一種用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法
【專利摘要】本發明屬于非晶態材料用母合金的冶煉【技術領域】，特別涉及一種用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法；采用的原料為：廢帶材、造渣劑、純鐵、硼鐵和工業硅；所述冶煉方法包括如下步驟：步驟一，首先將部分純鐵、全部硼鐵和全部工業硅加入感應爐內，加熱；步驟二，當感應爐內物料第一次化清后，加入全部廢帶材；步驟三，當感應爐內物料第二次化清后，加入部分造渣劑，進行造渣、打渣；然后加入剩余純鐵；步驟四，當感應爐內物料第三次化清后，通氬氣，加入造渣劑，進行造渣、打渣；步驟五，澆注為所需形狀的母合金；本發明能夠將鐵基非晶廢帶材重新冶煉，制得鐵基非晶母合金，達到節約資源和降低生產成本的目的。
【專利說明】一種用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于非晶態材料用母合金的冶煉【技術領域】，特別涉及一種用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法。
【背景技術】
[0002]根據非晶態合金的成分不同，目前應用較廣的非晶態合金可以分為三大類:鐵基非晶軟磁合金、鈷基非晶軟磁合金和鐵鎳基非晶軟磁合金。鐵基非晶合金中Fe重量比約占92%，其余為B、S1、C或P，其特點是具有較高的飽和磁感應強度(飽和磁感應強度可達1.4-1.7T)、軟磁性能優于硅鋼片，價格便宜，最適合替代硅鋼片，作為中低頻變壓器的鐵芯(一般在10千赫茲以下)，例如配電變壓器、中頻變壓器、大功率電感、電抗器等。 [0003]鐵基非晶帶材一般采用單輥旋轉法來制備，即用電磁感應爐使合金熔化，然后將合金熔體流經噴嘴而形成射流噴向高速旋轉的冷卻輥上，當冷卻速度達到106度/秒時冷凝成非晶條帶。用這種方法生產的非晶帶材由于兩面冷卻條件不同，質量也可能不同，但卻比較容易得到寬帶，是工業生產上常用的方法。
[0004]在非晶帶材的生產和使用過程中會產生鐵基非晶廢帶材(以下簡稱廢帶材)，如帶頭帶尾由于外觀不符合要求會形成了廢帶材；用戶對于產品外觀或性能不滿意退回的廢帶材；在采用非晶帶材制備鐵芯的過程中形成的廢帶材等。這些廢帶材由于外觀、尺寸、性能不合格，不能再出售或制成鐵芯等產品，只能廢棄，造成資源的嚴重浪費，并增加了生產成本。
[0005]現有技術中還沒有能夠合理利用廢帶材，節約資源，降低生產成本的方法。

【發明內容】

[0006]為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法，其能夠將鐵基非晶廢帶材重新冶煉，制得鐵基非晶母合金，達到節約資源和降低生產成本的目的。
[0007]本發明的技術方案為:一種用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法，采用的原料為:廢帶材、造渣劑、純鐵、硼鐵和工業硅；所述冶煉方法包括如下步驟:
步驟一，首先將部分純鐵、全部硼鐵和全部工業硅加入感應爐內，加熱；
步驟二，當感應爐內物料第一次化清后，加入全部廢帶材；
步驟三，當感應爐內物料第二次化清后，加入部分造渣劑，進行造渣、打渣；然后加入剩余純鐵；
步驟四，當感應爐內物料第三次化清后，通氬氣，加入造渣劑，進行造渣、打渣；
步驟五，澆注為所需形狀的母合金。
[0008]優化的，所述原料按重量百分比為:廢帶材占0-50%，造渣劑占1_3%，余量為純鐵、硼鐵和工業硅。
[0009]優化的，所加爐料中除廢帶材之外的工業純鐵，工業硅，硼鐵中含Fe、S1、B元素的質量百分比為(30-43):(2-4):1。
[0010]優化的，所加爐料中除廢帶材之外的工業純鐵，工業硅，硼鐵中含Fe、S1、B元素的質量百分比為(30-35): (2~3):1。
[0011]優化的，步驟二中當感應爐內物料第一次化清后，且溫度達到1300-1450°c時，加入全部廢帶材；步驟三中當感應爐內物料第二次化清后，在1300-1400°C時保溫10-20min，然后加入部分造渣劑；步驟四中，當感應爐內物料第三次化清后，升溫至1400-1450°C開始通氬氣；然后降溫至1300-1400°C保溫10-20min，加入造渣劑；步驟五，將鋼液溫度降為1250-1350°C時，澆注為所需形狀的母合金。
[0012]優化的，步驟一中加入的純鐵為全部純鐵重量的40-70% ;步驟二中加入的造渣劑為全部造渣劑重量的40-60%。
[0013]優化的，步驟一中采用上松下緊的方式向爐內添加原料。
[0014]優化的，步驟一中添加原料的方式為首先將純鐵放入感應爐底部，然后將工業硅和硼鐵均勻混合并放置在純鐵上面。
[0015]優化的，所述造渣劑采用生石灰和玻璃混合物，其重量比例為2:1。
[0016]本發明通氬氣的流量以液面輕微波動為宜，既可以防止感應爐內物料的氧化，具有上浮雜質的作用，又能夠充分利用氬氣。
[0017]本發明添加原料時采用上松下緊的布料方式，可以防止原料之間搭橋現象的發生。其中在步驟一中添加原料時將原料壓實，其僅占據感應爐最底部的小部分容積，步驟二中添加廢帶材時使其松散的占據感應爐中部的大部分容積，步驟三中添加的純鐵密實的占據感應爐的小部分容積。
·[0018]本發明的有益效果在于:1、本發明通過分步加入原料，逐步化清、通氬氣、兩步打渣、最后澆注母合金的方法，能夠回收利用廢帶材，即將鐵基非晶噴帶開始時、噴帶結束時、噴帶過程中、以及使用過程中由于尺寸、外觀、性能不良而出現的鐵基非晶廢帶材重新冶煉，并制得鐵基非晶母合金，達到了節約資源和降低生產成本的目的。2、由于非晶態廢帶材不受電磁感應，因此中頻感應爐不能直接將其熔化，本發明在加入廢帶材之前，先將部分純鐵、全部的工業硅和硼鐵熔化，在大部分原料熔化完后，加入全部的廢帶材，最后再加入剩余的純鐵，并合理控制感應爐的加熱功率、加入原料的溫度，從而提高熔化速率，節約了能源。3、由于廢帶材在非真空回爐冶煉的過程中的二次氧化嚴重，會形成大量的夾雜物，所得母合金的純凈度及工藝性能均不能滿足噴帶要求，不能得到使用。而本發明把合金成分調整和造渣等冶金手段應用在回爐料上，經過多次試驗證明，采用本發明方法調整回爐料制得母合金的純凈度及工藝性能達到了噴帶的要求。4、本發明通過通入氬氣的方法，既防止冶煉過程中原料的氧化，又提高了氬氣的利用率，合理利用資源。5、本發明通過調整加熱，選擇加入廢帶材和純鐵的溫度和時機，提高了制得的母合金成分的均勻性，顆粒分布的均勻性。6、本發明提供的回收廢帶冶煉鐵基非晶母合金的方法采用非真空冶煉技術，比真空冶煉耗電量較低、大大節省成本。8、本發明采用合理的原料比例、冶煉溫度和時間，使冶煉過程中主元素燒損較少，母合金合金成分均勻，顆粒分布均勻，并且使所制備的母合金與用標準原材料(即不用廢帶材)直接冶煉的母合金質量相當，經過精煉噴帶，帶表面基本上無缺陷，光潔度很高，磁性能也達到合格標準，本發明是一種高效、節能的利用鐵基非晶廢帶材制備母合金的非真空冶煉工藝。【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發明提供的廢帶材冶煉母合金的方法中原料的分布示意圖；
1、步驟三中添加的純鐵；2、步驟二中添加的廢帶材；3、步驟一中添加的原料；4、造渣劑。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】具體說明本發明。
[0021]本實施方式的技術方案為:一種用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金
的方法，采用的原料為:廢帶材、造渣劑、純鐵、硼鐵和工業硅；所述原料按重量百分比為:廢帶材占0-50%，造渣劑占1-3%，余量為純鐵、硼鐵和工業硅；所加爐料中除廢帶材之外的工業純鐵，工業硅，硼鐵中含Fe、S1、B元素的質量百分比為(30-43): (2_4):1 ;所述造渣劑采用生石灰和玻璃混合物，其重量比例為2:1。
[0022]所述冶煉方法包括如下步驟:
步驟一，首先將部分純鐵、全部硼鐵和全部工業硅加入感應爐內，加熱；
步驟二，當感應爐內物料第一次化清后，且溫度達到1300-1450°C時，加入全部廢帶
材；
步驟三，當感應爐內物料第二次化清后，在1300-1400°C時保溫10-20min，加入部分造渣劑，進行造渣、打渣；然后加 入剩余純鐵；
步驟四，當感應爐內物料第三次化清后，升溫至1400-1450°C開始通氬氣，然后降溫至1300-1400°C保溫10-20min，加入造渣劑，進行造渣、打渣；
步驟五，將鋼液溫度降為1250-1350°C時，澆注為所需形狀的母合金。
[0023]其中，步驟一中加入的純鐵為全部純鐵重量的50% ;步驟二中加入的造渣劑為全部造渣劑重量的50%。
[0024]其中，步驟一中采用上松下緊的方式向爐內添加原料，可以防止原料之間搭橋現象的發生。其中在步驟一中添加原料時將原料壓實，其僅占據感應爐最底部的小部分容積，步驟二中添加廢帶材時使其松散的占據感應爐中部的大部分容積,步驟三中添加的純鐵密實的占據感應爐的小部分容積。
[0025]其中，步驟一中添加原料的方式為首先將純鐵放入感應爐底部，然后將工業硅和硼鐵均勻混合并放置在純鐵上面。
[0026]本實施方式采用不同的原料配比，按照上述方法分別制得了母合金，編號為樣品
1-8，并將母合金經過精煉噴帶，得到了非晶帶材。表1中列出了樣品編號、每個樣品所用原料的重量份(以原料總重量份為100份計算)、各個樣品中Fe、S1、B元素的重量比等數值。
[0027]本發明所采用的純鐵中含Fe元素99.8%，硼鐵中含Fe元素82%、含B元素17%，工業硅中含Si元素99.6%，不足百分百的部分為雜質，因此本發明原料中的Fe元素的來源為純鐵和硼鐵、Si元素的來源為工業硅、B元素的來源為硼鐵。本實施方式在配備各個樣品的原料時，純鐵、硼鐵和工業硅的重量按照其含有Fe、S1、B元素的含量及表1中所列的各個樣品原料中Fe、S1、B元素的重量份計算后稱取。
[0028]本實施方式還提供了不添加廢帶材，制備鐵基非晶母合金的空白對照樣品，見表1中最后一打。
[0029]表1
【權利要求】
1.一種用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法，其特征在于:采用的原料為:廢帶材、造渣劑、純鐵、硼鐵和工業硅；所述冶煉方法包括如下步驟:步驟一，首先將部分純鐵、全部硼鐵和全部工業硅加入感應爐內，加熱；步驟二，當感應爐內物料第一次化清后，加入全部廢帶材；步驟三，當感應爐內物料第二次化清后，加入部分造渣劑，進行造渣、打渣；然后加入剩余純鐵；步驟四，當感應爐內物料第三次化清后，通氬氣，加入造渣劑，進行造渣、打渣；步驟五，澆注為所需形狀的母合金。
2.根據權利要求1所述的用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法，其特征在于:所述原料按重量百分比為:廢帶材占0-50%，造渣劑占1-3%，余量為純鐵、硼鐵和工業硅。
3.根據權利要求2所述的用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法，其特征在于:所加爐料中除廢帶材之外的工業純鐵，工業硅，硼鐵中含Fe、Si、B元素的質量百分比為(30-43):(2-4):1。
4.根據權利要求3所述的用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法，其特征在于:所加爐料中除廢帶材之外的工業純鐵，工業硅，硼鐵中含Fe、S1、B元素的質量百分比為(30-35): (2~3):1。
5.根據權利要求4所述的用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法，其特征在于:步驟二中當感應爐內物料第一次化清后，且溫度達到1300-1450°C時，加入全部廢帶材；步驟三中當感應爐內物料第二次化清后，在1300-1400°C時保溫10-20min，然后加入部分造渣劑；步驟四中，當感應爐內物料第三次化清后，升溫至1400-1450°C開始通氬氣；然后降溫至1300-1400°C保溫10-20min，加入造渣劑；步驟五，將鋼液溫度降為1250_1350°C時，澆注為所需形狀的母合金。
6.根據權利要求5所述的用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法，其特征在于:步驟一中加入的純鐵為全部純鐵重量的40-70% ;步驟二中加入的造渣劑為全部造渣劑重量的40-60%。
7.根據權利要求6所述的用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法，其特征在于:步驟一中采用上松下緊的方式向爐內添加原料。
8.根據權利要求7所述的用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法，其特征在于:步驟一中添加原料的方式為首先將純鐵放入感應爐底部，然后將工業硅和硼鐵均勻混合并放置在純鐵上面。
9.根據權利要求1-8任意一項所述的用廢帶材冶煉鐵基非晶態母合金的方法，其特征在于:所述造渣劑采用生石灰和玻璃混合物，其重量比例為2:1。
【文檔編號】C22C33/06GK103667855SQ201310677931
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】王靜, 尹麗娟 申請人:青島云路新能源科技有限公司