一种高纯铁的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115449582A(43)申请公布日2022.12.09(21)申请号202211065223.7(22)申请日2022.09.01(71)申请人陕西斯瑞新材料股份有限公司地址710077陕西省西安市高新区丈八七路12号(72)发明人韩宁李鹏郭鹏王小军刘凯杨晓青师晓云吉德胜(74)专利代理机构北京栈桥知识产权代理事务所(普通合伙)11670专利代理师张建生(51)Int.Cl.C21C1/02(2006.01)C21C1/08(2006.01)C22B9/20(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称一种高纯铁的制备方法(57)摘要本发明涉及高纯铁制备技术领域，公开了一种高纯铁的制备方法包括以下步骤：S1、采用真空感应熔炼制备得到工业纯铁棒；S2、采用加工设备对步骤S1得到的工业纯铁棒表面进行打磨、抛光处理，得到自耗电极棒；S3、将坩埚内壁和底座打磨干净，装上密封圈，随后将坩埚放置在炉腔内；S4、测量自耗电极棒参数，计算补缩位置；然后将自耗电极棒的端面孔与电弧熔炼炉的负电极连接；S5、电弧熔炼炉进行抽真空，准备熔炼；熔炼时熔滴速率为2～5L/S；电压波动范围为0.5～5V；S6、向电弧熔炼炉内的坩埚通入冷却水，冷却20～30min；脱模取出纯铁铸锭；本发明能够得到成分均匀且杂质少的高纯度铁，制备过程简单，便于大规模生产。CN115449582ACN115449582A权利要求书1/2页1.一种高纯铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、真空感应熔炼采用真空感应熔炼制备得到工业纯铁棒；所述工业纯铁棒纯度高于99％；S2、制备自耗电极棒采用加工设备对步骤S1得到的工业纯铁棒表面进行打磨、抛光处理，使工业纯铁棒表面至光滑；然后去除工业纯铁棒两端，使工业纯铁棒两端平整；去除长度为60～80mm；对工业纯铁棒的端面打孔，形成端面孔，得到自耗电极棒；S3、准备坩埚将坩埚内壁和底座打磨干净，在将引弧板放置在坩埚底座中心，并放置10‑50g的引弧料，装上密封圈，随后将坩埚放置在炉腔内；S4、装入电弧熔炼炉测量自耗电极棒参数，计算补缩位置；然后将自耗电极棒的端面孔与电弧熔炼炉的负电极连接；矫正自耗电极棒，使自耗电极棒下端和电弧熔炼炉内的结晶器距离误差小于3mm，确保坩埚中心和自耗电极底部正对应；S5、复合熔炼电弧熔炼炉进行抽真空，抽至1～5×10‑3mbar；测压升率为0.01～0.05mbar/min；然后打开循环水，充入保护气体，洗炉2～4次，准备熔炼；熔炼时电流为2～5KA，熔炼电压为20～40V，熔炼时熔滴速率为2～5L/S；电压波动范围为0.5～5V；熔炼时间为5～12min，并进行第一次搅拌，得到铁熔融液；采用保护气体对铁熔融液表面进行吹扫，除去铁熔融液表面的杂质；S6、冷却后出炉向电弧熔炼炉内的坩埚通入冷却水，冷却20～30min后关闭冷却水；打开压缩空气阀门与坩埚排水阀排出坩埚内的水，排水时间1～5min；然后关闭压缩空气阀门与坩埚排水阀；通风待炉内真空度为998mbar后脱模取出纯铁铸锭。2.根据权利要求1所述的一种高纯铁的制备方法，其特征在于，步骤S2得到的自耗电极棒直径为70～90mm，长度为700～900mm，重量为20～25kg；步骤S2得到自耗电极棒后将自耗电极棒放入真空干燥箱内，加热至180～200℃，保温1～6h。3.根据权利要求1所述的一种高纯铁的制备方法，其特征在于，步骤S3的坩埚为铜坩埚。4.根据权利要求1所述的一种高纯铁的制备方法，其特征在于，在结晶器下方安装电磁搅拌装置；步骤S5在熔炼时的第一次搅拌采用电磁搅拌装置对结晶器内的金属熔融液进行电磁搅拌；搅拌转速为100～300rpm，搅拌时间3～5min。5.根据权利要求1所述的一种高纯铁的制备方法，其特征在于，所述熔炼炉的负电极为铜管；所述铜管下端设有与端面孔连接的连接件；所述铜管中部通冷却水；所述铜管上端与设置在电弧熔炼炉内的升降机构卡接；所述铜管与升降机构卡接处设2CN115449582A权利要求书2/2页有绝缘套筒。6.根据权利要求1所述的一种高纯铁的制备方法，其特征在于，步骤S1在进行真空感应熔炼时，将金属熔融液在1550～1600℃下精炼20～30min；精炼时保持真空感应熔炼炉的真空度为0.5～2Pa；然后降温至1400～1480℃浇锭。7.根据权利要求1所述的一种高纯铁的制备方法，其特征在于，步骤S6中的向电弧熔炼炉内的坩埚通入冷却水的入口水压为2.5～3.5kg/cm2；冷却水的入口水温为5～15℃；结晶器出口水温为45～50℃。8.根据权利要求1所述的一种高纯铁的制备方法，其特征在于，步骤S5电弧熔炼炉在进行抽真空时，抽至1×10‑3mbar