高真空垂直浮区熔炼制备5N级超纯铁

夏安1,2，徐闰1,2，刘腾轼1,2，白佳鑫3，胡春东1,2，王林军1,2，李建民3，董瀚1,2（1.上海大学材料科学与工程学院；2.上海大学( 浙江) 高端装备基础件材料研究院；3.河北龙凤山辰昕新材料科技有限公司）

摘要：回顾了区熔法制备铁的发展史。基于此，设计并制造了适用于铁提纯的超高真空垂直浮区感应区熔设备，通过优化真空区熔工艺参数成功制备了纯度高达5N2( 99． 999 2%)的超纯铁。阐述了真空区熔法提纯铁的原理和方法，并系统总结了去除Fe 中不同杂质元素的机制。试验和模拟结果表明: (1) P、S、Ti、As、Zr、Nb 和Hf 等元素主要通过分凝效应去除; (2)H、Li、Be、B、C、N、O、F、Na、Mg、Cl、K、Ca、Mn、Cu、Zn、Ga、Se、Br、Sn、Sb 和Pb 等元素主要通过蒸发去除; (3) Al、Si 和Ge 等元素可通过熔渣推移效应去除; (4) V、Cr、Co、Ni、Mo 和W 等元素难以通过真空区熔去除。在真空度达10-4 Pa 的条件下，以4 mm/min 的熔区移动速度区熔7 次，且熔区长度至少为70 mm，可成功制备5N2级超纯铁。

关键词：高纯铁，超纯铁( 5N) ，垂直浮区熔炼，分凝效应，蒸发效应，推移效应，饱和蒸气压，熔渣