JP7638717B2 - Method for removing impurities and method for manufacturing ingot - Google Patents
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Description
本発明は、不純物除去方法及び鋳塊の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for removing impurities and a method for manufacturing ingots.
近年、炭酸ガス排出抑制の社会的要求から、自動車等の軽量化が世界中で進められており、今後アルミニウムの需要は増加すると見込まれる。そのため、将来的には需要増に併せてアルミニウムスクラップの排出量が増加すると予想される。一般に、アルミニウムはリサイクル性に優れた金属材料とされている。アルミ缶を始めとするアルミニウム展伸材からなる多くのアルミニウム製品は、廃却後再溶融されて新しい製品へリサイクルされる。しかしながら、廃却後のアルミニウム製品には不純物が付着しており、リサイクルを繰り返すことで不純物元素の濃度が次第に増加する。そのため、廃却後のアルミニウム製品は、より成分規格の緩い製品へカスケードリサイクルされることが一般的である。 In recent years, due to the social demand for reducing carbon dioxide emissions, weight reduction of automobiles and other vehicles has been promoted around the world, and the demand for aluminum is expected to increase in the future. Therefore, it is expected that the amount of aluminum scrap generated will increase in line with the increase in demand in the future. Aluminum is generally considered to be a metal material with excellent recyclability. Many aluminum products made of drawn aluminum, such as aluminum cans, are remelted after disposal and recycled into new products. However, impurities adhere to discarded aluminum products, and the concentration of impurity elements gradually increases with repeated recycling. For this reason, discarded aluminum products are generally cascade recycled into products with looser component standards.
アルミニウムへの不純物の混入を抑制する技術として、シュレッディング後の分別技術の高度化が図られている。しかし、付着物の完全除去は困難であることから、最終的にはアルミニウム又はアルミニウム合金溶湯からの不純物除去技術が必要となる。 In order to prevent impurities from being mixed into aluminum, efforts are being made to improve sorting techniques after shredding. However, since it is difficult to completely remove attached materials, ultimately a technology will be required to remove impurities from molten aluminum or aluminum alloys.
アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯から不純物を除去する技術については多く報告されており、特に除去困難なFeを除去する技術として、不純物となるMnを敢えて添加してAl-Fe-Mn系金属間化合物を晶出させた後に、遠心分離、吸引等により上記金属間化合物を除去する技術が提案されている(特開平8-35021号公報、特開平7-70666号公報参照)。 Many techniques for removing impurities from molten aluminum or aluminum alloys have been reported, and one technique proposed for removing Fe, which is particularly difficult to remove, is to add Mn, an impurity, to crystallize an Al-Fe-Mn intermetallic compound, and then remove the intermetallic compound by centrifugation, suction, etc. (see JP-A-8-35021 and JP-A-7-70666).
また、アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯における不純物濃度を低減する技術として、アルミ地金を製造する工程で三層式電解精製法や偏析法を用いる技術が開示されている(まてりあ、Vol.33(1994)、No.1参照)。 In addition, as a technique for reducing the impurity concentration in molten aluminum or aluminum alloy, a technique using a three-layer electrolytic refining method or a segregation method in the process of manufacturing aluminum ingot has been disclosed (see Materia, Vol. 33 (1994), No. 1).
さらに、不純物を含むアルミニウム又はアルミニウム合金溶湯中にMg又はMg合金を添加したうえで、この溶湯を金属間化合物のみが晶出する温度まで冷却し、溶湯中に不純物を含む金属間化合物を晶出させてこの金属間化合物を溶湯から分離する方法も提案されている(特開2019-183265号公報参照)。 In addition, a method has been proposed in which Mg or an Mg alloy is added to molten aluminum or an aluminum alloy containing impurities, the molten metal is then cooled to a temperature at which only intermetallic compounds crystallize, and the intermetallic compounds containing impurities are crystallized in the molten metal, and the intermetallic compounds are separated from the molten metal (see JP 2019-183265 A).
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載された技術では、添加したMnが不純物として増加するおそれがある。また、非特許文献1に記載された技術は、原理的にFeを除去することは可能であるが、不純物元素を多く含むスクラップを精錬する方法としては歩留まりが低くなるおそれがある。また、三層式電解精製法は電力コストの高い地域では採算性が悪く、偏析法は原料の不純物濃度が高いほど収率が低下するおそれがある。このように、上記従来技術は、市中から回収した不純物を多く含むアルミニウムスクラップをリサイクルする方法としては十分ではない。 However, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 have the risk of the added Mn increasing as an impurity. Also, while the technique described in Non-Patent Document 1 is theoretically capable of removing Fe, there is a risk of a low yield when used as a method for refining scrap containing a large amount of impurity elements. Furthermore, the three-layer electrolytic refining method is not profitable in areas with high electricity costs, and the segregation method has the risk of a lower yield the higher the impurity concentration of the raw material. Thus, the above conventional techniques are not sufficient as a method for recycling aluminum scrap containing a large amount of impurities collected from the market.
なお、特許文献3に記載された技術によると、アルミニウムの展伸材から展伸材への水平リサイクルを一定程度実現可能である。但し、本発明者等が鋭意検討したところ、特許文献3に記載されている技術については、不純物の除去効率等についてさらなる改善の余地があることが分かった。 The technology described in Patent Document 3 makes it possible to a certain extent to achieve horizontal recycling of aluminum from wrought material to wrought material. However, after extensive research by the inventors, it was found that there is room for further improvement in the technology described in Patent Document 3 in terms of impurity removal efficiency, etc.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、アルミニウム又はアルミニウム合金中に混入し、除去が困難とされている不純物を効率よく除去できる不純物除去方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide an impurity removal method that can efficiently remove impurities that are mixed into aluminum or aluminum alloys and are difficult to remove.
本発明者らは、不純物を含むアルミニウム又はアルミニウム合金溶湯に、JIS-A5000系のアルミニウム合金等で必須元素であるMgを混合したうえで、固相アルミニウムと不純物を含む金属間化合物とを上記溶湯中で又は上記溶湯から分離することによって不純物を効率的に除去できることを見出し、本発明を完成させた。 The inventors discovered that impurities can be efficiently removed by mixing Mg, an essential element in JIS-A5000 series aluminum alloys, into molten aluminum or aluminum alloy containing impurities, and then separating solid-phase aluminum and intermetallic compounds containing impurities in or from the molten aluminum, thereby completing the present invention.
本発明の一態様に係る不純物除去方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金と不純物とを含む溶湯に、Mg又はMg合金を混合する工程と、上記混合工程後の溶湯の温度を固液共存温度域内に保持する工程と、上記保持工程で生成された固相アルミニウムと上記不純物を含む金属間化合物とを上記固液共存温度域において上記溶湯中で又は上記溶湯から分離する工程とを備え、上記分離工程で、上記溶湯を攪拌又は圧搾する。 The impurity removal method according to one aspect of the present invention includes the steps of mixing Mg or an Mg alloy with a molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and impurities, maintaining the temperature of the molten metal after the mixing step within a solid-liquid coexistence temperature range, and separating the solid-phase aluminum and the intermetallic compound containing the impurities produced in the maintaining step in the molten metal or from the molten metal in the solid-liquid coexistence temperature range, and stirring or squeezing the molten metal in the separating step.
本発明の一態様に係る不純物除去方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金中に混入し、除去が困難な不純物を効率よく溶湯から除去することができる。 The impurity removal method according to one aspect of the present invention can efficiently remove impurities that are mixed into aluminum or aluminum alloys and are difficult to remove from the molten metal.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
[Description of the embodiments of the present invention]
First, the embodiments of the present invention will be listed and described.
本発明の一態様に係る不純物除去方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金と不純物とを含む溶湯に、Mg又はMg合金を混合する工程と、上記混合工程後の溶湯の温度を固液共存温度域内に保持する工程と、上記保持工程で生成された固相アルミニウムと上記不純物を含む金属間化合物とを上記固液共存温度域において上記溶湯中で又は上記溶湯から分離する工程とを備え、上記分離工程で、上記溶湯を攪拌又は圧搾する。 The impurity removal method according to one aspect of the present invention includes the steps of mixing Mg or an Mg alloy with a molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and impurities, maintaining the temperature of the molten metal after the mixing step within a solid-liquid coexistence temperature range, and separating the solid-phase aluminum and the intermetallic compound containing the impurities produced in the maintaining step in the molten metal or from the molten metal in the solid-liquid coexistence temperature range, and stirring or squeezing the molten metal in the separating step.
当該不純物除去方法は、上記分離工程で、上記溶湯を固液共存温度域内で攪拌又は圧搾することによって、固相アルミニウムと不純物を含む金属間化合物とを上記溶湯中で又は上記溶湯から効率的に分離することができる。従って、当該不純物除去方法によると、アルミニウム又はアルミニウム合金中に混入し、除去が困難な不純物を効率よく除去することができる。 In the separation step, the impurity removal method can efficiently separate solid-phase aluminum and intermetallic compounds containing impurities from the molten metal or from the molten metal by stirring or squeezing the molten metal within the solid-liquid coexistence temperature range. Therefore, the impurity removal method can efficiently remove impurities that are mixed into aluminum or aluminum alloys and are difficult to remove.
上記混合工程後の上記溶湯におけるMgの含有量としては、5質量%以上が好ましい。このように、上記混合工程後の上記溶湯におけるMgの含有量が上記下限以上であることによって、上記溶湯中に上記金属間化合物を容易かつ効率的に生成することができる。 The Mg content in the molten metal after the mixing process is preferably 5 mass% or more. In this way, by having the Mg content in the molten metal after the mixing process be equal to or greater than the lower limit, the intermetallic compounds can be easily and efficiently produced in the molten metal.
上記分離工程で、上記固相アルミニウム及び上記金属間化合物を上記溶湯中に偏在させるとよい。このように、上記分離工程で、上記固相アルミニウム及び上記金属間化合物を上記溶湯中に偏在させることによって、上記不純物を容易に除去することができる。 In the separation process, the solid-phase aluminum and the intermetallic compound may be unevenly distributed in the molten metal. In this way, the solid-phase aluminum and the intermetallic compound may be unevenly distributed in the molten metal in the separation process, whereby the impurities can be easily removed.
上記固相アルミニウムがα-アルミニウムデンドライトを含んでおり、上記分離工程で、上記α-アルミニウムデンドライトを破壊するとよい。このように、上記固相アルミニウムがα-アルミニウムデンドライトを含んでおり、上記分離工程で、上記α-アルミニウムデンドライトを破壊することによって、上記金属間化合物を上記溶湯中で容易に分離することができる。 The solid-phase aluminum may contain α-aluminum dendrites, and the α-aluminum dendrites may be destroyed in the separation process. In this way, the solid-phase aluminum may contain α-aluminum dendrites, and the α-aluminum dendrites may be destroyed in the separation process, so that the intermetallic compound can be easily separated in the molten metal.
本発明の他の一実施形態に係る鋳塊の製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金と不純物とを含む溶湯に、Mg又はMg合金を混合する工程と、上記混合工程後の溶湯の温度を固液共存温度域内に保持する工程と、上記保持工程で生成された固相アルミニウムと上記不純物を含む金属間化合物とを上記固液共存温度域において上記溶湯中で又は上記溶湯から分離する工程と、上記分離工程後に、上記溶湯を凝固させる工程とを備え、上記分離工程で、上記溶湯を攪拌又は圧搾する。 A method for producing 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, 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 solid-phase aluminum and the intermetallic compound containing the impurities produced in the maintaining step in the solid-liquid coexistence temperature range in the molten metal or from the molten metal, and a step of solidifying the molten metal after the separation step, in which the molten metal is stirred or squeezed.
当該鋳塊の製造方法は、上記分離工程で固相アルミニウムと不純物を含む金属間化合物とを上記溶湯中で効率的に分離することで、得られる鋳塊から不純物を容易に除去することができる。また、当該鋳塊の製造方法は、上記分離工程で固相アルミニウムと不純物を含む金属間化合物とを上記溶湯中から効率的に分離することで、不純物の含有量が低減された鋳塊を製造することができる。 The ingot manufacturing method can easily remove impurities from the resulting ingot by efficiently separating solid-phase aluminum and intermetallic compounds containing impurities from the molten metal in the separation process. In addition, the ingot manufacturing method can produce an ingot with a reduced impurity content by efficiently separating solid-phase aluminum and intermetallic compounds containing impurities from the molten metal in the separation process.
なお、本発明において、「固液共存温度」とは、液相線温度未満で、かつ固相線温度以上の温度を意味する。つまり、本発明において、「固液共存温度」とは、固相アルミニウム(α-アルミニウム)と液相アルミニウムとが共存している温度である。 In the present invention, the "solid-liquid coexistence temperature" means a temperature that is lower than the liquidus temperature and equal to or higher than the solidus temperature. In other words, in the present invention, the "solid-liquid coexistence temperature" is the temperature at which solid phase aluminum (α-aluminum) and liquid phase aluminum coexist.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
[不純物除去方法]
当該不純物除去方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金に混入し、除去が困難な不純物を、JIS-A5000系の必須元素であるMg(マグネシウム)を用いて除去することができる。当該不純物除去方法は、アルミニウムのリサイクル過程で除去が困難な金属元素等の不純物を除去することができる。当該不純物除去方法は、JIS-A5000系のアルミニウム合金等で必須元素であるMgを溶湯中に含有させることで不純物の金属間化合物化を促し、生成された金属間化合物を分離することにより、不純物の除去を行うことができる。当該不純物除去方法は、上記金属間化合物を生成させるために、さらなる不純物を添加することを要しない。また、当該不純物除去方法は、後述する分離工程S3を備えるので、Mgの添加量を比較的低く抑えることができる。
[Impurity removal method]
The impurity removal method can remove impurities that are mixed into aluminum or aluminum alloys and are difficult to remove by using Mg (magnesium), which is an essential element of the JIS-A5000 series. The impurity removal method can remove impurities such as metal elements that are difficult to remove during the aluminum recycling process. The impurity removal method can remove impurities by promoting the formation of intermetallic compounds of impurities by including Mg, which is an essential element in JIS-A5000 series aluminum alloys, in the molten metal, and separating the generated intermetallic compounds. The impurity removal method does not require the addition of additional impurities to generate the intermetallic compounds. In addition, since the impurity removal method includes a separation step S3 described later, the amount of Mg added can be kept relatively low.
当該不純物除去方法は、図1に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金と不純物とを含む溶湯に、Mg又はMg合金を混合する工程(混合工程S1)と、混合工程S1後の溶湯の温度を固液共存温度域内に保持する工程(保持工程S2)と、保持工程S2で生成された固相アルミニウムと不純物を含む金属間化合物とを上記固液共存温度域において上記溶湯中で又は上記溶湯から分離する工程(分離工程S3)とを備える。当該不純物除去方法は、分離工程S3で、上記溶湯を攪拌又は圧搾する。 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), a step of maintaining the temperature of the molten metal after the mixing step S1 within a solid-liquid coexistence temperature range (maintenance step S2), and a step of separating the solid-phase aluminum and the intermetallic compound containing the impurities produced in the maintenance step S2 in the solid-liquid coexistence temperature range or from the molten metal (separation step S3). In the impurity removal method, the molten metal is stirred or squeezed in the separation step S3.
〔不純物〕
上記不純物としては、(1)Fe(鉄)、及び(2)Mn(マンガン)、Co(コバルト)、Ti(チタン)、V(バナジウム)、Zr(ジルコニウム)、Cr(クロム)のいずれか一方又は両方が挙げられる。上記不純物としては、上記(1)及び上記(2)に含まれる1種又は2種以上の任意の元素を含んでいてよい。上記不純物としてFeを含む場合、分離工程S3で分離される上記金属間化合物はアルミニウム及びFeを含有する。上記不純物としてMn、Co、Ti、V、Zr、Cr又はこれらの組み合わせを含む場合、分離工程S3で分離される上記金属間化合物はアルミニウムと、Mn、Co、Ti、V、Zr、Cr又はこれらの組み合わせとを含有すると考えられる。
〔impurities〕
The impurities include (1) Fe (iron) and (2) one or both of Mn (manganese), Co (cobalt), Ti (titanium), V (vanadium), Zr (zirconium), and Cr (chromium). The impurities may include one or more of the elements included in (1) and (2). When the impurity includes Fe, the intermetallic compound separated in the separation step S3 contains aluminum and Fe. When the impurity includes Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr, or a combination thereof, the intermetallic compound separated in the separation step S3 is considered to contain aluminum and Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr, or a combination thereof.
〔Fe〕
Feは、アルミニウム又はアルミニウム合金を含む溶湯中の不純物元素として最も混入しやすく、かつ除去が困難な元素である。Feは、締結部品、シュレッダー機等から容易に混入する。一方、アルミニウムは酸化しやすい元素であり、鉄鋼業における転炉のような酸化精錬ができないため、Feの除去は困難とされている。当該不純物除去方法は、アルミニウム及びMgを含む溶湯(Al-Mg系溶湯)からFeを効率よく除去することができるので、アルミニウムの展伸材から展伸材への水平リサイクルを容易に実現できる。
[Fe]
Fe is the most likely impurity element to be mixed into molten metal containing aluminum or an aluminum alloy, and is difficult to remove. Fe is easily mixed in from fasteners, shredders, etc. On the other hand, aluminum is an element that oxidizes easily, and since oxidation refining such as in converters in the steel industry is not possible, it is considered difficult to remove Fe. This impurity removal method can efficiently remove Fe from molten metal containing aluminum and Mg (Al-Mg molten metal), and therefore can easily realize horizontal recycling of aluminum from wrought material to wrought material.
〔Mn、Co、Ti、V、Zr、Cr又はこれらの組み合わせ〕
Mn、Ti、V、Zr及びCrは、アルミニウム合金の添加元素や、結晶粒微細化材、地金等に含まれる元素として混入する。また、Coは、電池に含まれる元素であり、スクラップから混入され得る。当該不純物除去方法によると、上記不純物としてMn、Co、Ti、V、Zr、Cr又はこれらの組み合わせが含まれる場合、保持工程S2によって、アルミニウムと、Mn、Co、Ti、V、Zr、Cr又はこれらの組み合わせとを含有する金属間化合物を容易に生成することができると考えられる。さらに、当該不純物除去方法によると、分離工程S3で、Mn、Co、Ti、V、Zr、Cr又はこれらの組み合わせを含む不純物をAl-Mg系溶湯から効率よく除去することができると考えられる。
[Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr or a combination thereof]
Mn, Ti, V, Zr, and Cr are mixed in as additive elements of aluminum alloys, elements contained in grain refiners, ingots, etc. Co is an element contained in batteries and can be mixed in from scrap. According to the impurity removal method, when the impurities include Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr, or a combination thereof, it is considered that an intermetallic compound containing aluminum and Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr, or a combination thereof can be easily generated by the holding step S2. Furthermore, according to the impurity removal method, it is considered that impurities including Mn, Co, Ti, V, Zr, Cr, or a combination thereof can be efficiently removed from the Al-Mg molten metal in the separation step S3.
(混合工程)
混合工程S1では、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金と上記不純物とを含む溶湯にMg又はMg合金を添加する。より詳しくは、混合工程S1では、アルミニウムスクラップを溶解した溶湯にMg又はMg合金を添加する。
(Mixing process)
In the mixing step S1, for example, Mg or an Mg alloy is added to a molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and the above-mentioned impurities. More specifically, in the mixing step S1, Mg or an Mg alloy is added to a molten metal obtained by melting aluminum scrap.
Mgは、JIS-A5000系のアルミニウム合金等における必須元素である。アルミニウム又はアルミニウム合金を含む溶湯がMgを適度に含有することで、Al-Mg系溶湯中での上記不純物を含む金属間化合物の生成が促進される。当該不純物除去方法によると、従来行われていたような、金属間化合物を生成させるために敢えて不要な不純物を混入することを要しない。すなわち、混合工程S1では、上記溶湯にMg又はMg合金以外の成分は混合しなくてよい。また、Mgは不純物ではないため、当該不純物除去方法では、Mgを除去するための工程を必要としない。そのため、当該不純物除去方法では、例えば上記不純物が除去された後の溶湯を必要に応じて希釈してアルミニウムリサイクルに供することができる。なお、上記不純物が除去された後の溶湯の希釈手順(希釈工程)については後述する。混合工程S1で混合するMg合金としては、例えばJIS-MC5、JIS-MDC2A等が挙げられる。 Mg is an essential element in JIS-A5000 series aluminum alloys. The moderate content of Mg in molten metal containing aluminum or an aluminum alloy promotes the formation of intermetallic compounds containing the above-mentioned impurities in the Al-Mg molten metal. According to the impurity removal method, it is not necessary to intentionally mix unnecessary impurities in order to generate intermetallic compounds, as has been done in the past. That is, in the mixing step S1, it is not necessary to mix components other than Mg or Mg alloys into 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 after the above-mentioned impurities have been removed can be diluted as necessary and used for aluminum recycling. The procedure for diluting the molten metal after the above-mentioned impurities have been removed (dilution step) will be described later. Examples of Mg alloys mixed in the mixing step S1 include JIS-MC5 and JIS-MDC2A.
混合工程S1でMg又はMg合金を混合する効果としては、例えば以下の(a)~(c)が挙げられる。
(a)液相線温度が下がることで上記溶湯を低温で保持でき、金属間化合物の生成が促進される。
(b)Mgが不純物元素の活量を増加させることで、金属間化合物の生成が促進される。
(c)Mgが直接不純物元素と反応して金属間化合物を生成する。
The effects of mixing Mg or an Mg alloy in the mixing step S1 include, for example, the following (a) to (c).
(a) The liquidus temperature is lowered, allowing the molten metal to be kept at a lower temperature, facilitating the formation of intermetallic compounds.
(b) Mg increases the activity of impurity elements, promoting the formation of intermetallic compounds.
(c) Mg reacts directly with impurity elements to form intermetallic compounds.
例えば上記不純物としてFeを含む場合、Feの除去は上記(a)及び(b)の効果によって促進されると推測される。Fe以外の不純物については、上記(a)から(c)のいずれかの効果又は(a)から(c)の効果の組み合わせによって、金属間化合物の生成を促進させ、この金属間化合物を上記溶湯から効率的に除去することができると推測される。 For example, when Fe is included as an impurity, it is presumed that the removal of Fe is promoted by the above effects (a) and (b). For impurities other than Fe, it is presumed that any of the above effects (a) to (c) or a combination of the effects (a) to (c) promotes the formation of intermetallic compounds, and that these intermetallic compounds can be efficiently removed from the molten metal.
混合工程S1後の上記溶湯におけるMgの含有量の下限としては、5質量%が好ましく、8質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましい。Mgの含有量が上記下限に満たないと、液相線温度を十分に下げることができないおそれがある。一方、混合工程S1後の上記溶湯におけるMgの含有量の上限としては、特に限定されないが、後述の希釈工程における希釈量が増え、アルミニウムのリサイクルに要するコストが増加することを抑える観点から、例えば30質量%が好ましく、20質量%がより好ましく、15質量%がさらに好ましい。 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 even more preferably 10% by mass. If the Mg content is less than the lower limit, the liquidus temperature may not be sufficiently lowered. On the other hand, the upper limit of the Mg content in the molten metal after the mixing step S1 is not particularly limited, but is preferably 30% by mass, more preferably 20% by mass, and even more preferably 15% by mass, from the viewpoint of preventing an increase in the dilution amount in the dilution step described below and an increase in the cost required for recycling aluminum.
(保持工程)
保持工程S2では、混合工程S1後の溶湯を固液共存状態で保持する。当該不純物除去方法は、保持工程S2で、上記溶湯を固液共存状態で保持することで、後述の分離工程S3で上記不純物を含む金属間化合物を十分に分離することができる。当該不純物除去方法は、上記溶湯を固液共存状態で保持すればよいので、上記溶湯中におけるMgの含有量を比較的小さくすることができ、上記不純物が除去された後の溶湯を希釈する際のアルミニウム地金(工業用純アルミニウム、Mg濃度の低いアルミスクラップ等)の添加量を低減することができる。
(Holding process)
In the holding step S2, the molten metal after the mixing step S1 is held in a solid-liquid coexistence state. In the impurity removal method, by holding the molten metal in a solid-liquid coexistence state in the holding step S2, the intermetallic compounds containing the impurities can be sufficiently separated in the separation step S3 described below. Since the impurity removal method only requires holding the molten metal in a solid-liquid coexistence state, the Mg content in the molten metal can be made relatively small, and the amount of aluminum ingot (industrially pure aluminum, aluminum scrap with a low Mg concentration, etc.) added when diluting the molten metal after the impurities have been removed can be reduced.
保持工程S2では、混合工程S1後の溶湯の温度を固液共存温度域内で保持することで、この溶湯中に含まれる不純物を金属間化合物として生成させる。一方で、混合工程S1後の溶湯の温度を固液共存温度域内で保持すると、上記金属間化合物と共に固相アルミニウムが生成する。この固相アルミニウムの初晶はデンドライト形態を呈する。上記固相アルミニウムの凝固は、α-アルミニウムデンドライトの生成として進行する。このα-アルミニウムデンドライトは高純度である。このα-アルミニウムデンドライトは粒状に成長する。すなわち、上記固相アルミニウムは、α-アルミニウムデンドライト及びα-アルミニウムデンドライトが成長した粒状体を含んでいる。上記固相アルミニウムに占めるα-アルミニウムデンドライト及び上記粒状体の合計含有割合は非常に大きい。上記金属間化合物は、固液界面近傍で生成し、α-アルミニウムデンドライト間の隙間(α-アルミニウムデンドライトの樹間)に捕捉される。また、上記金属間化合物は、α-アルミニウムデンドライトが成長する過程で上記粒状体の内部に取り込まれる。 In the holding step S2, the temperature of the molten metal after the mixing step S1 is held within the solid-liquid coexistence temperature range, so that the impurities contained in the molten metal are generated as intermetallic compounds. On the other hand, when the temperature of the molten metal after the mixing step S1 is held within the solid-liquid coexistence temperature range, solid-phase aluminum is generated along with the intermetallic compounds. The primary crystals of this solid-phase aluminum have a dendritic form. The solidification of the solid-phase aluminum proceeds as the generation of α-aluminum dendrites. These α-aluminum dendrites are of high purity. These α-aluminum dendrites grow in a granular form. In other words, the solid-phase aluminum contains α-aluminum dendrites and granular bodies in which the α-aluminum dendrites have grown. The total content ratio of the α-aluminum dendrites and the granular bodies in the solid-phase aluminum is very large. The intermetallic compounds are generated near the solid-liquid interface and are captured in the gaps between the α-aluminum dendrites (between the α-aluminum dendrites). In addition, the intermetallic compounds are incorporated into the granular material during the growth of the α-aluminum dendrites.
保持工程S2では、混合工程S1後の溶湯を、液相線温度未満でかつ固相線温度以上の温度域に冷却する。上記溶湯におけるMgの含有量[質量%]をCとした場合、保持工程S2における上記溶湯の保持温度T[℃]の下限としては、例えばC≦19の場合であれば、T≧-10.8C+660とすることができ、C>19の場合であれば、T≧450とすることができる。一方、保持工程S2における上記溶湯の保持温度T[℃]の上限としては、T<-5.9C+660(但し、C≦35の場合)とすることができる。 In the holding step S2, the molten metal after the mixing step S1 is cooled to a temperature range below the liquidus temperature and above the solidus temperature. If 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 can be, for example, T≧-10.8C+660 when C≦19, and T≧450 when C>19. On the other hand, the upper limit of the holding temperature T [°C] of the molten metal in the holding step S2 can be T<-5.9C+660 (however, when C≦35).
保持工程S2では、混合工程S1後の溶湯を、液相率が60%以上となる固液共存温度域に保持することが好ましい。具体的には、保持工程S2における上記溶湯の保持温度T[℃]としては、T≧-7.3C+660(但し、C≦35の場合)が好ましい。上記液相率が上記下限に満たないと、固相率が大きくなり過ぎて分離工程S3において上記溶湯を攪拌又は圧搾し難くなるおそれがある。 In the holding step S2, it is preferable to hold the molten metal after the mixing step S1 in a solid-liquid coexistence temperature range where the liquid phase ratio is 60% or more. Specifically, the holding temperature T [°C] of the molten metal in the holding step S2 is preferably T≧-7.3C+660 (when C≦35). If the liquid phase ratio is less than the lower limit, the solid phase ratio may become too large, making it difficult to stir or squeeze the molten metal in the separation step S3.
(分離工程)
分離工程S3では、上記金属間化合物を上記固相アルミニウムと共に(上記固相アルミニウムとまとめて)、上記溶湯中で又は上記溶湯から分離する。
(Separation process)
In the separation step S3, the intermetallic compound is separated together with the solid-phase aluminum in the molten metal or from the molten metal.
分離工程S3では、保持工程S2で固液共存温度域に保持されている溶湯を攪拌又は圧搾する。分離工程S3では、上記溶湯が固液共存温度域に保持された後にこの溶湯を攪拌又は圧搾してもよく、上記溶湯が固液共存温度に到達する前からこの溶湯の攪拌又は圧搾操作を開始してもよい。 In the separation step S3, the molten metal held in the solid-liquid coexistence temperature range in the holding step S2 is stirred or squeezed. In the separation step S3, the molten metal may be stirred or squeezed after it is held in the solid-liquid coexistence temperature range, or the stirring or squeezing operation may be started before the molten metal reaches the solid-liquid coexistence temperature.
分離工程S3では、保持工程S2で生成された上記固相アルミニウム及び上記不純物を含む金属間化合物を上記溶湯中に偏在させることが好ましい。当該不純物除去方法は、例えば炉内に貯留されている上記溶湯を攪拌又は圧搾することで、上記固相アルミニウム及び上記金属間化合物を上記溶湯中に偏在させることができる。この構成によると、上記不純物を容易に除去することができる。 In the separation step S3, it is preferable to unevenly distribute the solid-phase aluminum and the intermetallic compounds containing the impurities generated in the holding step S2 in the molten metal. The impurity removal method can unevenly distribute the solid-phase aluminum and the intermetallic compounds in the molten metal, for example, by stirring or squeezing the molten metal stored in a furnace. With this configuration, the impurities can be easily removed.
分離工程S3では、上記固相アルミニウムに含まれるα-アルミニウムデンドライトを破壊することが好ましい。上述のように、上記不純物を含む金属間化合物は、固液共存温度域においてα-アルミニウムデンドライト間の隙間に捕捉されている。そのため、分離工程S3で、α-アルミニウムデンドライトを破壊することで、上記金属間化合物をα-アルミニウムデンドライト間から解放することができる。通常この金属間化合物は、アルミニウム溶湯(液相アルミニウム)よりも比重が大きいため、α-アルミニウムデンドライトを破壊することで、上記金属間化合物を上記溶湯の底部側に容易に分離することができる。 In the separation step S3, it is preferable to destroy the α-aluminum dendrites contained in the solid-phase aluminum. As described above, the intermetallic compounds containing the impurities are trapped in the gaps between the α-aluminum dendrites in the solid-liquid coexistence temperature range. Therefore, by destroying the α-aluminum dendrites in the separation step S3, the intermetallic compounds can be released from between the α-aluminum dendrites. Since these intermetallic compounds usually have a higher specific gravity than the molten aluminum (liquid-phase aluminum), by destroying the α-aluminum dendrites, the intermetallic compounds can be easily separated to the bottom side of the molten aluminum.
また、分離工程S3では、α-アルミニウムデンドライトと共に、上記固相アルミニウムに含まれる上述の粒状体を破壊することが好ましい。上述のように、上記金属間化合物は、α-アルミニウムデンドライトが成長する過程で上記粒状体の内部に取り込まれる。そのため、分離工程S3で、上記粒状体を破壊することで、上記粒状体の内部に取り込まれた上記金属間化合物を上記粒状体から容易かつ確実に解放することができる。 In addition, in the separation step S3, it is preferable to destroy the granular bodies contained in the solid-phase aluminum together with the α-aluminum dendrites. As described above, the intermetallic compounds are incorporated into the granular bodies during the growth of the α-aluminum dendrites. Therefore, by destroying the granular bodies in the separation step S3, the intermetallic compounds incorporated into the granular bodies can be easily and reliably released from the granular bodies.
以下、分離工程S3で上記溶湯を攪拌する手順と圧搾する手順とのそれぞれについて説明する。なお、分離工程S3では、上記攪拌及び上記圧搾のいずれか一方のみを行えばよいが、上記攪拌と上記圧搾との両方を行うことを排除するものではない。 The steps of stirring and squeezing the molten metal in the separation step S3 are described below. Note that in the separation step S3, only one of the stirring and squeezing steps may be performed, but both stirring and squeezing may be performed.
〔攪拌手順〕
分離工程S3で上記溶湯を攪拌する場合、例えば図2に示すように、固液共存温度域で炉Y内に保持された溶湯Xを撹拌機10によって攪拌する。攪拌手段としては、α-アルミニウムデンドライトDを破壊できる程度の攪拌力が得られる限り特に限定されるものではなく、例えば棒や攪拌翼を用いた機械的攪拌、スターラを用いた電磁攪拌、不活性ガスを吹き込むことによる攪拌等が挙げられる(図2では、攪拌翼を用いた機械的攪拌を図示している)。
[Mixing procedure]
When stirring the molten metal in the separation step S3, for example, as shown in Fig. 2, the molten metal X held in a furnace Y in a solid-liquid coexistence temperature range is stirred by a
分離工程S3で溶湯Xを攪拌することで、α-アルミニウムデンドライトDや上述の粒状体を破壊し、α-アルミニウムデンドライトDの隙間に捕捉され、又は上記粒状体の内部に取り込まれている不純物を含む金属間化合物Iを解放することができる。金属間化合物Iとしては、例えば上記不純物がFeである場合にはAl3Fe、上記不純物がMnである場合にはAl6Mn、上記不純物がCoである場合にはAl3Co、上記不純物がTiである場合にはAl3Ti、上記不純物がVである場合にはAl3V、上記不純物がZrである場合にはAl3Zr、上記不純物がCrである場合にはAl7Crが挙げられる。これらの金属間化合物は、液相アルミニウムよりも比重が大きいため、攪拌後に溶湯Xを静置することで、α-アルミニウムデンドライトDや上記粒状体と共に溶湯Xの底部に沈降する。これにより、金属間化合物Iをα-アルミニウムデンドライトD及び上記粒状体と共に溶湯Xの底部に偏在させることができる。なお、上記攪拌後の静置は、溶湯Xの温度を固液共存温度域内に保持した状態で行うことが好ましい。また、上記攪拌後の静置は、溶湯Xの温度を固液共存温度域内で、かつ上記攪拌時の温度以下に保持するように行うことがより好ましい。 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 intermetallic compound I containing the impurities captured in the gaps of the α-aluminum dendrites D or taken inside the above-mentioned granular bodies 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, Al 3 Ti when the impurity is 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. These intermetallic compounds have a larger specific gravity than liquid phase aluminum, so that by leaving the molten metal X still after stirring, they settle to the bottom of the molten metal X together with the α-aluminum dendrites D and the above-mentioned granular bodies. This allows the intermetallic compound I to be unevenly distributed at the bottom of the molten metal X together with the α-aluminum dendrites D and the above-mentioned granular bodies. The above-mentioned leaving after stirring is preferably performed in a state where the temperature of the molten metal X is maintained within the solid-liquid coexistence temperature range. Moreover, the above-mentioned leaving after stirring is more preferably performed so that the temperature of the molten metal X is maintained within the solid-liquid coexistence temperature range and at or below the temperature during the above-mentioned stirring.
〔圧搾手順〕
分離工程S3で上記溶湯を圧搾する場合、例えば図3に示すように、固液共存温度域で炉Y内に保持された溶湯Xを液面側から圧搾板20で押圧する。圧搾板20としては、例えば板厚方向に溶湯Xを通過可能な複数の孔(不図示)を有するものを用いることができる。
[Compression procedure]
When squeezing the molten metal in the separation step S3, for example, as shown in Fig. 3, the molten metal X held in a furnace Y in a solid-liquid coexistence temperature range is pressed from the liquid surface side by a squeezing
分離工程S3で溶湯Xを圧搾することで、α-アルミニウムデンドライトDや上述の粒状体を破壊し、α-アルミニウムデンドライトDの隙間に捕捉され、又は上記粒状体の内部に取り込まれている不純物を含む金属間化合物Iを解放しつつ、金属間化合物Iをα-アルミニウムデンドライトDや上記粒状体と共に溶湯Xの底部に偏在させることができる。その結果、金属間化合物Iをα-アルミニウムデンドライトD及び上記粒状体と共に炉Yの底部側で押し固めることができる。 By squeezing the molten metal X in the separation step S3, the α-aluminum dendrites D and the above-mentioned granular bodies are destroyed, and the intermetallic compound I containing impurities that is trapped in the gaps between the α-aluminum dendrites D or incorporated inside the above-mentioned granular bodies is released, while the intermetallic compound I can be unevenly distributed at the bottom of the molten metal X together with the α-aluminum dendrites D and the above-mentioned granular bodies. As a result, the intermetallic compound I can be compacted at the bottom side of the furnace Y together with the α-aluminum dendrites D and the above-mentioned granular bodies.
なお、分離工程S3で溶湯を圧搾する方法としては、図3に記載した以外の方法を用いることも可能である。例えば分離工程S3では、上記溶湯を液面側から圧搾することで、上記金属間化合物及びα-アルミニウムデンドライトを炉内に残しつつ、液相アルミニウムを炉外に排出する構成を採用することも可能である。 It should be noted that methods other than those shown in FIG. 3 can also be used to squeeze the molten metal in the separation step S3. For example, in the separation step S3, it is possible to adopt a configuration in which the molten metal is squeezed from the liquid surface side, thereby discharging the liquid aluminum from the furnace while leaving the intermetallic compounds and α-aluminum dendrites in the furnace.
(希釈工程)
分離工程S3によって不純物が分離され、さらにこの不純物が除去された後の溶湯は、希釈してアルミニウムのリサイクルに供することができる。より詳しくは、分離工程S3で不純物を分離した後に回収された液相アルミニウムは、希釈することでアルミニウムのリサイクルに供することができる。上述の混合工程S1、保持工程S2及び分離工程S3に、希釈工程を加えたアルミニウムのリサイクル方法は、本発明の一実施形態である。上記希釈工程では、分離工程S3を経て上記不純物が除去された溶湯を、工業用純アルミニウム又はMg濃度の低いアルミスクラップ(例えばJIS-A1000系)と混合して、JISで規定されるA5000系(Al-Mg系合金)のMg基準濃度まで希釈する。
(Dilution process)
The impurities are separated by the separation step S3, and the molten metal from which the impurities have been removed can be diluted and used for aluminum recycling. More specifically, the liquid phase aluminum recovered after the impurities have been separated by the separation step S3 can be diluted and used for aluminum recycling. The aluminum recycling method in which a dilution step is added to the above-mentioned mixing step S1, holding step S2, and separation step S3 is one embodiment of the present invention. In the dilution step, the molten metal from which the impurities have been removed by the separation step S3 is mixed with industrial pure aluminum or aluminum scrap with a low Mg concentration (e.g., JIS-A1000 series) and diluted to the Mg standard concentration of A5000 series (Al-Mg alloy) specified by JIS.
上記希釈工程では、混合工程S1で添加されたMgを含有する溶湯のMg濃度をJIS-A5000系の基準濃度以下に希釈する。Mgは不純物ではないため、溶湯から除去することを要しない。当該アルミニウムのリサイクル方法は、上記希釈工程によってMgの濃度を低くすることで、希釈後の溶湯をアルミニウム製品に用いることができる。また、上記希釈工程では、比較的高濃度のMgを含有する溶湯を真空下で保持することで蒸気圧の大きいMgを蒸発させ、溶湯におけるMgの濃度を低くすることも可能である。さらに、上記希釈工程では、溶湯に塩素を吹き込む方法や、フラックスを用いることでMgを除去することも可能である。 In the dilution process, the Mg concentration of the molten metal containing the Mg added in the mixing process S1 is diluted to below the standard concentration of the JIS-A5000 series. Since Mg is not an impurity, it does not need to be removed from the molten metal. This aluminum recycling method reduces the Mg concentration in the dilution process, allowing the diluted molten metal to be used for aluminum products. In the dilution process, the molten metal containing a relatively high concentration of Mg can be held under vacuum to evaporate Mg, which has a high vapor pressure, thereby reducing the Mg concentration in the molten metal. In addition, in the dilution process, Mg can also be removed by blowing chlorine into the molten metal or by using a flux.
なお、分離工程S3後における溶湯は、上記希釈工程を経ずに再利用に供することも可能である。例えば上記溶湯は、不純物の除去後に凝固させ、再生地金として活用してもよく、金属間化合物Iを偏在させた状態で凝固させ、不純物の濃度が高い部分を選択的に切り落として再生地金として活用してもよい。また、上記再生地金を活用する過程で必要に応じて溶湯を希釈してもよい。さらに、分離工程S3後における溶湯は、吸引等で分離回収することや、鋳型等で固めることでMg中間合金として使用することも可能である。 The molten metal after the separation step S3 can be reused without going through the dilution step. For example, the molten metal can be solidified after removing impurities and used as recycled ingot, or the molten metal can be solidified with the intermetallic compound I unevenly distributed, and the parts with high impurity concentrations can be selectively cut off and used as recycled ingot. The molten metal can also be diluted as necessary in the process of using the recycled ingot. Furthermore, the molten metal after the separation step S3 can be separated and collected by suction, etc., or solidified in a mold, etc., and used as an Mg intermediate alloy.
加えて、分離工程S3後に得られた鋳塊等から不純物濃度の高い部分を分離した後に、この不純物濃度の高い部分に対して、再度当該不純物除去方法を実施してもよい。この構成によると、この不純物濃度の高い部分を当該不純物除去方法によって精錬することができる。この際、当該不純物除去方法を行うに当たっては、新たにアルミニウムスクラップ等を追加してもよい。これらの構成によっても、歩留まりを向上することができる。 In addition, after separating the portion with a high impurity concentration from the ingot obtained after the separation step S3, the impurity removal method may be carried out again on this portion with a high impurity concentration. With this configuration, this portion with a high impurity concentration can be refined by the impurity removal method. In this case, new aluminum scrap or the like may be added when carrying out the impurity removal method. These configurations can also improve the yield.
<利点>
当該不純物除去方法は、分離工程S3で溶湯Xを固液共存温度域内において攪拌又は圧搾することによって、α-アルミニウムデンドライトD等の固相アルミニウムと金属間化合物Iとを溶湯X中で又は溶湯Xから効率的に分離することができる。より詳しく説明すると、固液共存温度域内において、溶湯Xには固相アルミニウム(α-アルミニウム)、液相アルミニウム及び金属間化合物Iが略均一に分散している。この状態において、金属間化合物Iは、α-アルミニウムデンドライト間の隙間に捕捉され、又は上述の粒状体の内部に取り込まれており、除去が困難である。これに対し、当該不純物除去方法は、分離工程S3でα-アルミニウムデンドライトD及び上記粒状体を破壊することで、金属間化合物Iをα-アルミニウムデンドライトD及び上記粒状体と共に溶湯X中で又は溶湯Xから効率的に分離することができる。従って、当該不純物除去方法によると、アルミニウム又はアルミニウム合金中に混入し、除去が困難な不純物を効率よく除去することができる。
<Advantages>
In the impurity removal method, the molten metal X is stirred or squeezed in a solid-liquid coexistence temperature range in the separation step S3, so that the solid-phase aluminum such as α-aluminum dendrites D and the intermetallic compound I can be efficiently separated in or from the molten metal X. To explain in more detail, in the solid-liquid coexistence temperature range, solid-phase aluminum (α-aluminum), liquid-phase aluminum, and the intermetallic compound I are substantially uniformly dispersed in the molten metal X. In this state, the intermetallic compound I is captured in the gaps between the α-aluminum dendrites or taken into the inside of the above-mentioned granular body, and is difficult to remove. In contrast, the impurity removal method breaks the α-aluminum dendrites D and the above-mentioned granular body in the separation step S3, so that the intermetallic compound I can be efficiently separated in or from the molten metal X together with the α-aluminum dendrites D and the above-mentioned granular body. Therefore, according to the impurity removal method, impurities that are mixed in aluminum or an aluminum alloy and are difficult to remove can be efficiently removed.
当該不純物除去方法は、JIS-A5000系のアルミニウム合金等で必須の元素であるMgを溶湯Xに含有させて上記不純物の金属間化合物化を促し、生成された金属間化合物Iを分離することにより、上記不純物を除去する。当該不純物除去方法は、従来行われていたような、金属間化合物Iを生成させるために敢えて不要な不純物を混入する必要がなく、かつ歩留まりも向上できる。 In this impurity removal method, Mg, an essential element in JIS-A5000 series aluminum alloys, is added to the molten metal X to promote the formation of an intermetallic compound of the impurities, and the impurities are removed by separating the intermetallic compound I that is formed. This impurity removal method does not require the deliberate mixing of unnecessary impurities to form intermetallic compound I, as has been done in the past, and can also improve yields.
当該不純物除去方法によると、アルミニウムのリサイクル過程で除去が困難とされている金属元素を効率よく除去することができるので、アルミニウム展伸材からアルミニウム展伸材への水平リサイクルを実現することができる。 This impurity removal method can efficiently remove metal elements that are difficult to remove during the aluminum recycling process, making it possible to realize horizontal recycling from aluminum wrought material to aluminum wrought material.
当該不純物除去方法は、混合工程S1で、アルミニウム又はアルミニウム合金と不純物とを含む溶湯に、Mg又はMg合金を混合するものである。一方で、混合工程S1では、アルミニウム又はアルミニウム合金と不純物とを含む溶湯に、JIS-A2000系合金の必須元素であるCu又はJIS-A7000系合金の必須元素であるZnを混合することでも、上記と同様にして分離工程S3で固相アルミニウムと不純物を含む金属間化合物とを上記溶湯中で又は上記溶湯から分離できると考えられる。また、混合工程S1では、Mg又はMg合金、Cu又はCu合金、若しくはZn又はZn合金を単独で混合してもよく、任意の組み合わせで混合してもよいと考えられる。 In this impurity removal method, in the mixing step S1, Mg or an Mg alloy is mixed into the molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and impurities. On the other hand, by mixing Cu, which is an essential element of JIS-A2000 series alloys, or Zn, which is an essential element of JIS-A7000 series alloys, into the molten metal containing aluminum or an aluminum alloy and impurities in the mixing step S1, it is believed that solid-phase aluminum and intermetallic compounds containing impurities can be separated in the molten metal or from the molten metal in the separation step S3 in the same manner as described above. Also, in the mixing step S1, Mg or an Mg alloy, Cu or a Cu alloy, or Zn or a Zn alloy may be mixed alone or in any combination.
[鋳塊の製造方法]
次に、当該不純物除去方法を用いた鋳塊の製造方法について説明する。当該鋳塊の製造方法は、図4に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金と不純物とを含む溶湯に、Mg又はMg合金を混合する工程(混合工程S1)と、混合工程S1後の溶湯の温度を固液共存温度域内に保持する工程(保持工程S2)と、保持工程S2で生成された固相アルミニウムと上記不純物を含む金属間化合物とを上記固液共存温度域において上記溶湯中で又は上記溶湯から分離する工程(分離工程S3)と、分離工程S3後に、上記溶湯を凝固させる工程(凝固工程S4)とを備える。当該鋳塊の製造方法は、分離工程S3で、上記溶湯を攪拌又は圧搾する。当該鋳塊の製造方法における混合工程S1、保持工程S2及び分離工程S3は、図1の不純物除去方法における混合工程S1、保持工程S2及び分離工程S3と同様の手順で行うことができる。そのため、混合工程S1、保持工程S2及び分離工程S3についての説明は省略する。
[Method of manufacturing ingot]
Next, a method for manufacturing an ingot using the impurity removal method will be described. As shown in FIG. 4, the method for manufacturing an ingot 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), a step of maintaining the temperature of the molten metal after the mixing step S1 within a solid-liquid coexistence temperature range (holding step S2), a step of separating the solid-phase aluminum and the intermetallic compound containing the impurities generated in the holding step S2 in the solid-liquid coexistence temperature range or from the molten metal (separation step S3), and a step of solidifying the molten metal after the separation step S3 (solidification step S4). In the method for manufacturing an ingot, the molten metal is stirred or squeezed in the separation step S3. The mixing step S1, the holding step S2, and the separation step S3 in the method for manufacturing an ingot can be performed in the same procedure as the mixing step S1, the holding step S2, and the separation step S3 in the impurity removal method of FIG. 1. Therefore, the description of the mixing step S1, the holding step S2, and the separation step S3 will be omitted.
(凝固工程)
凝固工程S4は、分離工程S3を経て不純物が除去された後の溶湯を凝固させてもよく、分離工程S3によって不純物が偏在している溶湯を凝固させてもよい。また、凝固工程S4では、分離工程S3後に希釈された溶湯を凝固させてもよい。凝固工程S4で、希釈された溶湯を凝固させる場合、当該鋳塊の製造方法は、分離工程S3と凝固工程S4との間に上述の希釈工程を備えていてもよい。
(Solidification process)
In the solidification step S4, the molten metal from which the impurities have been removed through the separation step S3 may be solidified, or the molten metal in which impurities are unevenly distributed through the separation step S3 may be solidified. In addition, in the solidification step S4, the molten metal diluted after the separation step S3 may be solidified. When the diluted molten metal is solidified in the solidification step S4, the manufacturing method of the ingot may include the above-mentioned dilution step between the separation step S3 and the solidification step S4.
<利点>
当該鋳塊の製造方法は、分離工程S3で上記固相アルミニウムと上記不純物を含む金属間化合物とを上記溶湯中で効率的に分離することで、得られる鋳塊から不純物を容易に除去することができる。また、当該鋳塊の製造方法は、分離工程S3で上記固相アルミニウムと上記不純物を含む金属間化合物とを上記溶湯中から効率的に分離することで、不純物の含有量が低減された鋳塊を製造することができる。
<Advantages>
In the ingot manufacturing method, the solid-phase aluminum and the intermetallic compound containing the impurities are efficiently separated from the molten metal in the separation step S3, so that the impurities can be easily removed from the obtained ingot. Also, in the ingot manufacturing method, the solid-phase aluminum and the intermetallic compound containing the impurities are efficiently separated from the molten metal in the separation step S3, so that an ingot with a reduced impurity content can be manufactured.
[その他の実施形態]
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
[Other embodiments]
The above-mentioned embodiment does not limit the configuration of the present invention. Therefore, the above-mentioned embodiment may omit, replace or add components of each part of the above-mentioned embodiment based on the description in this specification and common technical knowledge, and it should be understood that all of these are within the scope of the present invention.
上記実施形態では、上記分離工程で、α-アルミニウムデンドライトと不純物を含む金属間化合物とを上記溶湯中で又は上記溶湯から分離する構成について説明した。但し、上記分離工程では、固相アルミニウムと上記金属間化合物とを分離する限り、上記固相アルミニウムがα-アルミニウムデンドライトを含むことを要しない。また、上記固相アルミニウムがα-アルミニウムデンドライトを含む場合でも、上記分離工程ではα-アルミニウムデンドライトを破壊しなくてもよい。 In the above embodiment, a configuration has been described in which the separation step separates α-aluminum dendrites and intermetallic compounds containing impurities in or from the molten metal. However, in the separation step, as long as the solid-phase aluminum and the intermetallic compounds are separated, the solid-phase aluminum does not need to contain α-aluminum dendrites. Furthermore, even if the solid-phase aluminum contains α-aluminum dendrites, the separation step does not need to destroy the α-aluminum dendrites.
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention should not be construed as being limited to the descriptions in these examples.
[実施例]
[No.1]
不純物を含むアルミニウム合金と純Mgとを黒鉛坩堝に溶解し、不純物としてFeを含み、その他の元素としてSiを含む溶湯を調製した(混合工程)。この溶湯における各種元素の含有量を表1に示す。その後、この溶湯を641℃まで炉冷し、この溶湯に窒化ケイ素製の攪拌棒を挿入して溶湯の攪拌を開始した。この攪拌を行いつつ、溶湯を602℃以下まで炉冷した後、固液共存温度域内に保持した(保持工程)。この溶湯を固液共存温度域内に保持した状態で、上記攪拌を継続し、上記溶湯が591℃に達した時点で攪拌棒を引き抜き、上記溶湯を590℃の固液共存温度で15分間静置した(分離工程)。この分離工程によって、α-アルミニウムデンドライトとFeを含む金属間化合物とが、上記溶湯の底部側に分離された。この分離工程後に、炉の電源を切って上記溶湯を凝固させることで鋳塊を得た。この鋳塊の上部から一部を採取し、ICP発光分光分析法にてFeの濃度を分析した。この分析結果を表1に示す。
[Example]
[No. 1]
An aluminum alloy containing impurities and pure Mg were dissolved in a graphite crucible to prepare a molten metal containing Fe as an impurity and Si as another element (mixing step). The contents of various elements in the molten metal are shown in Table 1. The molten metal was then furnace-cooled to 641°C, and a silicon nitride stirring rod was inserted into the molten metal to start stirring the molten metal. While stirring, the molten metal was furnace-cooled to 602°C or less, and then held within the solid-liquid coexistence temperature range (holding step). The stirring was continued while the molten metal was held within the solid-liquid coexistence temperature range, and when the molten metal reached 591°C, the stirring rod was removed, and the molten metal was left to stand at the solid-liquid coexistence temperature of 590°C for 15 minutes (separation step). By this separation step, α-aluminum dendrites and intermetallic compounds containing Fe were separated on the bottom side of the molten metal. After this separation step, the power to the furnace was turned off and the molten metal was solidified to obtain an ingot. A portion was taken from the top of the ingot and the Fe concentration was analyzed by ICP atomic emission spectrometry. The analysis results are shown in Table 1.
[No.2]
不純物を含むアルミニウム合金と純Mgとを黒鉛坩堝に溶解し、不純物としてFeを含み、その他の元素としてSiを含む溶湯を調製した(混合工程)。この溶湯における各種元素の含有量を表1に示す。その後、この溶湯を固液共存温度である594℃まで炉冷し(保持工程)、坩堝を炉から出したうえ、鉄製の治具を用いて上記溶湯を液面側から速やかに圧搾した(分離工程)。この分離工程によって、α-アルミニウムデンドライトとFeを含む金属間化合物とが、上記溶湯の底部側に分離された。この分離工程後に、上記溶湯を空冷凝固させることで鋳塊を得た。なお、上記分離工程で用いた治具は、上記溶湯に挿入された状態で鋳包んだ。この鋳塊の治具の上部側の一部を採取し、ICP発光分光分析法にてFeの濃度を分析した。この分析結果を表1に示す。
[No. 2]
An aluminum alloy containing impurities and pure Mg were dissolved in a graphite crucible to prepare a molten metal containing Fe as an impurity and Si as another element (mixing step). The contents of various elements in the molten metal are shown in Table 1. The molten metal was then cooled to 594°C, which is the solid-liquid coexistence temperature (holding step), and the crucible was removed from the furnace. The molten metal was quickly squeezed from the liquid surface side using an iron jig (separation step). By this separation step, α-aluminum dendrites and intermetallic compounds containing Fe were separated on the bottom side of the molten metal. After this separation step, the molten metal was air-cooled and solidified to obtain an ingot. The jig used in the separation step was cast-in while inserted into the molten metal. A part of the upper side of the jig of the ingot was collected, and the Fe concentration was analyzed by ICP emission spectroscopy. The analysis results are shown in Table 1.
[No.3]
不純物を含むアルミニウム合金と純Mgとを黒鉛坩堝に溶解し、不純物としてMnを含み、その他の元素としてSi、Cu及びZnを含む溶湯を調製した(混合工程)。この溶湯における各種元素の含有量を表1に示す。その後、この溶湯を固液共存温度である593℃まで炉冷し(保持工程)、坩堝を炉から出したうえ、鉄製の治具を用いて上記溶湯を液面側から速やかに圧搾した(分離工程)。この分離工程によって、α-アルミニウムデンドライトとMnを含む金属間化合物とが、上記溶湯の底部側に分離された。この分離工程後に、上記溶湯を空冷凝固させることで鋳塊を得た。なお、上記分離工程で用いた治具は、上記溶湯に挿入された状態で鋳包んだ。この鋳塊の治具の上部側の一部を採取し、ICP発光分光分析法にてMnの濃度を分析した。この分析結果を表1に示す。
[No. 3]
An aluminum alloy containing impurities and pure Mg were dissolved in a graphite crucible to prepare a molten metal containing Mn as an impurity and Si, Cu and Zn as other elements (mixing step). The contents of various elements in this molten metal are shown in Table 1. Thereafter, this molten metal was furnace-cooled to 593°C, which is the solid-liquid coexistence temperature (holding step), and the crucible was removed from the furnace, and the molten metal was quickly squeezed from the liquid surface side using an iron jig (separation step). By this separation step, α-aluminum dendrites and intermetallic compounds containing Mn were separated on the bottom side of the molten metal. After this separation step, the molten metal was air-cooled and solidified to obtain an ingot. The jig used in the separation step was cast-in while inserted in the molten metal. A part of the upper side of the jig of this ingot was collected, and the Mn concentration was analyzed by ICP emission spectroscopy. The analysis results are shown in Table 1.
[比較例]
[No.4]
不純物を含むアルミニウム合金と純Mgとを黒鉛坩堝に溶解し、不純物としてFeを含み、その他の元素としてSiを含む溶湯を調製した(混合工程)。この溶湯における各種元素の含有量を表1に示す。その後、この溶湯を固液共存温度である600℃まで空冷したうえで15分間静置した。その後、炉の電源を切って上記溶湯を凝固させることで鋳塊を得た。この鋳塊の上部から一部を採取し、ICP発光分光分析法にてFeの濃度を分析した。この分析結果を表1に示す。
[Comparative Example]
[No. 4]
An aluminum alloy containing impurities and pure Mg were dissolved in a graphite crucible to prepare a molten metal containing Fe as an impurity and Si as another element (mixing process). The contents of various elements in the molten metal are shown in Table 1. The molten metal was then air-cooled to 600°C, which is the solid-liquid coexistence temperature, and allowed to stand for 15 minutes. The furnace was then turned off to solidify the molten metal, thereby obtaining an ingot. A portion was taken from the top of the ingot, and the Fe concentration was analyzed by ICP emission spectroscopy. The analysis results are shown in Table 1.
[No.5]
不純物を含むアルミニウム合金と純Mgとを黒鉛坩堝に溶解し、不純物としてFeを含み、その他の元素としてSiを含む溶湯を調製した(混合工程)。この溶湯における各種元素の含有量を表1に示す。その後、この溶湯を固液共存温度よりも高い651℃まで炉冷し、この温度を保持しつつ上記溶湯に窒化ケイ素製の攪拌棒を挿入して溶湯を攪拌した。この攪拌後、上記溶湯を651℃で15分間保持した。その後、炉の電源を切って上記溶湯を凝固させることで鋳塊を得た。この鋳塊の上部から一部を採取し、ICP発光分光分析法にてFeの濃度を分析した。この分析結果を表1に示す。
[No. 5]
An aluminum alloy containing impurities and pure Mg were dissolved in a graphite crucible to prepare a molten metal containing Fe as an impurity and Si as another element (mixing process). The contents of various elements in this molten metal are shown in Table 1. The molten metal was then furnace-cooled to 651°C, which is higher than the solid-liquid coexistence temperature, and a silicon nitride stirring rod was inserted into the molten metal while maintaining this temperature to stir the molten metal. After this stirring, the molten metal was held at 651°C for 15 minutes. The furnace was then turned off to solidify the molten metal, thereby obtaining an ingot. A portion was taken from the top of the ingot, and the Fe concentration was analyzed by ICP emission spectroscopy. The analysis results are shown in Table 1.
表1に示すように、No.1からNo.3は、上記保持工程で溶湯の温度を固液共存温度域内に保持しつつ、上記分離工程で上記溶湯を攪拌又は圧搾していることで、不純物を十分に除去することができている。これに対し、No.4は、上記分離工程で上記溶湯を攪拌又は圧搾していないため、不純物の除去率が不十分となっている。また、No.5は、上記溶湯を攪拌する際に、この溶湯を固液共存温度域で保持していないので、不純物の除去率が不十分となっている。 As shown in Table 1, in No. 1 to No. 3, the temperature of the molten metal is maintained within the solid-liquid coexistence temperature range in the holding step, while the molten metal is stirred or squeezed in the separation step, which allows for sufficient impurity removal. In contrast, in No. 4, the molten metal is not stirred or squeezed in the separation step, so the impurity removal rate is insufficient. In addition, in No. 5, the molten metal is not maintained in the solid-liquid coexistence temperature range when it is stirred, so the impurity removal rate is insufficient.
[No.6]
Al-X二元系平衡状態図(但し、X=Mn)から、700℃での液相アルミニウム中におけるXの溶解度[質量%]を読み取った。次に、計算ソフト「FactSage8.0」を用い、Al-10質量%Mg-1質量%Xについて、固液共存温度である590℃での平衡状態における液相アルミニウム中のXの濃度[質量%]を計算した。この結果を表2に示す。
[No. 6]
From the Al-X binary equilibrium phase diagram (where X=Mn), the solubility [mass%] of X in liquid phase aluminum at 700°C was read. Next, using the calculation software "FactSage 8.0", the concentration [mass%] of X in liquid phase aluminum in an equilibrium state at 590°C, which is the solid-liquid coexistence temperature, was calculated for Al-10 mass% Mg-1 mass% X. The results are shown in Table 2.
[No.7]
X=Coとした以外はNo.6と同様にして、Al-X二元系平衡状態図から700℃での液相アルミニウム中におけるXの溶解度[質量%]を読み取り、さらにAl-10質量%Mg-1質量%Xについて、固液共存温度である590℃での平衡状態における液相アルミニウム中のXの濃度[質量%]を計算した。この結果を表2に示す。
[No. 7]
The solubility [mass%] of X in liquid phase aluminum at 700°C was read from the Al-X binary equilibrium phase diagram in the same manner as in No. 6, except that X = Co, and the concentration [mass%] of X in liquid phase aluminum in an equilibrium state at 590°C, which is the solid-liquid coexistence temperature, was calculated for Al-10 mass% Mg-1 mass% X. The results are shown in Table 2.
[No.8]
X=Tiとした以外はNo.6と同様にして、Al-X二元系平衡状態図から700℃での液相アルミニウム中におけるXの溶解度[質量%]を読み取り、さらにAl-10質量%Mg-1質量%Xについて、固液共存温度である590℃での平衡状態における液相アルミニウム中のXの濃度[質量%]を計算した。この結果を表2に示す。
[No. 8]
The solubility [mass%] of X in liquid phase aluminum at 700°C was read from the Al-X binary equilibrium phase diagram in the same manner as in No. 6, except that X = Ti, and the concentration [mass%] of X in liquid phase aluminum in an equilibrium state at 590°C, which is the solid-liquid coexistence temperature, was calculated for Al-10 mass% Mg-1 mass% X. The results are shown in Table 2.
[No.9]
X=Vとした以外はNo.6と同様にして、Al-X二元系平衡状態図から700℃での液相アルミニウム中におけるXの溶解度[質量%]を読み取り、さらにAl-10質量%Mg-1質量%Xについて、固液共存温度である590℃での平衡状態における液相アルミニウム中のXの濃度[質量%]を計算した。この結果を表2に示す。
[No. 9]
The solubility [mass%] of X in liquid phase aluminum at 700°C was read from the Al-X binary equilibrium phase diagram in the same manner as in No. 6, except that X = V. Furthermore, the concentration [mass%] of X in liquid phase aluminum in an equilibrium state at 590°C, which is the solid-liquid coexistence temperature, was calculated for Al-10 mass% Mg-1 mass% X. The results are shown in Table 2.
[No.10]
X=Zrとした以外はNo.6と同様にして、Al-X二元系平衡状態図から700℃での液相アルミニウム中におけるXの溶解度[質量%]を読み取り、さらにAl-10質量%Mg-1質量%Xについて、固液共存温度である590℃での平衡状態における液相アルミニウム中のXの濃度[質量%]を計算した。この結果を表2に示す。
[No. 10]
The solubility [mass%] of X in liquid phase aluminum at 700°C was read from the Al-X binary equilibrium phase diagram in the same manner as in No. 6, except that X = Zr, and the concentration [mass%] of X in liquid phase aluminum in an equilibrium state at 590°C, which is the solid-liquid coexistence temperature, was calculated for Al-10 mass% Mg-1 mass% X. The results are shown in Table 2.
[No.11]
X=Crとした以外はNo.6と同様にして、Al-X二元系平衡状態図から700℃での液相アルミニウム中におけるXの溶解度[質量%]を読み取り、さらにAl-10質量%Mg-1質量%Xについて、固液共存温度である590℃での平衡状態における液相アルミニウム中のXの濃度[質量%]を計算した。この結果を表2に示す。
[No. 11]
The solubility [mass%] of X in liquid phase aluminum at 700°C was read from the Al-X binary equilibrium phase diagram in the same manner as in No. 6, except that X = Cr, and the concentration [mass%] of X in liquid phase aluminum in an equilibrium state at 590°C, which is the solid-liquid coexistence temperature, was calculated for Al-10 mass% Mg-1 mass% X. The results are shown in Table 2.
表2に示すように、Xが、Mn、Co、Ti、V、Zr、Crのいずれかである場合でも、590℃での液相アルミニウム中におけるXの濃度は、700℃での液相アルミニウム中におけるXの溶解度よりも十分に小さくなっており、具体的には1質量%よりも十分に小さくなっている。このことから、当該不純物除去方法によると、X(不純物)が、Mn、Co、Ti、V、Zr、Crのいずれかである場合でも、不純物を効率よく除去可能であると考えられる。 As shown in Table 2, even when X is any of Mn, Co, Ti, V, Zr, and Cr, the concentration of X in liquid phase aluminum at 590°C is sufficiently smaller than the solubility of X in liquid phase aluminum at 700°C, specifically, sufficiently smaller than 1 mass%. From this, it is believed that the impurity removal method can efficiently remove impurities even when X (impurity) is any of Mn, Co, Ti, V, Zr, and Cr.
以上説明したように、本発明の一態様に係る不純物除去方法は、アルミニウムのリサイクル過程で除去が困難な金属元素等を効率よく除去することができるので、アルミニウムの展伸材から展伸材への水平リサイクルの実現に適している。 As described above, the impurity removal method according to one embodiment of the present invention can efficiently remove metal elements that are difficult to remove during the aluminum recycling process, and is therefore suitable for achieving horizontal recycling of aluminum from wrought material to wrought material.
10 撹拌機
20 圧搾板
D α-アルミニウムデンドライト
I 金属間化合物
X 溶湯
Y 炉
10
Claims (4)
上記混合工程後の溶湯の温度を固液共存温度域内に保持する工程と、
上記保持工程で生成された固相アルミニウムと上記不純物を含む金属間化合物とを上記固液共存温度域において上記溶湯中で偏在させ、又は上記溶湯から除去する分離工程と
を備え、
上記分離工程で、上記溶湯を攪拌及び静置し、又は上記溶湯を圧搾する不純物除去方法。 mixing Mg or an Mg alloy with a molten metal containing aluminum or an 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 separation step of distributing the solid-phase aluminum and the intermetallic compound containing the impurities produced in the holding step unevenly in the molten metal in the solid-liquid coexistence temperature range or removing them from the molten metal,
The method for removing impurities, in the separation step, comprises stirring and leaving the molten metal to stand, or squeezing the molten metal .
上記分離工程で、上記α-アルミニウムデンドライトを破壊する請求項1又は請求項2に記載の不純物除去方法。 the solid phase aluminum comprises α-aluminum dendrites;
3. The method for removing impurities according to claim 1 , wherein the α-aluminum dendrites are destroyed in the separating step.
上記混合工程後の溶湯の温度を固液共存温度域内に保持する工程と、
上記保持工程で生成された固相アルミニウムと上記不純物を含む金属間化合物とを上記固液共存温度域において上記溶湯中で偏在させ、又は上記溶湯から除去する分離工程と、
上記分離工程後に、上記溶湯を凝固させる工程と
を備え、
上記分離工程で、上記溶湯を攪拌及び静置し、又は上記溶湯を圧搾する鋳塊の製造方法。 mixing Mg or an Mg alloy with a molten metal containing aluminum or an 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 separation step of distributing the solid-phase aluminum and the intermetallic compound containing the impurities produced in the holding step unevenly in the molten metal in the solid-liquid coexistence temperature range or removing them from the molten metal;
and a step of solidifying the molten metal after the separation step,
The method for producing an ingot, wherein the separation step comprises stirring and leaving the molten metal to stand, or squeezing the molten metal .
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|---|---|---|---|---|
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