양에 따른 불순물 제거 방법은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중에 혼입되어, 제거가 곤란한 불순물을 효율 좋게 용탕으로부터 제거할 수 있다.The impurity removal method according to one aspect of the present invention can efficiently remove impurities that are difficult to remove because they are mixed in aluminum or an aluminum alloy from the molten metal.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 불순물 제거 방법을 나타내는 플로도이다.
도 2는 도 1의 불순물 제거 방법의 분리 공정에 있어서의 교반 수순의 일례를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 3은 도 1의 불순물 제거 방법의 분리 공정에 있어서의 압착 수순의 일례를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 주괴의 제조 방법을 나타내는 플로도이다.
1 is a flowchart showing a method for removing impurities according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a stirring procedure in a separation step of the impurity removal method of FIG. 1 .
Fig. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a pressing procedure in a separation step of the impurity removal method of Fig. 1;
4 is a flowchart showing a method for manufacturing an ingot according to an embodiment of the present invention.

[본 발명의 실시형태의 설명][Description of Embodiments of the Invention]

최초로 본 발명의 실시태양을 열기하여 설명한다.Embodiments of the present invention are first listed and described.

본 발명의 일 태양에 따른 불순물 제거 방법은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 불순물을 포함하는 용탕에, Mg 또는 Mg 합금을 혼합하는 공정과, 상기 혼합 공정 후의 용탕의 온도를 고액 공존 온도역 내로 유지하는 공정과, 상기 유지 공정에서 생성된 고상 알루미늄과 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 고액 공존 온도역에 있어서 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리하는 공정을 구비하고, 상기 분리 공정에서, 상기 용탕을 교반 또는 압착한다.An impurity removal method according to one aspect of the present invention includes a step of mixing Mg or an Mg alloy with a molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and impurities, and a step of maintaining the temperature of the molten metal after the mixing step within a solid-liquid coexistence temperature range. and a step of separating the solid aluminum generated in the holding step and the intermetallic compound containing the impurities from or in the molten metal in the solid-liquid coexistence temperature range, and stirring the molten metal in the separation step or squeeze

당해 불순물 제거 방법은, 상기 분리 공정에서, 상기 용탕을 고액 공존 온도역 내에서 교반 또는 압착하는 것에 의해, 고상 알루미늄과 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 효율적으로 분리할 수 있다. 따라서, 당해 불순물 제거 방법에 의하면, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중에 혼입되어, 제거가 곤란한 불순물을 효율 좋게 제거할 수 있다.The method for removing impurities can efficiently separate solid aluminum and intermetallic compounds containing impurities from or from the molten metal by stirring or compressing the molten metal in the solid-liquid coexistence temperature range in the separation step. there is. Therefore, according to the method for removing impurities, it is possible to efficiently remove impurities that are difficult to remove because they are mixed in aluminum or an aluminum alloy.

상기 혼합 공정 후의 상기 용탕에 있어서의 Mg의 함유량으로서는, 5질량% 이상이 바람직하다. 이와 같이, 상기 혼합 공정 후의 상기 용탕에 있어서의 Mg의 함유량이 상기 하한 이상인 것에 의해, 상기 용탕 중에 상기 금속간 화합물을 용이하게 또한 효율적으로 생성할 수 있다.As content of Mg in the said molten metal after the said mixing process, 5 mass % or more is preferable. In this way, when the content of Mg in the molten metal after the mixing step is equal to or more than the lower limit, the intermetallic compound can be easily and efficiently generated in the molten metal.

상기 분리 공정에서, 상기 고상 알루미늄 및 상기 금속간 화합물을 상기 용탕 중에 편재시키면 된다. 이와 같이, 상기 분리 공정에서, 상기 고상 알루미늄 및 상기 금속간 화합물을 상기 용탕 중에 편재시키는 것에 의해, 상기 불순물을 용이하게 제거할 수 있다.In the separation step, the solid aluminum and the intermetallic compound may be unevenly distributed in the molten metal. In this way, in the separation step, by allowing the solid aluminum and the intermetallic compound to be unevenly distributed in the molten metal, the impurities can be easily removed.

상기 고상 알루미늄이 α-알루미늄 덴드라이트를 포함하고 있고, 상기 분리 공정에서, 상기 α-알루미늄 덴드라이트를 파괴하면 된다. 이와 같이, 상기 고상 알루미늄이 α-알루미늄 덴드라이트를 포함하고 있고, 상기 분리 공정에서, 상기 α-알루미늄 덴드라이트를 파괴하는 것에 의해, 상기 금속간 화합물을 상기 용탕 중에서 용이하게 분리할 수 있다.It is only necessary that the solid aluminum contains α-aluminum dendrites, and the α-aluminum dendrites are destroyed in the separation step. In this way, the solid aluminum contains α-aluminum dendrites, and the intermetallic compound can be easily separated from the molten metal by destroying the α-aluminum dendrites in the separation step.

본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 주괴의 제조 방법은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 불순물을 포함하는 용탕에, Mg 또는 Mg 합금을 혼합하는 공정과, 상기 혼합 공정 후의 용탕의 온도를 고액 공존 온도역 내로 유지하는 공정과, 상기 유지 공정에서 생성된 고상 알루미늄과 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 고액 공존 온도역에 있어서 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리하는 공정과, 상기 분리 공정 후에, 상기 용탕을 응고시키는 공정을 구비하고, 상기 분리 공정에서, 상기 용탕을 교반 또는 압착한다.A method for manufacturing an ingot according to another embodiment of the present invention includes a step of mixing Mg or an Mg alloy with a molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and impurities, and the temperature of the molten metal after the mixing step is brought into a solid-liquid coexistence temperature range. A step of maintaining; a step of separating the intermetallic compound containing solid aluminum and the impurities generated in the holding step from or in the molten metal in the solid-liquid coexistence temperature range; A step of solidifying is provided, and in the separation step, the molten metal is stirred or compressed.

당해 주괴의 제조 방법은, 상기 분리 공정에서 고상 알루미늄과 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 용탕 중에서 효율적으로 분리함으로써, 얻어지는 주괴로부터 불순물을 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 당해 주괴의 제조 방법은, 상기 분리 공정에서 고상 알루미늄과 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 용탕 중으로부터 효율적으로 분리함으로써, 불순물의 함유량이 저감된 주괴를 제조할 수 있다.In the method for producing the ingot, impurities can be easily removed from the ingot obtained by efficiently separating solid aluminum and an intermetallic compound containing impurities from the molten metal in the separation step. In the method for producing the ingot, an ingot having a reduced content of impurities can be produced by efficiently separating solid aluminum and an intermetallic compound containing impurities from the molten metal in the separation step.

한편, 본 발명에 있어서, 「고액 공존 온도」란, 액상선 온도 미만이고, 또한 고상선 온도 이상인 온도를 의미한다. 즉, 본 발명에 있어서, 「고액 공존 온도」란, 고상 알루미늄(α-알루미늄)과 액상 알루미늄이 공존하고 있는 온도이다.On the other hand, in the present invention, "solid-liquid coexistence temperature" means a temperature that is lower than the liquidus temperature and higher than the solidus temperature. That is, in the present invention, the "solid-liquid coexistence temperature" is the temperature at which solid aluminum (α-aluminum) and liquid aluminum coexist.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태를 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail, referring drawings.

[불순물 제거 방법][Impurity removal method]

당해 불순물 제거 방법은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 혼입되어, 제거가 곤란한 불순물을, JIS-A5000계의 필수 원소인 Mg(마그네슘)를 이용하여 제거할 수 있다. 당해 불순물 제거 방법은, 알루미늄의 리사이클 과정에서 제거가 곤란한 금속 원소 등의 불순물을 제거할 수 있다. 당해 불순물 제거 방법은, JIS-A5000계의 알루미늄 합금 등에서 필수 원소인 Mg를 용탕 중에 함유시킴으로써 불순물의 금속간 화합물화를 촉진하고, 생성된 금속간 화합물을 분리하는 것에 의해, 불순물의 제거를 행할 수 있다. 당해 불순물 제거 방법은, 상기 금속간 화합물을 생성시키기 위해서, 추가적인 불순물을 첨가하는 것을 필요로 하지 않는다. 또한, 당해 불순물 제거 방법은, 후술하는 분리 공정(S3)을 구비하므로, Mg의 첨가량을 비교적 낮게 억제할 수 있다.In the impurity removal method, impurities that are mixed in aluminum or an aluminum alloy and are difficult to remove can be removed using Mg (magnesium), which is an essential element of the JIS-A5000 system. The impurity removal method can remove impurities such as metal elements that are difficult to remove in the aluminum recycling process. In the impurity removal method, by incorporating Mg, which is an essential element in aluminum alloys of the JIS-A5000 series, etc. into the molten metal, intermetallic compounds of impurities are promoted, and the resulting intermetallic compounds are separated, thereby removing impurities. there is. The impurity removal method does not require the addition of additional impurities in order to generate the intermetallic compound. In addition, since the impurity removal method includes a separation step (S3) described later, the addition amount of Mg can be suppressed to a relatively low level.

당해 불순물 제거 방법은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 불순물을 포함하는 용탕에, Mg 또는 Mg 합금을 혼합하는 공정(혼합 공정(S1))과, 혼합 공정(S1) 후의 용탕의 온도를 고액 공존 온도역 내로 유지하는 공정(유지 공정(S2))과, 유지 공정(S2)에서 생성된 고상 알루미늄과 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 고액 공존 온도역에 있어서 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리하는 공정(분리 공정(S3))을 구비한다. 당해 불순물 제거 방법은, 분리 공정(S3)에서, 상기 용탕을 교반 또는 압착한다.As shown in FIG. 1 , the impurity removal method includes a step of mixing Mg or an Mg alloy with a molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and impurities (mixing step S1), and the molten metal after the mixing step S1. A step of maintaining the temperature within the solid-liquid coexistence temperature range (maintaining step (S2)), and the intermetallic compound containing solid aluminum and impurities generated in the holding step (S2) in the solid-liquid coexistence temperature range in the molten metal or in the A step of separating from the molten metal (separation step (S3)) is provided. In the impurity removal method, in the separation step (S3), the molten metal is stirred or compressed.

〔불순물〕〔impurities〕

상기 불순물로서는, (1) Fe(철), 및 (2) Mn(망가니즈), Co(코발트), Ti(타이타늄), V(바나듐), Zr(지르코늄), Cr(크로뮴)의 어느 한쪽 또는 양쪽을 들 수 있다. 상기 불순물로서는, 상기 (1) 및 상기 (2)에 포함되는 1종 또는 2종 이상의 임의의 원소를 포함하고 있어도 된다. 상기 불순물로서 Fe를 포함하는 경우, 분리 공정(S3)에서 분리되는 상기 금속간 화합물은 알루미늄 및 Fe를 함유한다. 상기 불순물로서 Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr 또는 이들의 조합을 포함하는 경우, 분리 공정(S3)에서 분리되는 상기 금속간 화합물은 알루미늄과, Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr 또는 이들의 조합을 함유한다고 생각된다.As the impurity, either (1) Fe (iron), and (2) Mn (manganese), Co (cobalt), Ti (titanium), V (vanadium), Zr (zirconium), Cr (chromium), or can take both sides. As said impurity, you may contain 1 type, or 2 or more types of arbitrary elements included in said (1) and said (2). When Fe is included as the impurity, the intermetallic compound separated in the separation step (S3) contains aluminum and Fe. When Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr or a combination thereof is included as the impurity, the intermetallic compound separated in the separation step (S3) is aluminum, Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr or a combination thereof.

〔Fe〕[Fe]

Fe는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 용탕 중의 불순물 원소로서 가장 혼입되기 쉽고, 또한 제거가 곤란한 원소이다. Fe는, 체결 부품, 쉬레더기 등으로부터 용이하게 혼입된다. 한편, 알루미늄은 산화되기 쉬운 원소이고, 철강업에 있어서의 전로(轉爐)와 같은 산화 정련을 할 수 없기 때문에, Fe의 제거는 곤란하다고 여겨지고 있다. 당해 불순물 제거 방법은, 알루미늄 및 Mg를 포함하는 용탕(Al-Mg계 용탕)으로부터 Fe를 효율 좋게 제거할 수 있으므로, 알루미늄의 전신재로부터 전신재로의 수평 리사이클을 용이하게 실현할 수 있다.Fe is an element that is most easily mixed as an impurity element in molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and is difficult to remove. Fe is easily incorporated from fastening parts, shredders, and the like. On the other hand, since aluminum is an element easily oxidized and cannot undergo oxidative refining like a converter in the steel industry, it is considered difficult to remove Fe. Since the impurity removal method can efficiently remove Fe from a molten metal containing aluminum and Mg (Al-Mg-based molten metal), horizontal recycling from a wrought material to a wrought material of aluminum can be easily realized.

〔Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr 또는 이들의 조합〕[Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr or a combination thereof]

Mn, Ti, V, Zr 및 Cr은, 알루미늄 합금의 첨가 원소나, 결정립 미세화재, 지금 등에 포함되는 원소로서 혼입된다. 또한, Co는, 전지에 포함되는 원소이고, 스크랩으로부터 혼입될 수 있다. 당해 불순물 제거 방법에 의하면, 상기 불순물로서 Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr 또는 이들의 조합이 포함되는 경우, 유지 공정(S2)에 의해, 알루미늄과, Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr 또는 이들의 조합을 함유하는 금속간 화합물을 용이하게 생성할 수 있다고 생각된다. 또, 당해 불순물 제거 방법에 의하면, 분리 공정(S3)에서, Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr 또는 이들의 조합을 포함하는 불순물을 Al-Mg계 용탕으로부터 효율 좋게 제거할 수 있다고 생각된다.Mn, Ti, V, Zr, and Cr are incorporated as additive elements in aluminum alloys, grain refinement materials, metals, and the like. Also, Co is an element included in batteries and may be mixed in from scrap. According to the impurity removal method, when Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr or a combination thereof is included as the impurity, aluminum and Mn, Co, Ti, V, Zr are removed by the holding step (S2). , Cr, or a combination thereof is thought to be easily produced. In addition, according to the impurity removal method, it is considered that impurities containing Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr or a combination thereof can be efficiently removed from the Al-Mg-based molten metal in the separation step (S3). .

(혼합 공정)(mixing process)

혼합 공정(S1)에서는, 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 상기 불순물을 포함하는 용탕에 Mg 또는 Mg 합금을 첨가한다. 보다 상세하게는, 혼합 공정(S1)에서는, 알루미늄 스크랩을 용해시킨 용탕에 Mg 또는 Mg 합금을 첨가한다.In the mixing step (S1), for example, Mg or an Mg alloy is added to the molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and the impurities. More specifically, in the mixing step (S1), Mg or Mg alloy is added to the molten metal in which the aluminum scrap is melted.

Mg는, JIS-A5000계의 알루미늄 합금 등에 있어서의 필수 원소이다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 용탕이 Mg를 적당히 함유함으로써, Al-Mg계 용탕 중에서의 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물의 생성이 촉진된다. 당해 불순물 제거 방법에 의하면, 종래 행해지고 있던 바와 같은, 금속간 화합물을 생성시키기 위해서 굳이 불필요한 불순물을 혼입하는 것을 필요로 하지 않는다. 즉, 혼합 공정(S1)에서는, 상기 용탕에 Mg 또는 Mg 합금 이외의 성분은 혼합하지 않아도 된다. 또한, Mg는 불순물은 아니기 때문에, 당해 불순물 제거 방법에서는, Mg를 제거하기 위한 공정을 필요로 하지 않는다. 그 때문에, 당해 불순물 제거 방법에서는, 예를 들면 상기 불순물이 제거된 후의 용탕을 필요에 따라서 희석하여 알루미늄 리사이클에 제공할 수 있다. 한편, 상기 불순물이 제거된 후의 용탕의 희석 수순(희석 공정)에 대해서는 후술한다. 혼합 공정(S1)에서 혼합하는 Mg 합금으로서는, 예를 들면 JIS-MC5, JIS-MDC2A 등을 들 수 있다.Mg is an essential element in JIS-A5000 system aluminum alloys and the like. When the molten metal containing aluminum or aluminum alloy properly contains Mg, the formation of intermetallic compounds containing the above impurities in the Al-Mg-based molten metal is promoted. According to the impurity removal method, it is not necessary to intimidate unnecessary impurities in order to generate an intermetallic compound, as has been conventionally done. That is, in the mixing step (S1), it is not necessary to mix components other than Mg or Mg alloy with the molten metal. In addition, since Mg is not an impurity, the impurity removal method does not require a step for removing Mg. Therefore, in the impurity removal method, for example, the molten metal from which the impurities are removed can be diluted as necessary and used for aluminum recycling. Meanwhile, the dilution procedure (dilution process) of the molten metal after the impurities are removed will be described later. Examples of the Mg alloy to be mixed in the mixing step (S1) include JIS-MC5 and JIS-MDC2A.

혼합 공정(S1)에서 Mg 또는 Mg 합금을 혼합하는 효과로서는, 예를 들면 이하의 (a)∼(c)를 들 수 있다.Examples of the effect of mixing Mg or Mg alloy in the mixing step (S1) include the following (a) to (c).

(a) 액상선 온도가 내려감으로써 상기 용탕을 저온에서 유지할 수 있어, 금속간 화합물의 생성이 촉진된다.(a) By lowering the liquidus temperature, the molten metal can be maintained at a low temperature, and the formation of intermetallic compounds is promoted.

(b) Mg가 불순물 원소의 활량(活量)을 증가시킴으로써, 금속간 화합물의 생성이 촉진된다.(b) When Mg increases the activity of an impurity element, the formation of an intermetallic compound is promoted.

(c) Mg가 직접 불순물 원소와 반응하여 금속간 화합물을 생성한다.(c) Mg directly reacts with impurity elements to form intermetallic compounds.

예를 들면 상기 불순물로서 Fe를 포함하는 경우, Fe의 제거는 상기 (a) 및 (b)의 효과에 의해 촉진된다고 추측된다. Fe 이외의 불순물에 대해서는, 상기 (a) 내지 (c) 중 어느 효과 또는 (a) 내지 (c)의 효과의 조합에 의해, 금속간 화합물의 생성을 촉진시키고, 이 금속간 화합물을 상기 용탕으로부터 효율적으로 제거할 수 있다고 추측된다.For example, when Fe is included as the impurity, it is estimated that the removal of Fe is promoted by the effects of (a) and (b) above. Regarding impurities other than Fe, the formation of an intermetallic compound is promoted by any of the above effects (a) to (c) or a combination of the effects (a) to (c), and the intermetallic compound is removed from the molten metal. It is assumed that it can be effectively removed.

혼합 공정(S1) 후의 상기 용탕에 있어서의 Mg의 함유량의 하한으로서는, 5질량%가 바람직하고, 8질량%가 보다 바람직하며, 10질량%가 더 바람직하다. Mg의 함유량이 상기 하한에 미치지 않으면, 액상선 온도를 충분히 내릴 수 없을 우려가 있다. 한편, 혼합 공정(S1) 후의 상기 용탕에 있어서의 Mg의 함유량의 상한으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 후술하는 희석 공정에 있어서의 희석량이 늘어나, 알루미늄의 리사이클에 필요로 하는 비용이 증가하는 것을 억제하는 관점에서, 예를 들면 30질량%가 바람직하고, 20질량%가 보다 바람직하며, 15질량%가 더 바람직하다.The lower limit of the Mg content in the molten metal after the mixing step (S1) is preferably 5% by mass, more preferably 8% by mass, and still more preferably 10% by mass. If the content of Mg is less than the lower limit, there is a possibility that the liquidus temperature cannot be lowered sufficiently. On the other hand, the upper limit of the content of Mg in the molten metal after the mixing step (S1) is not particularly limited, but the amount of dilution in the dilution step described later increases to suppress an increase in the cost required for aluminum recycling. From a viewpoint, for example, 30 mass % is preferable, 20 mass % is more preferable, and 15 mass % is still more preferable.

(유지 공정)(maintenance process)

유지 공정(S2)에서는, 혼합 공정(S1) 후의 용탕을 고액 공존 상태에서 유지한다. 당해 불순물 제거 방법은, 유지 공정(S2)에서, 상기 용탕을 고액 공존 상태에서 유지함으로써, 후술하는 분리 공정(S3)에서 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 충분히 분리할 수 있다. 당해 불순물 제거 방법은, 상기 용탕을 고액 공존 상태에서 유지하면 되므로, 상기 용탕 중에 있어서의 Mg의 함유량을 비교적 작게 할 수 있어, 상기 불순물이 제거된 후의 용탕을 희석할 때의 알루미늄 지금(공업용 순알루미늄, Mg 농도가 낮은 알루미늄 스크랩 등)의 첨가량을 저감할 수 있다.In the holding step (S2), the molten metal after the mixing step (S1) is maintained in a solid-liquid coexistence state. In the impurity removal method, by maintaining the molten metal in a solid-liquid coexistence state in the holding step (S2), the intermetallic compound containing the impurity can be sufficiently separated in a separation step (S3) described later. Since the impurity removal method needs only to maintain the molten metal in a solid-liquid coexistence state, the content of Mg in the molten metal can be made relatively small, so that the molten metal after the impurities have been removed can be diluted. , aluminum scrap with a low Mg concentration, etc.) can be reduced.

유지 공정(S2)에서는, 혼합 공정(S1) 후의 용탕의 온도를 고액 공존 온도역 내에서 유지함으로써, 이 용탕 중에 포함되는 불순물을 금속간 화합물로서 생성시킨다. 한편으로, 혼합 공정(S1) 후의 용탕의 온도를 고액 공존 온도역 내에서 유지하면, 상기 금속간 화합물과 함께 고상 알루미늄이 생성된다. 이 고상 알루미늄의 초정(初晶)은 덴드라이트 형태를 나타낸다. 상기 고상 알루미늄의 응고는, α-알루미늄 덴드라이트의 생성으로서 진행된다. 이 α-알루미늄 덴드라이트는 고순도이다. 이 α-알루미늄 덴드라이트는 입상으로 성장한다. 즉, 상기 고상 알루미늄은, α-알루미늄 덴드라이트 및 α-알루미늄 덴드라이트가 성장한 입상체를 포함하고 있다. 상기 고상 알루미늄에서 차지하는 α-알루미늄 덴드라이트 및 상기 입상체의 합계 함유 비율은 매우 크다. 상기 금속간 화합물은, 고액 계면 근방에서 생성되고, α-알루미늄 덴드라이트간의 극간(α-알루미늄 덴드라이트의 수간(樹間))에 포착된다. 또한, 상기 금속간 화합물은, α-알루미늄 덴드라이트가 성장하는 과정에서 상기 입상체의 내부에 도입된다.In the holding step (S2), impurities contained in the molten metal are generated as intermetallic compounds by maintaining the temperature of the molten metal after the mixing step (S1) within the solid-liquid coexistence temperature range. On the other hand, when the temperature of the molten metal after the mixing step (S1) is maintained within the solid-liquid coexistence temperature range, solid aluminum is produced together with the intermetallic compound. Primary crystals of this solid aluminum show a dendrite form. The solidification of the solid aluminum proceeds as the generation of α-aluminum dendrites. This α-aluminum dendrite is of high purity. These α-aluminum dendrites grow granular. That is, the solid aluminum includes α-aluminum dendrites and grains from which α-aluminum dendrites have grown. The total content ratio of the α-aluminum dendrite and the granular material in the solid aluminum is very large. The intermetallic compound is generated in the vicinity of the solid-liquid interface and is captured in gaps between α-aluminum dendrites (between α-aluminum dendrites). In addition, the intermetallic compound is introduced into the granular body during the growth of α-aluminum dendrites.

유지 공정(S2)에서는, 혼합 공정(S1) 후의 용탕을, 액상선 온도 미만이고 또한 고상선 온도 이상인 온도역으로 냉각한다. 상기 용탕에 있어서의 Mg의 함유량[질량%]을 C로 한 경우, 유지 공정(S2)에 있어서의 상기 용탕의 유지 온도 T[℃]의 하한으로서는, 예를 들면 C≤19의 경우이면, T≥-10.8C+660으로 할 수 있고, C>19의 경우이면, T≥450으로 할 수 있다. 한편, 유지 공정(S2)에 있어서의 상기 용탕의 유지 온도 T[℃]의 상한으로서는, T<-5.9C+660(단, C≤35의 경우)으로 할 수 있다.In the holding step (S2), the molten metal after the mixing step (S1) is cooled to a temperature range lower than the liquidus temperature and higher than the solidus temperature. When the Mg content [mass%] in the molten metal is C, the lower limit of the holding temperature T [°C] of the molten metal in the holding step (S2) is, for example, in the case of C≤19, T ≥-10.8C+660, and in the case of C>19, T≥450. On the other hand, the upper limit of the holding temperature T [° C.] of the molten metal in the holding step (S2) can be set to T<-5.9C+660 (provided that C≤35).

유지 공정(S2)에서는, 혼합 공정(S1) 후의 용탕을, 액상률이 60% 이상이 되는 고액 공존 온도역으로 유지하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 유지 공정(S2)에 있어서의 상기 용탕의 유지 온도 T[℃]로서는, T≥-7.3C+660(단, C≤35의 경우)이 바람직하다. 상기 액상률이 상기 하한에 미치지 않으면, 고상률이 지나치게 커져 분리 공정(S3)에 있어서 상기 용탕을 교반 또는 압착하기 어려워질 우려가 있다.In the holding step (S2), it is preferable to maintain the molten metal after the mixing step (S1) in a solid-liquid coexistence temperature range in which the liquid phase ratio is 60% or more. Specifically, as the holding temperature T [°C] of the molten metal in the holding step (S2), T≥-7.3C+660 (however, in the case of C≤35) is preferable. If the liquid phase ratio is less than the lower limit, the solid phase ratio becomes too large, and there is a risk that it becomes difficult to stir or press the molten metal in the separation step (S3).

(분리 공정)(separation process)

분리 공정(S3)에서는, 상기 금속간 화합물을 상기 고상 알루미늄과 함께(상기 고상 알루미늄과 합하여), 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리한다.In the separation step (S3), the intermetallic compound is separated from or in the molten metal together with the solid aluminum (combined with the solid aluminum).

분리 공정(S3)에서는, 유지 공정(S2)에서 고액 공존 온도역으로 유지되어 있는 용탕을 교반 또는 압착한다. 분리 공정(S3)에서는, 상기 용탕이 고액 공존 온도역으로 유지된 후에 이 용탕을 교반 또는 압착해도 되고, 상기 용탕이 고액 공존 온도에 도달하기 전부터 이 용탕의 교반 또는 압착 조작을 개시해도 된다.In the separation step (S3), the molten metal maintained in the solid-liquid coexistence temperature range in the holding step (S2) is stirred or compressed. In the separation step (S3), the molten metal may be stirred or compressed after the molten metal is maintained in the solid-liquid coexistence temperature range, or the molten metal may be stirred or compressed before the molten metal reaches the solid-liquid coexistence temperature.

분리 공정(S3)에서는, 유지 공정(S2)에서 생성된 상기 고상 알루미늄 및 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 용탕 중에 편재시키는 것이 바람직하다. 당해 불순물 제거 방법은, 예를 들면 노 내에 저류되어 있는 상기 용탕을 교반 또는 압착함으로써, 상기 고상 알루미늄 및 상기 금속간 화합물을 상기 용탕 중에 편재시킬 수 있다. 이 구성에 의하면, 상기 불순물을 용이하게 제거할 수 있다.In the separation step (S3), it is preferable to unevenly distribute the intermetallic compound containing the solid aluminum and the impurities generated in the holding step (S2) in the molten metal. In the impurity removal method, for example, the solid aluminum and the intermetallic compound can be unevenly distributed in the molten metal by stirring or pressing the molten metal stored in the furnace. According to this configuration, the impurities can be easily removed.

분리 공정(S3)에서는, 상기 고상 알루미늄에 포함되는 α-알루미늄 덴드라이트를 파괴하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물은, 고액 공존 온도역에 있어서 α-알루미늄 덴드라이트간의 극간에 포착되어 있다. 그 때문에, 분리 공정(S3)에서, α-알루미늄 덴드라이트를 파괴함으로써, 상기 금속간 화합물을 α-알루미늄 덴드라이트간으로부터 해방할 수 있다. 통상 이 금속간 화합물은, 알루미늄 용탕(액상 알루미늄)보다도 비중이 크기 때문에, α-알루미늄 덴드라이트를 파괴함으로써, 상기 금속간 화합물을 상기 용탕의 저부측으로 용이하게 분리할 수 있다.In the separation step (S3), it is preferable to destroy α-aluminum dendrites included in the solid aluminum. As described above, the intermetallic compound containing the impurity is captured in the gap between α-aluminum dendrites in the solid-liquid coexistence temperature range. Therefore, the intermetallic compound can be released from the α-aluminum dendrites by destroying the α-aluminum dendrites in the separation step (S3). Since this intermetallic compound usually has a higher specific gravity than that of molten aluminum (liquid aluminum), the intermetallic compound can be easily separated to the bottom side of the molten metal by destroying α-aluminum dendrites.

또한, 분리 공정(S3)에서는, α-알루미늄 덴드라이트와 함께, 상기 고상 알루미늄에 포함되는 전술한 입상체를 파괴하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 상기 금속간 화합물은, α-알루미늄 덴드라이트가 성장하는 과정에서 상기 입상체의 내부에 도입된다. 그 때문에, 분리 공정(S3)에서, 상기 입상체를 파괴함으로써, 상기 입상체의 내부에 도입된 상기 금속간 화합물을 상기 입상체로부터 용이하고 확실하게 해방할 수 있다.In the separation step (S3), it is preferable to destroy the above-described granular bodies included in the solid aluminum together with the α-aluminum dendrites. As described above, the intermetallic compound is introduced into the granular body during the growth of α-aluminum dendrites. Therefore, by destroying the granular material in the separation step (S3), the intermetallic compound introduced into the granular material can be easily and reliably released from the granular material.

이하, 분리 공정(S3)에서 상기 용탕을 교반하는 수순과 압착하는 수순의 각각에 대하여 설명한다. 한편, 분리 공정(S3)에서는, 상기 교반 및 상기 압착의 어느 한쪽만을 행하면 되지만, 상기 교반과 상기 압착의 양쪽을 행하는 것을 배제하는 것은 아니다.Hereinafter, each of the steps of stirring and compressing the molten metal in the separation step (S3) will be described. On the other hand, in the separation step (S3), only one of the agitation and the compression bonding may be performed, but performing both the agitation and the compression compression is not excluded.

〔교반 수순〕[Stirring procedure]

분리 공정(S3)에서 상기 용탕을 교반하는 경우, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 고액 공존 온도역에서 노(Y) 내에 유지된 용탕(X)을 교반기(10)에 의해 교반한다. 교반 수단으로서는, α-알루미늄 덴드라이트(D)를 파괴할 수 있을 정도의 교반력이 얻어지는 한 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 봉이나 교반 날개를 이용한 기계적 교반, 스터러를 이용한 전자(電磁) 교반, 불활성 가스를 취입하는 것에 의한 교반 등을 들 수 있다(도 2에서는, 교반 날개를 이용한 기계적 교반을 도시하고 있다).In the case of stirring the molten metal in the separation step (S3), for example, as shown in FIG. 2 , the molten metal X held in the furnace Y in the solid-liquid coexistence temperature range is stirred by the stirrer 10. The stirring means is not particularly limited as long as a stirring force capable of destroying the α-aluminum dendrite (D) is obtained, and for example, mechanical stirring using a rod or a stirring blade, and electromagnetic stirring using a stirrer Stirring, stirring by blowing in an inert gas, etc. are mentioned (in FIG. 2, mechanical stirring using a stirring blade is shown).

분리 공정(S3)에서 용탕(X)을 교반함으로써, α-알루미늄 덴드라이트(D)나 전술한 입상체를 파괴하여, α-알루미늄 덴드라이트(D)의 극간에 포착되거나, 또는 상기 입상체의 내부에 도입되어 있는 불순물을 포함하는 금속간 화합물(I)을 해방할 수 있다. 금속간 화합물(I)로서는, 예를 들면 상기 불순물이 Fe인 경우에는 Al3Fe, 상기 불순물이 Mn인 경우에는 Al6Mn, 상기 불순물이 Co인 경우에는 Al3Co, 상기 불순물이 Ti인 경우에는 Al3Ti, 상기 불순물이 V인 경우에는 Al3V, 상기 불순물이 Zr인 경우에는 Al3Zr, 상기 불순물이 Cr인 경우에는 Al7Cr을 들 수 있다. 이들 금속간 화합물은, 액상 알루미늄보다도 비중이 크기 때문에, 교반 후에 용탕(X)을 정치함으로써, α-알루미늄 덴드라이트(D)나 상기 입상체와 함께 용탕(X)의 저부로 침강한다. 이에 의해, 금속간 화합물(I)을 α-알루미늄 덴드라이트(D) 및 상기 입상체와 함께 용탕(X)의 저부에 편재시킬 수 있다. 한편, 상기 교반 후의 정치는, 용탕(X)의 온도를 고액 공존 온도역 내로 유지한 상태에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 교반 후의 정치는, 용탕(X)의 온도를 고액 공존 온도역 내에서, 또한 상기 교반 시의 온도 이하로 유지하도록 행하는 것이 보다 바람직하다.By stirring the molten metal (X) in the separation step (S3), the α-aluminum dendrites (D) and the above-mentioned granular bodies are destroyed, and the α-aluminum dendrites (D) are trapped between gaps, or the granular bodies are Intermetallic compound (I) containing impurities introduced into the inside can be released. Examples of the intermetallic compound (I) include Al 3 Fe when the impurity is Fe, Al 6 Mn when the impurity is Mn, Al 3 Co when the impurity is Co, and Ti when the impurity is Ti. , Al 3 Ti, Al 3 V when the impurity is V, Al 3 Zr when the impurity is Zr, and Al 7 Cr when the impurity is Cr. Since these intermetallic compounds have a higher specific gravity than liquid aluminum, when the molten metal (X) is allowed to stand after stirring, they settle to the bottom of the molten metal (X) together with the α-aluminum dendrites (D) and the above-mentioned granular material. In this way, the intermetallic compound (I) can be unevenly distributed at the bottom of the molten metal (X) together with the α-aluminum dendrite (D) and the granular material. On the other hand, it is preferable to perform the stilling after stirring in a state where the temperature of the molten metal (X) is maintained within the solid-liquid coexistence temperature range. In addition, it is more preferable to keep the temperature of the molten metal (X) within the solid-liquid coexistence temperature range and below the temperature at the time of the agitation in the stilling after the stirring.

〔압착 수순〕[Compression procedure]

분리 공정(S3)에서 상기 용탕을 압착하는 경우, 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이, 고액 공존 온도역에서 노(Y) 내에 유지된 용탕(X)을 액면측으로부터 압착판(20)으로 압압한다. 압착판(20)으로서는, 예를 들면 판두께 방향으로 용탕(X)을 통과 가능한 복수의 구멍(비도시)을 갖는 것을 이용할 수 있다.In the case of compressing the molten metal in the separation step (S3), as shown in FIG. 3, for example, the molten metal X held in the furnace Y in the solid-liquid coexistence temperature range is pressed from the liquid surface side to the compression plate 20. do. As the pressing plate 20, for example, one having a plurality of holes (not shown) capable of passing the molten metal X in the plate thickness direction can be used.

분리 공정(S3)에서 용탕(X)을 압착함으로써, α-알루미늄 덴드라이트(D)나 전술한 입상체를 파괴하여, α-알루미늄 덴드라이트(D)의 극간에 포착되거나, 또는 상기 입상체의 내부에 도입되어 있는 불순물을 포함하는 금속간 화합물(I)을 해방하면서, 금속간 화합물(I)을 α-알루미늄 덴드라이트(D)나 상기 입상체와 함께 용탕(X)의 저부에 편재시킬 수 있다. 그 결과, 금속간 화합물(I)을 α-알루미늄 덴드라이트(D) 및 상기 입상체와 함께 노(Y)의 저부측에서 눌러 굳힐 수 있다.By compressing the molten metal (X) in the separation step (S3), the α-aluminum dendrites (D) and the above-mentioned granular bodies are destroyed, so that the gaps of the α-aluminum dendrites (D) are trapped, or the granular bodies are While releasing the intermetallic compound (I) containing impurities introduced into the inside, the intermetallic compound (I) can be localized at the bottom of the molten metal (X) together with the α-aluminum dendrite (D) and the above-mentioned granular body. there is. As a result, the intermetallic compound (I) can be pressed at the bottom side of the furnace (Y) together with the α-aluminum dendrite (D) and the granular material to be solidified.

한편, 분리 공정(S3)에서 용탕을 압착하는 방법으로서는, 도 3에 기재한 것 이외의 방법을 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면 분리 공정(S3)에서는, 상기 용탕을 액면측으로부터 압착함으로써, 상기 금속간 화합물 및 α-알루미늄 덴드라이트를 노 내에 남기면서, 액상 알루미늄을 노 밖으로 배출하는 구성을 채용하는 것도 가능하다.On the other hand, as a method of compressing the molten metal in the separation step (S3), it is also possible to use a method other than that described in FIG. 3 . For example, in the separation step (S3), it is also possible to adopt a configuration in which liquid aluminum is discharged out of the furnace while leaving the intermetallic compound and α-aluminum dendrites in the furnace by pressing the molten metal from the liquid surface side.

(희석 공정)(dilution process)

분리 공정(S3)에 의해 불순물이 분리되고, 추가로 이 불순물이 제거된 후의 용탕은, 희석하여 알루미늄의 리사이클에 제공할 수 있다. 보다 상세하게는, 분리 공정(S3)에서 불순물을 분리한 후에 회수된 액상 알루미늄은, 희석함으로써 알루미늄의 리사이클에 제공할 수 있다. 전술한 혼합 공정(S1), 유지 공정(S2) 및 분리 공정(S3)에, 희석 공정을 추가한 알루미늄의 리사이클 방법은, 본 발명의 일 실시형태이다. 상기 희석 공정에서는, 분리 공정(S3)을 거쳐 상기 불순물이 제거된 용탕을, 공업용 순알루미늄 또는 Mg 농도가 낮은 알루미늄 스크랩(예를 들면 JIS-A1000계)과 혼합하여, JIS에서 규정되는 A5000계(Al-Mg계 합금)의 Mg 기준 농도까지 희석한다.Impurities are separated in the separation step (S3), and the molten metal after these impurities are further removed can be diluted and used for aluminum recycling. More specifically, liquid aluminum recovered after separating impurities in the separation step (S3) can be used for aluminum recycling by diluting. An aluminum recycling method in which a dilution step is added to the mixing step (S1), the holding step (S2), and the separation step (S3) described above is one embodiment of the present invention. In the dilution step, the molten metal from which the impurities have been removed through the separation step (S3) is mixed with industrial pure aluminum or aluminum scrap with a low Mg concentration (for example, JIS-A1000 series) to form A5000 series (specified by JIS). It is diluted to the Mg standard concentration of Al-Mg alloy).

상기 희석 공정에서는, 혼합 공정(S1)에서 첨가된 Mg를 함유하는 용탕의 Mg 농도를 JIS-A5000계의 기준 농도 이하로 희석한다. Mg는 불순물은 아니기 때문에, 용탕으로부터 제거하는 것을 필요로 하지 않는다. 당해 알루미늄의 리사이클 방법은, 상기 희석 공정에 의해 Mg의 농도를 낮게 함으로써, 희석 후의 용탕을 알루미늄 제품에 이용할 수 있다. 또한, 상기 희석 공정에서는, 비교적 고농도의 Mg를 함유하는 용탕을 진공하에서 유지함으로써 증기압이 큰 Mg를 증발시켜, 용탕에 있어서의 Mg의 농도를 낮게 하는 것도 가능하다. 또, 상기 희석 공정에서는, 용탕에 염소를 취입하는 방법이나, 플럭스를 이용함으로써 Mg를 제거하는 것도 가능하다.In the dilution step, the Mg concentration of the molten metal containing the Mg added in the mixing step (S1) is diluted to a JIS-A5000 standard concentration or less. Since Mg is not an impurity, it does not need to be removed from the molten metal. In the aluminum recycling method, the diluted molten metal can be used for aluminum products by lowering the concentration of Mg in the dilution step. In the dilution step, it is also possible to lower the Mg concentration in the molten metal by evaporating Mg having a high vapor pressure by holding the molten metal containing a relatively high concentration of Mg under vacuum. In the dilution step, Mg can also be removed by blowing chlorine into the molten metal or by using a flux.

한편, 분리 공정(S3) 후에 있어서의 용탕은, 상기 희석 공정을 거치지 않고서 재이용에 제공하는 것도 가능하다. 예를 들면 상기 용탕은, 불순물의 제거 후에 응고시켜, 재생 지금으로서 활용해도 되고, 금속간 화합물(I)을 편재시킨 상태에서 응고시키고, 불순물의 농도가 높은 부분을 선택적으로 잘라 버려 재생 지금으로서 활용해도 된다. 또한, 상기 재생 지금을 활용하는 과정에서 필요에 따라서 용탕을 희석해도 된다. 또, 분리 공정(S3) 후에 있어서의 용탕은, 흡인 등으로 분리 회수하는 것이나, 주형 등으로 굳힘으로써 Mg 중간 합금으로서 사용하는 것도 가능하다.On the other hand, the molten metal after the separation step (S3) can also be used for reuse without going through the dilution step. For example, the molten metal may be solidified after removal of impurities and used as recycled metal, or it may be solidified in a state where intermetallic compound (I) is unevenly distributed, and a portion having a high concentration of impurities is selectively cut off to be used as recycled metal. You can do it. Further, in the process of utilizing the reclaimed metal, the molten metal may be diluted as needed. Further, the molten metal after the separation step (S3) can be separated and recovered by suction or the like, or used as an Mg intermediate alloy by hardening with a mold or the like.

게다가, 분리 공정(S3) 후에 얻어진 주괴 등으로부터 불순물 농도가 높은 부분을 분리한 후에, 이 불순물 농도가 높은 부분에 대해서, 재차 당해 불순물 제거 방법을 실시해도 된다. 이 구성에 의하면, 이 불순물 농도가 높은 부분을 당해 불순물 제거 방법에 의해 정련할 수 있다. 이때, 당해 불순물 제거 방법을 행함에 있어서는, 새로이 알루미늄 스크랩 등을 추가해도 된다. 이들 구성에 의해서도, 수율을 향상시킬 수 있다.In addition, after separating the high impurity concentration part from the ingot or the like obtained after the separation step (S3), the impurity removal method may be performed again on the high impurity concentration part. According to this structure, this part with high impurity concentration can be refined by the said impurity removal method. At this time, in performing the said impurity removal method, you may add aluminum scrap etc. newly. Yield can be improved also by these structures.

<이점><Advantages>

당해 불순물 제거 방법은, 분리 공정(S3)에서 용탕(X)을 고액 공존 온도역 내에 있어서 교반 또는 압착하는 것에 의해, α-알루미늄 덴드라이트(D) 등의 고상 알루미늄과 금속간 화합물(I)을 용탕(X) 중에서 또는 용탕(X)으로부터 효율적으로 분리할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 고액 공존 온도역 내에 있어서, 용탕(X)에는 고상 알루미늄(α-알루미늄), 액상 알루미늄 및 금속간 화합물(I)이 대략 균일하게 분산되어 있다. 이 상태에 있어서, 금속간 화합물(I)은, α-알루미늄 덴드라이트간의 극간에 포착되거나, 또는 전술한 입상체의 내부에 도입되어 있어, 제거가 곤란하다. 이에 반해, 당해 불순물 제거 방법은, 분리 공정(S3)에서 α-알루미늄 덴드라이트(D) 및 상기 입상체를 파괴함으로써, 금속간 화합물(I)을 α-알루미늄 덴드라이트(D) 및 상기 입상체와 함께 용탕(X) 중에서 또는 용탕(X)으로부터 효율적으로 분리할 수 있다. 따라서, 당해 불순물 제거 방법에 의하면, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중에 혼입되어, 제거가 곤란한 불순물을 효율 좋게 제거할 수 있다.In the impurity removal method, solid aluminum such as α-aluminum dendrite (D) and intermetallic compound (I) are separated by stirring or compressing the molten metal (X) in the solid-liquid coexistence temperature range in the separation step (S3). It can be efficiently separated from or in the molten metal (X). More specifically, within the solid-liquid coexistence temperature range, solid aluminum (α-aluminum), liquid aluminum, and intermetallic compound (I) are substantially uniformly dispersed in the molten metal X. In this state, the intermetallic compound (I) is trapped between the gaps between α-aluminum dendrites or is introduced into the above-mentioned granular body, and is difficult to remove. In contrast, the impurity removal method involves destroying the α-aluminum dendrites (D) and the granular bodies in the separation step (S3), thereby separating the intermetallic compound (I) from the α-aluminum dendrites (D) and the granular bodies. Together with, it can be efficiently separated from or in the molten metal (X). Therefore, according to the method for removing impurities, it is possible to efficiently remove impurities that are difficult to remove because they are mixed in aluminum or an aluminum alloy.

당해 불순물 제거 방법은, JIS-A5000계의 알루미늄 합금 등에서 필수의 원소인 Mg를 용탕(X)에 함유시켜 상기 불순물의 금속간 화합물화를 촉진하고, 생성된 금속간 화합물(I)을 분리하는 것에 의해, 상기 불순물을 제거한다. 당해 불순물 제거 방법은, 종래 행해지고 있던 바와 같은, 금속간 화합물(I)을 생성시키기 위해서 굳이 불필요한 불순물을 혼입할 필요가 없고, 또한 수율도 향상시킬 수 있다.The impurity removal method involves incorporating Mg, which is an essential element in aluminum alloys of the JIS-A5000 system, etc. into molten metal (X) to promote intermetallic compounding of the impurities and separating the resulting intermetallic compound (I). by removing the impurities. In the impurity removal method, unnecessary impurities are not required to be mixed in order to produce the intermetallic compound (I) as has been conventionally done, and the yield can be improved.

당해 불순물 제거 방법에 의하면, 알루미늄의 리사이클 과정에서 제거가 곤란하다고 여겨지고 있는 금속 원소를 효율 좋게 제거할 수 있으므로, 알루미늄 전신재로부터 알루미늄 전신재로의 수평 리사이클을 실현할 수 있다.According to the impurity removal method, metal elements that are considered difficult to remove can be efficiently removed in the aluminum recycling process, so that horizontal recycling from an aluminum wrought material to an aluminum wrought material can be realized.

당해 불순물 제거 방법은, 혼합 공정(S1)에서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 불순물을 포함하는 용탕에, Mg 또는 Mg 합금을 혼합하는 것이다. 한편으로, 혼합 공정(S1)에서는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 불순물을 포함하는 용탕에, JIS-A2000계 합금의 필수 원소인 Cu 또는 JIS-A7000계 합금의 필수 원소인 Zn을 혼합하는 것으로도, 상기와 마찬가지로 해서 분리 공정(S3)에서 고상 알루미늄과 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리할 수 있다고 생각된다. 또한, 혼합 공정(S1)에서는, Mg 또는 Mg 합금, Cu 또는 Cu 합금, 혹은 Zn 또는 Zn 합금을 단독으로 혼합해도 되고, 임의의 조합으로 혼합해도 된다고 생각된다.In the impurity removal method, Mg or an Mg alloy is mixed with a molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and impurities in the mixing step (S1). On the other hand, in the mixing step (S1), Cu, which is an essential element of JIS-A2000 series alloy, or Zn, which is an essential element of JIS-A7000 series alloy, is mixed with molten metal containing aluminum or aluminum alloy and impurities, In the same way, it is considered that the intermetallic compound containing solid aluminum and impurities can be separated from or in the molten metal in the separation step (S3). In the mixing step (S1), it is considered that Mg or Mg alloy, Cu or Cu alloy, or Zn or Zn alloy may be mixed alone or may be mixed in an arbitrary combination.

[주괴의 제조 방법][Method of manufacturing ingot]

다음으로, 당해 불순물 제거 방법을 이용한 주괴의 제조 방법에 대하여 설명한다. 당해 주괴의 제조 방법은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 불순물을 포함하는 용탕에, Mg 또는 Mg 합금을 혼합하는 공정(혼합 공정(S1))과, 혼합 공정(S1) 후의 용탕의 온도를 고액 공존 온도역 내로 유지하는 공정(유지 공정(S2))과, 유지 공정(S2)에서 생성된 고상 알루미늄과 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 고액 공존 온도역에 있어서 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리하는 공정(분리 공정(S3))과, 분리 공정(S3) 후에, 상기 용탕을 응고시키는 공정(응고 공정(S4))을 구비한다. 당해 주괴의 제조 방법은, 분리 공정(S3)에서, 상기 용탕을 교반 또는 압착한다. 당해 주괴의 제조 방법에 있어서의 혼합 공정(S1), 유지 공정(S2) 및 분리 공정(S3)은, 도 1의 불순물 제거 방법에 있어서의 혼합 공정(S1), 유지 공정(S2) 및 분리 공정(S3)과 마찬가지의 수순으로 행할 수 있다. 그 때문에, 혼합 공정(S1), 유지 공정(S2) 및 분리 공정(S3)에 대한 설명은 생략한다.Next, a method for producing an ingot using the impurity removal method will be described. As shown in FIG. 4 , the ingot manufacturing method includes a step of mixing Mg or an Mg alloy with a molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and impurities (mixing step S1), and the molten metal after the mixing step S1. A step of maintaining the temperature of within the solid-liquid coexistence temperature range (maintaining step (S2)), and intermetallic compounds containing solid aluminum and the impurities generated in the holding step (S2) in the solid-liquid coexistence temperature range in the molten metal. Alternatively, a step of separating from the molten metal (separation step (S3)) and a step of solidifying the molten metal after the separation step (S3) (solidification step (S4)) are provided. In the manufacturing method of the ingot, in the separation step (S3), the molten metal is stirred or compressed. The mixing step (S1), the holding step (S2), and the separation step (S3) in the ingot manufacturing method are the mixing step (S1), the holding step (S2), and the separation step in the impurity removal method of FIG. It can be carried out in the same procedure as (S3). Therefore, the description of the mixing step (S1), the holding step (S2) and the separation step (S3) is omitted.

(응고 공정)(solidification process)

응고 공정(S4)은, 분리 공정(S3)을 거쳐 불순물이 제거된 후의 용탕을 응고시켜도 되고, 분리 공정(S3)에 의해 불순물이 편재되어 있는 용탕을 응고시켜도 된다. 또한, 응고 공정(S4)에서는, 분리 공정(S3) 후에 희석된 용탕을 응고시켜도 된다. 응고 공정(S4)에서, 희석된 용탕을 응고시키는 경우, 당해 주괴의 제조 방법은, 분리 공정(S3)과 응고 공정(S4) 사이에 전술한 희석 공정을 구비하고 있어도 된다.In the solidification step (S4), the molten metal after impurities are removed through the separation step (S3) may be solidified, or the molten metal in which impurities are unevenly distributed may be solidified by the separation step (S3). In the solidification step (S4), the diluted molten metal after the separation step (S3) may be solidified. In the case of solidifying the diluted molten metal in the solidification step (S4), the manufacturing method of the ingot may include the above-described dilution step between the separation step (S3) and the solidification step (S4).

<이점><Advantages>

당해 주괴의 제조 방법은, 분리 공정(S3)에서 상기 고상 알루미늄과 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 용탕 중에서 효율적으로 분리함으로써, 얻어지는 주괴로부터 불순물을 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 당해 주괴의 제조 방법은, 분리 공정(S3)에서 상기 고상 알루미늄과 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 용탕 중으로부터 효율적으로 분리함으로써, 불순물의 함유량이 저감된 주괴를 제조할 수 있다.In the manufacturing method of the ingot, impurities can be easily removed from the obtained ingot by efficiently separating the solid aluminum and the intermetallic compound containing the impurities from the molten metal in the separation step (S3). In the method for producing the ingot, an ingot having a reduced content of impurities can be produced by efficiently separating the solid aluminum and the intermetallic compound containing the impurities from the molten metal in the separation step (S3).

[그 밖의 실시형태][Other embodiments]

상기 실시형태는, 본 발명의 구성을 한정하는 것은 아니다. 따라서, 상기 실시형태는, 본 명세서의 기재 및 기술 상식에 기초하여 상기 실시형태 각 부의 구성 요소의 생략, 치환 또는 추가가 가능하고, 그것들은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.The above embodiment does not limit the configuration of the present invention. Therefore, in the above embodiment, omission, substitution, or addition of components of each part of the above embodiment is possible based on the description and common knowledge of the present specification, and they should all be construed as belonging to the scope of the present invention.

상기 실시형태에서는, 상기 분리 공정에서, α-알루미늄 덴드라이트와 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리하는 구성에 대하여 설명했다. 단, 상기 분리 공정에서는, 고상 알루미늄과 상기 금속간 화합물을 분리하는 한, 상기 고상 알루미늄이 α-알루미늄 덴드라이트를 포함하는 것을 필요로 하지 않는다. 또한, 상기 고상 알루미늄이 α-알루미늄 덴드라이트를 포함하는 경우라도, 상기 분리 공정에서는 α-알루미늄 덴드라이트를 파괴하지 않아도 된다.In the above embodiment, the configuration of separating the intermetallic compound containing α-aluminum dendrites and impurities from or from the molten metal in the separation step has been described. However, in the separation step, as long as solid aluminum and the intermetallic compound are separated, it is not required that the solid aluminum contain α-aluminum dendrites. Further, even when the solid aluminum contains α-aluminum dendrites, the α-aluminum dendrites need not be destroyed in the separation step.

실시예Example

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 상세히 기술하지만, 이 실시예의 기재에 기초하여 본 발명이 한정적으로 해석되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not limitedly interpreted based on the description of these examples.

[실시예][Example]

[No. 1][No. One]

불순물을 포함하는 알루미늄 합금과 순Mg를 흑연 감과에 용해시켜, 불순물로서 Fe를 포함하고, 그 밖의 원소로서 Si를 포함하는 용탕을 조제했다(혼합 공정). 이 용탕에 있어서의 각종 원소의 함유량을 표 1에 나타낸다. 그 후, 이 용탕을 641℃까지 노랭하고, 이 용탕에 질화 규소제의 교반봉을 삽입하여 용탕의 교반을 개시했다. 이 교반을 행하면서, 용탕을 602℃ 이하까지 노랭한 후, 고액 공존 온도역 내로 유지했다(유지 공정). 이 용탕을 고액 공존 온도역 내로 유지한 상태에서, 상기 교반을 계속하고, 상기 용탕이 591℃에 이른 시점에서 교반봉을 인발하고, 상기 용탕을 590℃의 고액 공존 온도에서 15분간 정치했다(분리 공정). 이 분리 공정에 의해, α-알루미늄 덴드라이트와 Fe를 포함하는 금속간 화합물이, 상기 용탕의 저부측으로 분리되었다. 이 분리 공정 후에, 노의 전원을 끄고 상기 용탕을 응고시킴으로써 주괴를 얻었다. 이 주괴의 상부로부터 일부를 채취하여, ICP 발광 분광 분석법으로 Fe의 농도를 분석했다. 이 분석 결과를 표 1에 나타낸다.An aluminum alloy containing impurities and pure Mg were dissolved in graphite persimmon to prepare a molten metal containing Fe as an impurity and Si as another element (mixing step). Table 1 shows the content of various elements in this molten metal. Thereafter, this molten metal was pre-cooled to 641°C, and a stirring rod made of silicon nitride was inserted into the molten metal to start stirring of the molten metal. While performing this stirring, the molten metal was furnace-cooled to 602° C. or less, and then held within the solid-liquid coexistence temperature range (maintenance step). While the molten metal was maintained within the solid-liquid coexistence temperature range, the agitation was continued, and when the molten metal reached 591°C, the stirring rod was pulled out, and the molten metal was allowed to stand at the solid-liquid coexistence temperature of 590°C for 15 minutes (separation process). In this separation step, an intermetallic compound containing α-aluminum dendrite and Fe was separated toward the bottom side of the molten metal. After this separation process, the furnace was turned off and the molten metal was solidified to obtain an ingot. A part of the ingot was sampled from the upper part, and the concentration of Fe was analyzed by ICP emission spectrometry. The results of this analysis are shown in Table 1.

[No. 2][No. 2]

불순물을 포함하는 알루미늄 합금과 순Mg를 흑연 감과에 용해시켜, 불순물로서 Fe를 포함하고, 그 밖의 원소로서 Si를 포함하는 용탕을 조제했다(혼합 공정). 이 용탕에 있어서의 각종 원소의 함유량을 표 1에 나타낸다. 그 후, 이 용탕을 고액 공존 온도인 594℃까지 노랭하고(유지 공정), 감과를 노로부터 꺼낸 뒤, 철제의 지그를 이용하여 상기 용탕을 액면측으로부터 신속하게 압착했다(분리 공정). 이 분리 공정에 의해, α-알루미늄 덴드라이트와 Fe를 포함하는 금속간 화합물이, 상기 용탕의 저부측으로 분리되었다. 이 분리 공정 후에, 상기 용탕을 공랭 응고시킴으로써 주괴를 얻었다. 한편, 상기 분리 공정에서 이용한 지그는, 상기 용탕에 삽입된 상태에서 주포(鑄包)했다. 이 주괴의 지그의 상부측의 일부를 채취하여, ICP 발광 분광 분석법으로 Fe의 농도를 분석했다. 이 분석 결과를 표 1에 나타낸다.An aluminum alloy containing impurities and pure Mg were dissolved in graphite persimmon to prepare a molten metal containing Fe as an impurity and Si as another element (mixing step). Table 1 shows the content of various elements in this molten metal. Thereafter, this molten metal was furnace-cooled to 594° C., which is the solid-liquid coexistence temperature (holding step), and after removing the persimmon from the furnace, the molten metal was quickly pressed from the liquid surface side using an iron jig (separation step). In this separation step, an intermetallic compound containing α-aluminum dendrite and Fe was separated toward the bottom side of the molten metal. After this separation step, an ingot was obtained by air-cooling and solidifying the molten metal. On the other hand, the jig used in the separation process was main-poured while being inserted into the molten metal. A part of the upper side of the jig of this ingot was taken out, and the concentration of Fe was analyzed by ICP emission spectrometry. The results of this analysis are shown in Table 1.

[No. 3][No. 3]

불순물을 포함하는 알루미늄 합금과 순Mg를 흑연 감과에 용해시켜, 불순물로서 Mn을 포함하고, 그 밖의 원소로서 Si, Cu 및 Zn을 포함하는 용탕을 조제했다(혼합 공정). 이 용탕에 있어서의 각종 원소의 함유량을 표 1에 나타낸다. 그 후, 이 용탕을 고액 공존 온도인 593℃까지 노랭하고(유지 공정), 감과를 노로부터 꺼낸 뒤, 철제의 지그를 이용하여 상기 용탕을 액면측으로부터 신속하게 압착했다(분리 공정). 이 분리 공정에 의해, α-알루미늄 덴드라이트와 Mn을 포함하는 금속간 화합물이, 상기 용탕의 저부측으로 분리되었다. 이 분리 공정 후에, 상기 용탕을 공랭 응고시킴으로써 주괴를 얻었다. 한편, 상기 분리 공정에서 이용한 지그는, 상기 용탕에 삽입된 상태에서 주포했다. 이 주괴의 지그의 상부측의 일부를 채취하여, ICP 발광 분광 분석법으로 Mn의 농도를 분석했다. 이 분석 결과를 표 1에 나타낸다.An aluminum alloy containing impurities and pure Mg were dissolved in graphite persimmon, and a molten metal containing Mn as an impurity and Si, Cu and Zn as other elements was prepared (mixing step). Table 1 shows the content of various elements in this molten metal. After that, the molten metal was furnace-cooled to 593° C., which is the solid-liquid coexistence temperature (holding step), and after removing the persimmon from the furnace, the molten metal was quickly pressed from the liquid surface side using an iron jig (separation step). In this separation step, an intermetallic compound containing α-aluminum dendrite and Mn was separated toward the bottom side of the molten metal. After this separation step, an ingot was obtained by air-cooling and solidifying the molten metal. On the other hand, the jig used in the separation step was main-loaded while being inserted into the molten metal. A part of the upper side of the jig of this ingot was taken out, and the concentration of Mn was analyzed by ICP emission spectrometry. The results of this analysis are shown in Table 1.

[비교예][Comparative example]

[No. 4][No. 4]

불순물을 포함하는 알루미늄 합금과 순Mg를 흑연 감과에 용해시켜, 불순물로서 Fe를 포함하고, 그 밖의 원소로서 Si를 포함하는 용탕을 조제했다(혼합 공정). 이 용탕에 있어서의 각종 원소의 함유량을 표 1에 나타낸다. 그 후, 이 용탕을 고액 공존 온도인 600℃까지 공랭한 뒤에 15분간 정치했다. 그 후, 노의 전원을 끄고 상기 용탕을 응고시킴으로써 주괴를 얻었다. 이 주괴의 상부로부터 일부를 채취하여, ICP 발광 분광 분석법으로 Fe의 농도를 분석했다. 이 분석 결과를 표 1에 나타낸다.An aluminum alloy containing impurities and pure Mg were dissolved in graphite persimmon to prepare a molten metal containing Fe as an impurity and Si as another element (mixing step). Table 1 shows the content of various elements in this molten metal. Thereafter, the molten metal was air-cooled to 600° C., which is the solid-liquid coexistence temperature, and then left still for 15 minutes. After that, the furnace was turned off and the molten metal was solidified to obtain an ingot. A part of the ingot was sampled from the upper part, and the concentration of Fe was analyzed by ICP emission spectrometry. The results of this analysis are shown in Table 1.

[No. 5][No. 5]

불순물을 포함하는 알루미늄 합금과 순Mg를 흑연 감과에 용해시켜, 불순물로서 Fe를 포함하고, 그 밖의 원소로서 Si를 포함하는 용탕을 조제했다(혼합 공정). 이 용탕에 있어서의 각종 원소의 함유량을 표 1에 나타낸다. 그 후, 이 용탕을 고액 공존 온도보다도 높은 651℃까지 노랭하고, 이 온도를 유지하면서 상기 용탕에 질화 규소제의 교반봉을 삽입하여 용탕을 교반했다. 이 교반 후, 상기 용탕을 651℃에서 15분간 유지했다. 그 후, 노의 전원을 끄고 상기 용탕을 응고시킴으로써 주괴를 얻었다. 이 주괴의 상부로부터 일부를 채취하여, ICP 발광 분광 분석법으로 Fe의 농도를 분석했다. 이 분석 결과를 표 1에 나타낸다.An aluminum alloy containing impurities and pure Mg were dissolved in graphite persimmon to prepare a molten metal containing Fe as an impurity and Si as another element (mixing step). Table 1 shows the content of various elements in this molten metal. Thereafter, this molten metal was furnace-cooled to 651° C., which is higher than the solid-liquid coexistence temperature, and while maintaining this temperature, a stirring bar made of silicon nitride was inserted into the molten metal to stir the molten metal. After this stirring, the molten metal was held at 651°C for 15 minutes. After that, the furnace was turned off and the molten metal was solidified to obtain an ingot. A part of the ingot was sampled from the upper part, and the concentration of Fe was analyzed by ICP emission spectrometry. The results of this analysis are shown in Table 1.

Figure pct00001
Figure pct00001

표 1에 나타내는 바와 같이, No. 1 내지 No. 3은, 상기 유지 공정에서 용탕의 온도를 고액 공존 온도역 내로 유지하면서, 상기 분리 공정에서 상기 용탕을 교반 또는 압착하고 있음으로써, 불순물을 충분히 제거할 수 있다. 이에 반해, No. 4는, 상기 분리 공정에서 상기 용탕을 교반 또는 압착하고 있지 않기 때문에, 불순물의 제거율이 불충분해지고 있다. 또한, No. 5는, 상기 용탕을 교반할 때에, 이 용탕을 고액 공존 온도역에서 유지하고 있지 않으므로, 불순물의 제거율이 불충분해지고 있다.As shown in Table 1, No. 1 to No. In 3, impurities can be sufficiently removed by stirring or compressing the molten metal in the separation step while maintaining the temperature of the molten metal within the solid-liquid coexistence temperature range in the holding step. In contrast, No. In 4, since the molten metal is not stirred or compressed in the separation step, the impurity removal rate is insufficient. Also, No. In 5, when stirring the molten metal, the molten metal is not maintained in the solid-liquid coexistence temperature range, so the impurity removal rate is insufficient.

[No. 6][No. 6]

Al-X 이원계 평형 상태도(단, X=Mn)로부터, 700℃에서의 액상 알루미늄 중에 있어서의 X의 용해도[질량%]를 판독했다. 다음으로, 계산 소프트웨어 「FactSage 8.0」을 이용하여, Al-10질량% Mg-1질량% X에 대하여, 고액 공존 온도인 590℃에서의 평형 상태에 있어서의 액상 알루미늄 중의 X의 농도[질량%]를 계산했다. 이 결과를 표 2에 나타낸다.From the Al-X binary system equilibrium diagram (where X = Mn), the solubility [mass%] of X in liquid aluminum at 700°C was read. Next, using the calculation software "FactSage 8.0", with respect to Al-10 mass% Mg-1 mass% X, the concentration of X in liquid aluminum in an equilibrium state at 590 ° C., which is a solid-liquid coexistence temperature [mass%] Calculated. These results are shown in Table 2.

[No. 7][No. 7]

X=Co로 한 것 이외에는 No. 6과 마찬가지로 해서, Al-X 이원계 평형 상태도로부터 700℃에서의 액상 알루미늄 중에 있어서의 X의 용해도[질량%]를 판독하고, 추가로 Al-10질량% Mg-1질량% X에 대하여, 고액 공존 온도인 590℃에서의 평형 상태에 있어서의 액상 알루미늄 중의 X의 농도[질량%]를 계산했다. 이 결과를 표 2에 나타낸다.Except for X=Co, No. In the same way as in 6, the solubility [mass%] of X in liquid aluminum at 700 ° C. was read from the Al-X binary system equilibrium diagram, and further, solid-liquid coexistence with respect to Al-10 mass% Mg-1 mass% X The concentration [mass%] of X in liquid aluminum in an equilibrium state at a temperature of 590°C was calculated. These results are shown in Table 2.

[No. 8][No. 8]

X=Ti로 한 것 이외에는 No. 6과 마찬가지로 해서, Al-X 이원계 평형 상태도로부터 700℃에서의 액상 알루미늄 중에 있어서의 X의 용해도[질량%]를 판독하고, 추가로 Al-10질량% Mg-1질량% X에 대하여, 고액 공존 온도인 590℃에서의 평형 상태에 있어서의 액상 알루미늄 중의 X의 농도[질량%]를 계산했다. 이 결과를 표 2에 나타낸다.No. except that X = Ti. In the same way as in 6, the solubility [mass%] of X in liquid aluminum at 700 ° C. was read from the Al-X binary system equilibrium diagram, and further, solid-liquid coexistence with respect to Al-10 mass% Mg-1 mass% X The concentration [mass%] of X in liquid aluminum in an equilibrium state at a temperature of 590°C was calculated. These results are shown in Table 2.

[No. 9][No. 9]

X=V로 한 것 이외에는 No. 6과 마찬가지로 해서, Al-X 이원계 평형 상태도로부터 700℃에서의 액상 알루미늄 중에 있어서의 X의 용해도[질량%]를 판독하고, 추가로 Al-10질량% Mg-1질량% X에 대하여, 고액 공존 온도인 590℃에서의 평형 상태에 있어서의 액상 알루미늄 중의 X의 농도[질량%]를 계산했다. 이 결과를 표 2에 나타낸다.Except for X=V, No. In the same way as in 6, the solubility [mass%] of X in liquid aluminum at 700 ° C. was read from the Al-X binary system equilibrium diagram, and further, solid-liquid coexistence with respect to Al-10 mass% Mg-1 mass% X The concentration [mass%] of X in liquid aluminum in an equilibrium state at a temperature of 590°C was calculated. These results are shown in Table 2.

[No. 10][No. 10]

X=Zr로 한 것 이외에는 No. 6과 마찬가지로 해서, Al-X 이원계 평형 상태도로부터 700℃에서의 액상 알루미늄 중에 있어서의 X의 용해도[질량%]를 판독하고, 추가로 Al-10질량% Mg-1질량% X에 대하여, 고액 공존 온도인 590℃에서의 평형 상태에 있어서의 액상 알루미늄 중의 X의 농도[질량%]를 계산했다. 이 결과를 표 2에 나타낸다.Except for X=Zr, No. In the same way as in 6, the solubility [mass%] of X in liquid aluminum at 700 ° C. was read from the Al-X binary system equilibrium diagram, and further, solid-liquid coexistence with respect to Al-10 mass% Mg-1 mass% X The concentration [mass%] of X in liquid aluminum in an equilibrium state at a temperature of 590°C was calculated. These results are shown in Table 2.

[No. 11][No. 11]

X=Cr로 한 것 이외에는 No. 6과 마찬가지로 해서, Al-X 이원계 평형 상태도로부터 700℃에서의 액상 알루미늄 중에 있어서의 X의 용해도[질량%]를 판독하고, 추가로 Al-10질량% Mg-1질량% X에 대하여, 고액 공존 온도인 590℃에서의 평형 상태에 있어서의 액상 알루미늄 중의 X의 농도[질량%]를 계산했다. 이 결과를 표 2에 나타낸다.Except for X=Cr, No. In the same way as in 6, the solubility [mass%] of X in liquid aluminum at 700 ° C. was read from the Al-X binary system equilibrium diagram, and further, solid-liquid coexistence with respect to Al-10 mass% Mg-1 mass% X The concentration [mass%] of X in liquid aluminum in an equilibrium state at a temperature of 590°C was calculated. These results are shown in Table 2.

Figure pct00002
Figure pct00002

표 2에 나타내는 바와 같이, X가, Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr 중 어느 것인 경우라도, 590℃에서의 액상 알루미늄 중에 있어서의 X의 농도는, 700℃에서의 액상 알루미늄 중에 있어서의 X의 용해도보다도 충분히 작아지고 있고, 구체적으로는 1질량%보다도 충분히 작아지고 있다. 이것으로부터, 당해 불순물 제거 방법에 의하면, X(불순물)가, Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr 중 어느 것인 경우라도, 불순물을 효율 좋게 제거 가능하다고 생각된다.As shown in Table 2, even when X is any of Mn, Co, Ti, V, Zr, and Cr, the concentration of X in liquid aluminum at 590 ° C. in liquid aluminum at 700 ° C. It is sufficiently smaller than the solubility of X in , and specifically, sufficiently smaller than 1% by mass. From this, it is considered that according to the impurity removal method, impurities can be efficiently removed even when X (impurity) is any of Mn, Co, Ti, V, Zr, and Cr.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 태양에 따른 불순물 제거 방법은, 알루미늄의 리사이클 과정에서 제거가 곤란한 금속 원소 등을 효율 좋게 제거할 수 있으므로, 알루미늄의 전신재로부터 전신재로의 수평 리사이클의 실현에 적합하다.As described above, the impurity removal method according to one aspect of the present invention can efficiently remove metal elements, etc., which are difficult to remove in the aluminum recycling process, so it is suitable for realization of horizontal recycling from aluminum wrought materials to wrought materials. .

10 교반기
20 압착판
D α-알루미늄 덴드라이트
I 금속간 화합물
X 용탕
Y 노
10 agitator
20 pressure plate
D α-aluminum dendrites
I intermetallic compounds
X molten metal
Y no

Claims (5)

알루미늄 또는 알루미늄 합금과 불순물을 포함하는 용탕에, Mg 또는 Mg 합금을 혼합하는 공정과,
상기 혼합 공정 후의 용탕의 온도를 고액(固液) 공존 온도역 내로 유지하는 공정과,
상기 유지 공정에서 생성된 고상(固相) 알루미늄과 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 고액 공존 온도역에 있어서 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리하는 공정
을 구비하고,
상기 분리 공정에서, 상기 용탕을 교반 또는 압착하는 불순물 제거 방법.
A step of mixing Mg or Mg alloy with a molten metal containing aluminum or aluminum alloy and impurities;
A step of maintaining the temperature of the molten metal after the mixing step within a solid-liquid coexistence temperature range;
A step of separating the intermetallic compound containing solid aluminum and the impurities generated in the holding step in or from the molten metal in the solid-liquid coexistence temperature range
to provide,
In the separation process, the impurity removal method of stirring or compressing the molten metal.
제 1 항에 있어서,
상기 혼합 공정 후의 상기 용탕에 있어서의 Mg의 함유량이 5질량% 이상인 불순물 제거 방법.
According to claim 1,
A method for removing impurities, wherein the content of Mg in the molten metal after the mixing step is 5% by mass or more.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 분리 공정에서, 상기 고상 알루미늄 및 상기 금속간 화합물을 상기 용탕 중에 편재시키는 불순물 제거 방법.
According to claim 1 or 2,
A method for removing impurities in which the solid aluminum and the intermetallic compound are unevenly distributed in the molten metal in the separation step.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 고상 알루미늄이 α-알루미늄 덴드라이트를 포함하고 있고,
상기 분리 공정에서, 상기 α-알루미늄 덴드라이트를 파괴하는 불순물 제거 방법.
According to claim 1 or 2,
The solid aluminum contains α-aluminum dendrites,
In the separation step, the impurity removal method of destroying the α-aluminum dendrites.
알루미늄 또는 알루미늄 합금과 불순물을 포함하는 용탕에, Mg 또는 Mg 합금을 혼합하는 공정과,
상기 혼합 공정 후의 용탕의 온도를 고액 공존 온도역 내로 유지하는 공정과,
상기 유지 공정에서 생성된 고상 알루미늄과 상기 불순물을 포함하는 금속간 화합물을 상기 고액 공존 온도역에 있어서 상기 용탕 중에서 또는 상기 용탕으로부터 분리하는 공정과,
상기 분리 공정 후에, 상기 용탕을 응고시키는 공정
을 구비하고,
상기 분리 공정에서, 상기 용탕을 교반 또는 압착하는 주괴의 제조 방법.
A step of mixing Mg or Mg alloy with a molten metal containing aluminum or aluminum alloy and impurities;
A step of maintaining the temperature of the molten metal after the mixing step within a solid-liquid coexistence temperature range;
A step of separating the intermetallic compound containing the solid aluminum and the impurities generated in the holding step in or from the molten metal in the solid-liquid coexistence temperature range;
Process of solidifying the molten metal after the separation process
to provide,
In the separation step, the ingot manufacturing method of stirring or compressing the molten metal.
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