4N级高纯铁特性与规模化制备技术

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4N级高纯铁特性与规模化制备技术纯铁是制备特殊合金的原材料，也是特殊的材料，其纯度直接影响特殊合金的品质。

目录

简介

工业化火法生产2N-3N纯铁无法满足日益提高的特殊合金的高纯度制备要求，目前国内外无4N级高纯铁工业化火法生产技术。以超高纯生铁为基础，通过工艺创新实现4N级高纯铁工业化火法生产，可以实现大规模高纯铁的生产，为特殊合金制备提供高纯纯铁原料，达到强基固本的作用。鉴于纯铁的重要工程与科学意义，美国和日本等国科技界非常重视铁的高纯化研究，实验室已经制备出6N级超纯铁。同时，还具有探索物质本质、起源与消亡的重要科学意义。

技术原理/技术要点

技术原理

1）龙凤山铸业独创的“精选矿、精配矿、精冶炼、精炼提纯”工艺，将铁水中的元素及各种微量元素控制在极低水平。 2）利用不同元素的氧势差，控制各种元素的氧化温度，在不同温度下实现各种元素的氧化去除。 3）利用各种元素的饱和蒸汽压差异，在高真空度下，实现元素的去除。 技术特点 1）、采用龙凤山独有的超高纯生铁为原料,主要技术特点为在“三精法”冶炼高纯生铁的基础上，采用先进技术“三精法+精炼深度提纯工艺”路线，将生铁中微量有害元含量去除至极低，超高纯生铁中的Cr、V、Mo、Sn、Sb、Pb、Bi、Te、As、B、Al等十一种微量元素总含量小于0.021wt.%。 2）、采用铁水三脱+脱硫工艺，利用低温弱氧化原则，将铁水中的Mn、P、S进行去除。 3）采用强底吹提纯炉，底吹喷吹石灰和底吹CO2，由常规转炉供氧强度的0.08-0.15Nm3/tmin，提高至2.0-4.0Nm3/tmin，使用低温氧化进一步去除Cr、Mn等元素。 4）在真空下进行脱碳，利用高真空度，将饱和蒸汽压低的元素进行去除，最终实现4N级高纯铁的制备。

目前该技术已经实现公斤级4N级高纯铁生产，百公斤级中试生产线已完成安装和调试工作，工业化火法生产4N级高纯铁生产线已完成设计及场地平整等建设工作。 4N级高纯铁作为原料有效改善高端特殊钢与特种合金纯净度，提高材料性能，是制备包括高端特殊钢、高温合金、耐蚀合金、航空航天合金、核工业材料、军工钢在内的高品质合金的关键基础原材料。它们广泛应用于能源、交通、机械、武器、飞机、航天器、燃机、海工、石油化工、芯片制造、化学分析等高端装备制造业。4N级高纯铁也是制备磁性材料、非晶材料等高性能功能材料的关键基础材料；也是良好的电磁屏蔽材料，保障数据安全，精密设备运行；高超纯铁具备高熔点、高塑性的特点，是制备药型罩、靶材及增材制造的基础材料，高纯铁本身是具有潜力的军工新材料。纯铁的高纯化技术能够显著提升我国工业实力和国防能力。我国纯铁年需求量超过200万吨，并呈现逐年增长。除了数量的增长，对纯铁的纯度也提出了更高的要求。目前的2N-3N级纯铁不能完全满足要求，4N级高纯铁具有广阔的应用场合与前景。