[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)高純度純鐵的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410341008.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN104141024A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李森蓉;李雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢桂坤科技有限公司
• 主分類號(hào): C21B13/14
• 分類號(hào): C21B13/14;C21C7/04;C21C7/06;C21C7/064;C21C7/068;C22B9/18;B22D11/045
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)高純度純鐵的方法，主要是采用直接還原技術(shù)和熔分技術(shù)在非真空或真空條件下通過改型的中頻/工頻爐及水平連鑄及底澆注、電渣重熔等生產(chǎn)高純度純鐵及超高純鐵，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

含碳量低于0.04％的鐵碳合金稱為低碳鋼或無(wú)碳鋼，也稱工業(yè)純鐵，具有矯頑力低、導(dǎo)熱和電磁性能好等優(yōu)良物理性能。主要包括電磁純鐵和原料純鐵：電磁純鐵是功能性軟磁材料，要求電磁性能優(yōu)良，主要用于電器、電訊、儀表和國(guó)防尖端工業(yè)制做電磁元件、電磁鐵芯等。原料純鐵是一種要求純凈度較高的工業(yè)純金屬，是精密合金、非晶態(tài)合金(如SiFeB等)、硬磁材料、超低碳不銹鋼、高速鋼以及粉末冶金的主要原料。

近年來，隨著生產(chǎn)設(shè)備的不斷改進(jìn)以及通訊、音像、電機(jī)工程、自動(dòng)化設(shè)備、汽車、磁分離及生物工程等領(lǐng)域高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外原料純鐵正向超純化以及適合磁性材料，特殊鋼用途的方向發(fā)展。有關(guān)資料表明，以鐵為基體的硬磁材料中純鐵平均占配料的60％～70％，因此，硬磁材料的快速發(fā)展給原料純鐵帶來了廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間，據(jù)資料顯示，我國(guó)硬磁材料的發(fā)展每年以30％～40％的速度增長(zhǎng)；非晶態(tài)合金是電子類產(chǎn)品的配套產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、能耗少且效率高，就電力行業(yè)基礎(chǔ)材料的發(fā)展趨勢(shì)而言，非晶態(tài)合金產(chǎn)品有著良好的發(fā)展前景。

國(guó)內(nèi)外一些廠家高純鐵成份如表1，高純鐵產(chǎn)品氣體、夾雜物和微量元素含量如表2，美國(guó)高純鐵化學(xué)成分如表3：

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表2

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表3

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海綿鐵，簡(jiǎn)稱DRI(Direct?Reduction?Iron)，是用高品位鐵礦、球團(tuán)礦或鐵磷等雜質(zhì)含量低的氧化鐵在固態(tài)直接還原生產(chǎn)的冶金產(chǎn)品，不僅可作為廢鋼代用品，而且由于其化學(xué)成分穩(wěn)定，有害雜質(zhì)含量少，也是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼、特種鋼、高純凈鋼的必不可少的高級(jí)原料。

中頻/工頻感應(yīng)爐主要具有無(wú)接觸加熱、冷渣和電磁攪拌等優(yōu)點(diǎn)，與采用電弧爐相比可以避免電極的增碳，保證了產(chǎn)品中較低的含碳量。同時(shí)我們?cè)趥鹘y(tǒng)中頻感應(yīng)熔煉爐底部增加了底吹氬氧系統(tǒng)。從鋼包底部進(jìn)行吹氬攪拌，由于高溫的作用，氬氣泡急劇膨脹(資料介紹體積膨脹100倍左右)上浮，帶動(dòng)鋼液對(duì)流，達(dá)到攪拌鋼水使溫度均勻，鋼包內(nèi)鋼液成分偏差極小，可以達(dá)到精確控制成分的目的，使傳統(tǒng)只用于熔化的中頻爐成為高純鐵冶煉的重要設(shè)備。

水平連鑄是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中新發(fā)展起來的一種新技術(shù)，它與常規(guī)的立式和弧形連鑄相比有許多優(yōu)點(diǎn)。由于水平連鑄的結(jié)晶器成水平布置，鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的靜壓力低避免了鑄坯鼓肚，水平連鑄的中間罐和結(jié)晶器之間是密封連接的。采用水平連鑄或底澆注都有效地防止了鋼液二次氧化，鑄坯清潔度高，其夾雜含量低。

電渣重熔冷坩堝熔煉CCM(Cold?Crucible?Melting)就是在水冷銅坩堝與金屬熔體之間存在一層由金屬熔體因坩堝冷卻而形成的固體殼層，金屬就在這殼層內(nèi)熔煉，此時(shí)坩堝內(nèi)襯相當(dāng)于用所熔金屬制成，因此又稱凝殼熔煉，坩堝內(nèi)表面與金屬熔體不直接接觸，避免了坩堝對(duì)熔體的污染，超純鐵等純凈金屬的制備方法中它占有非常重要的地位，采用此項(xiàng)技術(shù)，進(jìn)一步凈化了鋼液提高了純度。

傳統(tǒng)高純鐵生產(chǎn)流程如圖1所示。通過上述工藝流程簡(jiǎn)圖我們可以發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程冗長(zhǎng)，精煉工序繁多,生產(chǎn)高純度的純鐵需要復(fù)雜工藝和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種生產(chǎn)高純度純鐵的方法，本發(fā)明的方法利用直接還原技術(shù)和熔分技術(shù)及水平連鑄或底澆注、電渣重熔等在非真空條件或真空下生產(chǎn)超純鐵的工藝，本發(fā)明的流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資省，能夠生產(chǎn)出鐵大于99.9％低雜質(zhì)純鐵，其中C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、Al、Cu、Co、Ti、Nb、V、W、Pb、B、As、Ce、La二十余種元素含量都均小于0.01％。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種生產(chǎn)高純度純鐵的方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行：

步驟一、首先選用含鐵氧化物原料，通過直接還原系統(tǒng)進(jìn)行分層控制還原，制取海綿鐵。