一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法
【专利摘要】一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法，本发明涉及镁合金废屑的回收利用方法，具体涉及利用含铝的镁合金废屑制备铝镁中间合金的方法，它要解决含铝的镁合金在生产加工过程中产生的废屑回收利用率低的问题。镁合金废屑回收方法：一、镁合金废屑热压成镁件；二、熔化铝锭条；三、向铝液中钟罩压入部分的镁件进行熔炼；四、再加入剩余的镁件，熔炼得到铝镁液；五、加入熔炼剂对熔体进行精炼；六、除气后撇渣，浇铸成锭得到铝镁中间合金。本发明镁合金废屑的回收利用过程不需要保护气氛，镁合金在高温下氧化烧损减少，生产工艺简单，采用镁合金废屑降低生产成本，并可使镁元素的回收利用率达到90％以上。
【专利说明】一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及镁合金废屑的回收利用方法，具体涉及利用含铝的镁合金废屑制备铝镁中间合金的方法。
【背景技术】
[0002]镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、热传导性能好、阻尼减振降噪性佳、液态成型性能优越、机 械加工性能优良、电磁屏蔽能力强等优点，表现出极其重要的使用价值和广阔的应用前景，适合于汽车、摩托车、计算机、通讯、仪器仪表、家电、轻工、军事等行业。
[0003]镁合金按成形工艺分为铸造镁合金和变形镁合金，变形镁合金以AZ31镁合金为代表，具有良好的延展性和中等高强度，且价格便宜，是目前商业化应用最普遍的变形镁合金；铸造镁合金以AZ91镁合金为代表，具有较高的强度和优异的铸造性能。但是镁合金在生产加工过程中使用率不高，例如AZ91镁合金采用压力铸造工艺生产，从生产原料到成品的材料利用率不足50%，产生大量的废料，如何回收利用这些废料受到人们广泛的重视。
[0004]目前镁合金废料可通过固相再生和液相再生进行回收。固相再生是基于热压或热挤工艺直接成形，这种方法较新，技术不成熟，处于实验室研究阶段。液相再生包括蒸馏法、坩埚炉法、盐浴槽法、双炉法、无熔剂吹氩过滤精练法和隔室气体吹泡法，蒸馏法是基于各元素蒸气压不同的原理进行真空提纯，适合于纯镁，所用的设备成本较高，操作复杂，能耗大；坩埚炉法采用熔剂保护直接加热镁合金废料，熔剂易残留在金属液中，产生内部熔剂夹杂，降低产品质量，在熔炼过程中会放出有害的Cl2或HCl气体；盐浴槽法和双炉法可将镁合金液逐步净化或将熔化炉和浇铸炉分开，熔炼时采用SF6气氛进行保护，是目前镁合金废料回收利用的主要方法；无熔剂吹氩过滤精练法和隔室气体吹泡法基于对熔融的镁合金液搅拌的同时，在熔池底部吹入氩气，产生细小气泡对熔体起搅拌作用，促进杂质分离，工艺操作时间较长，成本较高，较少应用于工业生产中。
[0005]由于镁合金在高温下氧化烧损严重，熔炼浇铸过程中必须采用保护措施，工艺比较复杂且工艺操作时间较长，同时大量的镁残留在废渣中，镁合金废料的回收利用率较低。
【发明内容】
[0006]本发明目的是为了解决含铝的镁合金在生产加工过程中产生的废屑回收利用率低的问题，而提供一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法。
[0007]本发明含铝的镁合金废屑的回收利用方法按下列步骤实现:
[0008]一、将生产加工中产生的含铝的镁合金废屑除油后烘干，然后把烘干的镁合金废屑在压力机上热压制成镁件；
[0009]二、依照化学式AlMgn，n为I = η = 20，按化学计量比称取铝锭条和镁件，沿着熔炼炉的炉壁排列铝锭条，开启熔炼炉熔化铝锭条，然后均匀撒上经预热处理后的熔炼剂，得到铝液；
[0010]三、将铝液升温至740~760°C，采用钟罩压入式加入所需镁件质量的1/3~1/2，待镁件全部熔化后停炉，以5~20cm/s的速度搅拌2~3分钟，得到含镁的铝液；
[0011]四、将熔炼炉升温至740~760°C，采用钟罩压入式加入剩余的镁件，待镁件全部熔化后停炉，以5~20cm/s的速度搅拌2~3分钟，得到铝镁液；
[0012]五、熔炼炉升温至740~760°C，在铝镁液表面均匀加入经预热处理后的熔炼剂对熔体进行精炼，同时以5~20cm/s的速度均匀搅拌，精炼时间为5~10分钟，静置5~10分钟后撇渣，得到熔融铝液；
[0013]六、在步骤五的熔融铝液温度为720~730°C的条件下，利用旋转除气机使用N2与Cl2的混合气体进行除气处理，利用测氢仪测量氢含量，当氢含量达到0.2ml/100gAl以下时，停止除气静置10~15分钟后撇渣，然后再在熔融铝液温度为700~730°C时进行撇渣浇铸成锭，得到铝镁中间合金，完成含铝的镁合金废屑的回收利用。
[0014]本发明含铝的镁合金废屑的回收利用方法与现有回收利用镁合金废屑工艺相比，熔炼浇铸过程所用设备简单，不需要保护气氛，镁合金在高温下氧化烧损减少，生产工艺简单，同时采用镁合金废屑，生产成本显著降低。
[0015]本发明回收利用含铝的镁合金废屑方法的优点在于将生产加工过程中产生的废弃镁合金屑重新利用，同时制造出价格相对较低而且质量合格的铝镁中间合金，可使镁元素的回收利用率达到90 %以上。
【具体实施方式】 [0016]【具体实施方式】一:本实施方式含铝的镁合金废屑的回收利用方法按下列步骤实施:
[0017]一、将生产加工中产生的含铝的镁合金废屑除油后烘干，然后把烘干的镁合金废屑在压力机上热压制成镁件；
[0018]二、依照化学式AlMgn，n为I = η = 20，按化学计量比称取铝锭条和镁件，沿着熔炼炉的炉壁排列铝锭条，开启熔炼炉熔化铝锭条，然后均匀撒上经预热处理后的熔炼剂，得到铝液；
[0019]三、将铝液升温至740~760°C，采用钟罩压入式加入所需镁件质量的1/3~1/2，待镁件全部熔化后停炉，以5~20cm/s的速度搅拌2~3分钟，得到含镁的铝液；
[0020]四、将熔炼炉升温至740~760°C，采用钟罩压入式加入剩余的镁件，待镁件全部熔化后停炉，以5~20cm/s的速度搅拌2~3分钟，得到铝镁液；
[0021]五、熔炼炉升温至740~760°C，在铝镁液表面均匀加入经预热处理后的熔炼剂对熔体进行精炼，同时以5~20cm/s的速度均匀搅拌，精炼时间为5~10分钟，静置5~10分钟后撇渣，得到熔融铝液；
[0022]六、在步骤五的熔融铝液温度为720~730°C的条件下，利用旋转除气机使用N2与Cl2的混合气体进行除气处理，利用测氢仪测量氢含量，当氢含量达到0.2ml/100gAl以下时，停止除气静置10~15分钟后撇渣，然后再在熔融铝液温度为700~730°C时进行撇渣浇铸成锭，得到铝镁中间合金，完成含铝的镁合金废屑的回收利用。
[0023]本实施方式步骤二均匀撒上经预热处理后的熔炼剂以减少铝液的烧损。
[0024]本实施方式步骤二和步骤五中熔炼剂的使用量为金属熔体重量的0.5%~
0.8%，步骤二中以完全覆盖金属液表面为宜。步骤五中以5~20cm/s的速度均匀搅拌的作用是为了更有效的发挥熔炼剂对熔体的精炼效果。
[0025]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是步骤一中每块镁件的质量为0.25~2.0kg0其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0026]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】二不同的是步骤一所述镁件的形状为矩形块状或饼状。其它步骤及参数与【具体实施方式】二相同。
[0027]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是步骤一热压的温度为150~350°C，热压的压力为120~300Mpa。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0028]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是步骤二和步骤五中所述的熔炼剂按重量百分比由35%~41%的KC1，40%~46%的MgCl2, 5%~8%的8&(:12，3%~5%的0&&，恥(:1+0&(:12≤6%和1%0≤1.5%组成。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0029]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是步骤二和步骤五中所述的预热处理后的熔炼剂是在120~180°C温度下干燥至熔炼剂中H2O的质量含量在0.5%以下得到的。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0030]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是步骤三采用钟罩压入式加入所需镁件质量的1/3~1/2，其中钟罩移动至与熔炼炉的炉底距离为IOOmm处。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0031]本实施方式采用钟罩压入式加入镁件，钟罩与炉底之间留有一定空间，钟罩在熔体中可以进行水平移动。
[0032]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是步骤五采用钟罩压入式加入剩余的镁件，其中钟罩移动至与熔炼炉的炉底距离为IOOmm处。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0033]实施例一:本实施例采用AZ91镁合金屑制备铝镁中间合金AlMglO的方法按下列步骤实施:
[0034]一、将生产加工中产生的镁合金废屑除油后烘干，然后把烘干的镁合金废屑通过压力机在热压温度300°C，热压压力为ISOMpa的条件下热压制成每块Ikg的镁件；
[0035]二、依照化学式AlMglO，按化学计量比称取铝锭条和镁件，沿着熔炼炉的炉壁排列铝锭条，开启熔炼炉熔化铝锭条，然后均匀撒上经预热处理后的熔炼剂，得到铝液；
[0036]三、将铝液升温至760°C，采用钟罩压入式加入7kg的镁件，待镁件全部熔化后停炉，以5cm/s的速度搅拌3分钟，得到含镁的铝液；
[0037]四、将熔炼炉升温至760°C，采用钟罩压入式加入剩余的7kg镁件，待镁件全部熔化后停炉，以5cm/s的速度搅拌3分钟，得到铝镁液；
[0038]五、熔炼炉升温至740V，在铝镁液表面均匀加入经预热处理后的熔炼剂对熔体进行精炼，同时以lOcm/s的速度均匀搅拌，精炼时间为10分钟，静置5分钟后撇渣，得到熔融铝液；
[0039]六、在步骤五的熔融铝液温度为730°C的条件下，利用旋转除气机使用N2与Cl2的混合气体进行除气处理，利用测氢仪测量氢含量，当氢含量达到0.2ml/100gAl以下时，停止除气静置15分钟后撇渣，然后再在熔融铝液温度为720°C时进行撇渣浇铸成锭，得到铝镁中间合金，完成含铝的镁合金废屑的回收利用。
[0040]本实施例Mg的回收率为90.31%，具体实验数据见下表1。
[0041]表1
[0042]
[0043]
【权利要求】
1.一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法，其特征在于含铝的镁合金废屑的回收利用方法按下列步骤实现: 一、将生产加工中产生的含铝的镁合金废屑除油后烘干，然后把烘干的镁合金废屑在压力机上热压制成镁件； 二、依照化学式AlMgn，n为I= η = 20，按化学计量比称取铝锭条和镁件，沿着熔炼炉的炉壁排列铝锭条，开启熔炼炉熔化铝锭条，然后均匀撒上经预热处理后的熔炼剂，得到铝液； 三、将铝液升温至740~760°C，采用钟罩压入式加入所需镁件质量的1/3~1/2，待镁件全部熔化后停炉，以5~20cm/s的速度搅拌2~3分钟，得到含镁的铝液； 四、将熔炼炉升温至740~760°C，采用钟罩压入式加入剩余的镁件，待镁件全部熔化后停炉，以5~20cm/s的速度搅拌2~3分钟，得到铝镁液； 五、熔炼炉升温至740~760°C，在铝镁液表面均匀加入经预热处理后的熔炼剂对熔体进行精炼，同时以5~20cm/s的速度均匀搅拌，精炼时间为5~10分钟，静置5~10分钟后撇渣，得到熔融铝液； 六、在步骤五的熔融铝液温度为720~730°C的条件下，利用旋转除气机使用N2与Cl2的混合气体进行除气处理，利用测氢仪测量氢含量，当氢含量达到0.2ml/100gAl以下时，停止除气静置10~15分钟后撇渣，然后再在熔融铝液温度为700~730°C时进行撇渣浇铸成锭，得到铝镁中间合金，完成含铝的镁合金废屑的回收利用。
2.根据权利要求1所述的一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法，其特征在于步骤一中每块镁件的质量为0.25~2.0kgo
3.根据权利要求1所述的一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法，其特征在于步骤一所述镁件的形状为矩形块状或饼状。
4.根据权利要求1所述的一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法，其特征在于步骤一热压的温度为150~350°C，热压的压力为120~300Mpa。
5.根据权利要求1所述的一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法，其特征在于步骤二和步骤五中所述的熔炼剂按重量百分比由35%~41 %的KCl，40%~46%的MgCl2, 5%~8% 的 BaCl2, 3%~5% 的 CaF2, NaCl+CaCl2 ( 6%和 MgO ( 1.5%组成。
6.根据权利要求1所述的一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法，其特征在于步骤二和步骤五中所述的预热处理后的熔炼剂是在120~180°C温度下干燥至熔炼剂中H2O的质量含量在0.5%以下得到的。
7.根据权利要求1所述的一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法，其特征在于步骤三采用钟罩压入式加入所需镁件质量的1/3~1/2，其中钟罩移动至与熔炼炉的炉底距离为10Omm 处。
8.根据权利要求1所述的一种含铝的镁合金废屑的回收利用方法，其特征在于步骤五采用钟罩压入式加入剩余的镁件，其中钟罩移动至与熔炼炉的炉底距离为IOOmm处。
【文档编号】C22C1/02GK103966452SQ201410222218
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】胡茂良, 吉泽升, 许红雨, 辛明德, 王春雷 申请人:哈尔滨理工大学