[發明專利]一步法去除一次鋁硅合金中鐵和硅相的裝置和工藝

有效

• 申請號: 201711303250.2
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108165810B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 呂國強;鮑雨;王毅博;馬文會;雷云;劉戰偉;李紹元;陳正杰;于潔;謝克強;魏奎先;伍繼君
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22C3/00
• 分類號: C22C3/00;C22C21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種一步法去除一次鋁合金中鐵和硅相的電磁分離爐，包括爐體、物料熔融凝固系統、物料收集系統和控制系統，物料熔融凝固系統和物料收集系統置于爐體內，控制系統置于爐體外；

爐體頂部設有紅外測溫儀（8）和觀測口（9）；爐體側壁上部設有N₂進口端（6）和N₂出口端（7），下部設有出料口（13）；

物料熔融凝固系統包括鐵芯（1）、保溫棉Ⅰ（2）、磁攪拌裝置（3）、石墨加熱器（4）、循環水冷換熱塊（5）、磁攪拌-石墨加熱器固定裝置滑槽（10）和磁攪拌-石墨加熱器固定裝置（11）；石墨加熱器（4）置于磁攪拌裝置（3）中，鐵芯（1）安裝在磁攪拌裝置（3）外側，保溫棉Ⅰ（2）填充在鐵芯1（1）和磁攪拌裝置（3）之間的空隙處，組成磁攪拌-石墨加熱器；磁攪拌-石墨加熱器通過磁攪拌-石墨加熱器固定裝置（11）和磁攪拌-石墨加熱器固定裝置滑槽（10）安裝在爐體內壁上，磁攪拌-石墨加熱器固定裝置（11）和磁攪拌-石墨加熱器固定裝置滑槽（10）配合安裝，使磁攪拌-石墨加熱器固定裝置（11）可以在磁攪拌-石墨加熱器固定裝置滑槽（10）內滑動；磁攪拌-石墨加熱器與磁攪拌-石墨加熱器固定裝置（11）連接處設有角度調節旋鈕（23）；循環水冷換熱塊（5）置于石墨加熱器（4）正下方，高度可調節，安裝在爐體底部，循環冷卻水進水口（20）和循環冷卻水出水口（21）均設于爐體底部；

物料收集系統包括熔液收集器（17）和熔液收集器滑槽（18）；熔液收集器（17）外包裹有耐火材料（14），耐火材料（14）外包裹有保溫棉Ⅱ（15），保溫棉Ⅱ（15）外為鐵質外殼（16）；熔液收集器（17）置于熔液收集器滑槽（18）上；

控制系統包括功率調節器（12）、升降臺控制器（19）和循環水冷換熱塊流量控制器（22）；功率調節器（12）通過導線與石墨加熱器（4）連接；升降臺控制器（19）和循環水冷換熱塊流量控制器（22）分別通過導線與循環水冷換熱塊（5）連接。

2.一種一步法去除一次鋁硅合金中鐵和硅相的工藝，包括以下步驟：

a、在一次鋁硅合金原料中添加金屬Mn，混合均勻后置于石墨加熱器（4）中；

b、將石墨加熱器（4）置于充滿N₂保護氣體的電磁分離爐中，調節功率調節器（12）使得爐溫升至950~1150℃，保溫30min后，金屬Mn與鋁硅熔體以及合金中的鐵相充分反應形成金屬多元化合物；

c、調節功率調節器（12），減小加熱功率，使爐溫降至650℃，調節循環水冷換熱塊流量控制器（22），提高冷卻水流量，使合金熔液從底部開始凝固，初晶硅相富集在石墨加熱器（4）底部，金屬多元化合物在磁場力的作用下定向運動，也分離至石墨加熱器（4）底部；

d、調節功率調節器（12），減小加熱功率，使爐溫下降；調節升降臺控制器（19），降低循環水冷換熱塊（5）的高度，使得循環水冷換熱塊（5）下降至電磁分離爐的底部；調節角度調節旋鈕（23），使石墨加熱器（4）傾斜，其上部鋁硅合金熔液傾倒入熔液收集器（17）內，冷卻凝固并經出料口（13）運出后得到鑄造用鋁硅合金；

e、調節功率調節器（12），加大加熱功率，使爐溫上升，待石墨加熱器（4）底部合金完全融化后，調節角度調節旋鈕（23），使石墨加熱器（4）傾斜，底部初晶硅和雜質鐵相熔液傾倒入熔液收集器（17）內，冷卻凝固并經出料口（13）運出后得到生產煉鋼脫氧劑和煉鎂還原劑的原料，或者用于生產太陽能級多晶硅；

金屬Mn與一次鋁硅合金原料中的Fe摩爾比為0.1~1。

3.根據權利要求2所述的工藝，其特征在于，一次鋁硅合金原料中硅含量為35~38wt%、鋁含量為55~60.3wt%、鐵含量為4.7~7.0wt%。

4.根據權利要求2所述的工藝，其特征在于，步驟c中凝固時間為10-20min。