利用5083铝合金生产废料生产高镁1050A铝合金铸锭的方法与流程

本发明属于铝合金生产，涉及一种利用5083铝合金生产废料生产高镁1050a铝合金铸锭的方法。

背景技术：

1、1050a铝合金属于纯铝系列合金，铝含量不低于99.5%，镁元素含量≤0.05%，锰含量≤0.05%，具备优良的塑性、耐蚀性、导电性与导热性，被广泛应用于化工容器、建筑装饰、导电导热元件等领域。常规工业生产的1050a铝合金中镁元素含量通常低于0.03%，而在部分要求提高强度同时保留基础塑性耐蚀性的应用场景（如ps板）中，需要通过在熔炼的原料铝锭中适当添加纯镁锭辅料来提升1050a铝合金中镁元素占比（如将1050a铝合金镁元素含量提升至0.23~0.25%），利用铝镁固溶强化效应提升合金力学性能，但增加了生产成本。

2、5083铝合金属于铝镁系防锈铝合金，镁元素含量通常在4.0~4.9%区间，在5083铝合金的生产加工过程中会产生大量的边角料、切屑、报废锭坯等固体废料，这类废料中镁含量高，其他杂质元素含量与1050a铝合金的要求匹配度也较高，若直接回炉重熔会造成镁资源浪费，且若处理不当还会产生金属烧损与环保问题。

3、因此，如果能用5083铝合金废料作为镁源替代高镁1050a铝合金熔铸所需的纯镁锭辅材，可大幅降低高镁1050a铝合金生产中的镁元素补给的辅材成本。

技术实现思路

1、本发明针对高镁1050a铝合金生产中补给镁元素增加生产成本的技术问题，提供一种利用5083铝合金生产废料生产高镁1050a铝合金铸锭的方法，实现5083合金废料中镁成分的定向利用，精准替代高镁1050a合金生产所需镁锭辅材，形成“废料资源化+精准成分补给”的绿色生产新模式。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种利用5083铝合金生产废料生产高镁1050a铝合金铸锭的方法，包括以下步骤：

4、1）配料：按照mg含量在0.05~0.5%，其他元素含量符合gb/t 3190-2020规定的1050a铝合金化学成分配料，依据5083铝合金生产废料中mg含量计算出向高镁1050a铝合金原料加入5083铝合金生产废料的质量；

5、2）熔铸：熔化温度730~750℃，精炼温度720~730℃，采用氩气喷粉精炼，精炼剂添加量为炉料总质量的0.2%，静置时间20 min，铸造温度710~720℃，铸造后进行均匀化退火处理，随炉冷却，得到铸锭。

6、在一个技术方案中，所述均匀化退火处理的具体操作如下：退火温度为520℃，保温时间为6 h。

7、《变形铝及铝合金化学成分》（gb/t 3190-2020）中规定的1050a铝合金中化学成分如下：si≤0.25%、fe≤0.40%、cu≤0.05%、mn≤0.05%、mg≤0.05%、zn≤0.07%、ti≤0.05%，其余为al和不可避免的杂质。本发明所称的高镁1050a铝合金铸锭是指mg含量在0.05~0.5%，其他si、fe、cu、mn、zn元素的含量均符合《变形铝及铝合金化学成分》（gb/t 3190-2020）规定化学成分的1050a铝合金铸锭。

8、在一个可实施的技术方案中，采用的5083铝合金废料的化学成分如下：si 0.12%、fe 0.28%、cu 0.04%、mn 0.22%、mg 4.55%、zn 0.06%，其余为al和不可避免的杂质。依据1050a铝合金原料铝锭中mg含量以及高镁1050a铝合金中目标mg含量，再根据5083铝合金生产废料中mg含量，可以计算出需加入5083铝合金生产废料的质量。

9、某公司高镁1050a铝合金铸锭的每月产量为5000 t，每月产量对应生产炉数约5000 t÷60 t/炉≈83炉，每炉生产规模为60 t，以高镁1050a铝合金中mg含量为0.24%计，则按高镁1050a铝合金配料标准每炉需添加纯镁锭60 t×0.24%=144 kg。若现行纯镁锭的市场价格为18元/kg（1.8万元/t），则单炉每月纯镁锭辅材成本为144 kg×18元/kg=2592元/炉，该公司每年纯镁锭辅材成本约2592元×83炉×12月≈258.16万元。采用5083铝合金废料中的镁成分替代高镁1050a铝合金熔铸所需的纯镁锭辅材，则每炉需投入5083铝合金废料量为144 kg÷4.55%=3164.84 kg≈3.2 t，那么该公司每月消耗5083铝合金废料约3.2t×83炉=265.6 t，，每年消耗5083铝合金废料约265.6 t×12月=3187.2 t。若当前5083铝合金废料回收价格约为1.4万元/t，则每炉每月节省5083铝合金废料处理成本3.2 t×1.4万元/t=4.48万元，每月节省5083铝合金废料处理成本265.6 t×1.4万元/t=371.84万元，每年节省5083铝合金废料处理成本3187.2 t×1.4万元/t=4462.08万元。因此，采用5083铝合金废料中的镁成分替代高镁1050a铝合金熔铸所需的纯镁锭辅材，可大幅降低镁元素补给环节的辅材成本，实现废料资源化闭环利用，降低废料的堆放、回收处理成本，形成“合金废料再利用-镁元素精准补给-成本节约-效益提升”的良性循环。

10、值得注意的是，本发明采用5083铝合金废料中的镁成分替代高镁1050a铝合金熔铸所需的纯镁锭辅材的技术构思，可用于高镁1050a铝合金中mg含量在0.05~0.5%范围内的调整。但在工业化生产中应用该工艺需要注意以下几点：第一，需要提前对5083铝合金废料进行成分检测，严格控制杂质元素含量，尤其是需要关注锰元素含量，若废料本身锰含量偏高，需要适当降低添加比例，避免成品锰元素超出标准要求。第二，废料加入时机需要合理控制，建议在原铝锭完全熔化，熔池温度稳定在720~730℃时加入块状废料，避免低温加入导致熔池降温，同时避免废料带油带水引发熔池喷溅。第三，需要根据实际生产的烧损情况调整5083铝合金废料添加量，不同工厂的熔铸工艺、炉况不同，镁烧损率存在一定差异，生产前需要进行2~3炉工艺试验，确定实际镁收率后再稳定生产，避免成分波动。第四，若需要获得更高镁含量的1050a铝合金，5083铝合金废料的添加比例最高可以提升至10%，此时镁含量约为0.45%，锰含量约为0.022%，仍然符合1050a铝合金的标准要求，强度提升可以达到一倍以上，可针对特殊应用场景开发对应牌号。

11、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

12、本发明突破传统1050a合金依赖纯镁锭补给镁元素的模式，实现5083合金废料中镁成分的定向利用，精准替代高镁1050a合金铸锭生产所需镁锭辅材，既解决了合金废料资源化难题，又针对性满足低镁合金的镁元素补给需求，形成“废料资源化+精准成分补给”的绿色生产新模式。

1.一种利用5083铝合金生产废料生产高镁1050a铝合金铸锭的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均匀化退火处理的具体操作如下：退火温度为520℃，保温时间为6 h。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述5083铝合金生产废料的化学成分如下：si 0.12%、fe 0.28%、cu 0.04%、mn 0.22%、mg 4.55%、zn 0.06%，其余为al和不可避免的杂质。