本發明涉及軟磁合金冶金工藝領域，特別涉及一種高磁導率及低矯頑力軟磁合金的電渣重熔方法。
背景技術：
Fe-Ni軟磁合金是在弱磁場中具有高的磁導率及低的矯頑力的一類合金，在弱磁場磁化下就顯示出高的磁導率和低的矯頑力，并且具有良好的冷加工性能。通過對成分改變含量，添加一種或幾種合金元素（如Mo，Cu，Cr和Ti等）和工藝的調控，可以獲得各種各樣的具有不同特點的坡莫合金，其品種的繁多，為軟磁材料中之最。這類合金廣泛應用于無線電電子工業、精密儀器儀表、遙控及自動控制系統中，綜合起來主要用于能量轉換和信息處理兩大方面，是國民經濟中的一種重要材料。
電渣重熔是提純金屬并獲得潔凈、均勻、致密鋼錠組織的一種重要冶金工藝技術，然而如何通過優化電渣渣系配方并配合適當的電渣工藝，提高合金組織純度、降低有害元素含量、減少非金屬夾雜物、保障鋼錠表面光滑、組織潔凈均勻致密和化學成分均勻，是提高合金成品率所要解決的核心問題。
經過多年的Fe-Ni軟磁合金電渣重熔試驗，探索出了一種電渣工藝，通過這種工藝，可以有效的改善材料的純度和組織，提高產品成品率和合金性能。
技術實現要素：
本發明提供了一種高磁導率及低矯頑力軟磁合金的電渣重熔方法，解決了現有技術中Fe-Ni軟磁合金電渣重熔中工藝不穩定、不利于現場施工的問題。
實現本發明的技術方案是：一種高磁導率及低矯頑力軟磁合金的電渣重熔方法，包括以下步驟：
（1）自熔電極棒的制備
高磁導率及低矯頑力軟磁合金自熔電極棒的配料按重量份為：Ni 78-80份、Mo 3-5份，Mn 0.9-1份，Si 0.4份，余量為Fe；經真空感應熔煉，澆鑄成圓棒，將圓棒表面砂磨精整后，即為電渣重熔的自熔電極棒；
（2）電渣重熔
電渣重熔的渣料配比按重量份為：CaF2 55-65份（CaF2純度≥99.5%），Al2O3 12-18份（Al2O3純度≥99.99%），CaO 10-15份（CaO純度≥92%），MgO 10-15份（MgO純度≥99%），用于高磁導率及低矯頑力軟磁合金電渣重熔，將上述渣料加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，結晶器和底板均用水冷卻，將步驟（1）中制備的自熔電極棒下降到熔融的電渣重熔的渣料中，通電起弧后，根據自熔電極棒直徑（115mm-140mm），調整重熔電壓至40（115mm）-60V（140mm）、電流3000（115mm）-8000A（140mm）；自熔電極棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到電渣錠；電渣錠在1300±5℃的溫度下保溫1小時，鍛造成黑皮棒或軋制成板帶，得到高磁導率及低矯頑力軟磁合金。
所述步驟（1）中自熔電極棒的直徑為115mm-140mm。
所述步驟（2）中的中電極棒的電渣重熔的渣料配比可以進一步優化為：CaF2 60份，Al2O3 14份，CaO 13份，MgO 13份。
所述步驟（2）中，自熔電極棒與結晶器的填充比為0.6-0.9。
所述步驟（2）中，黑皮棒的鍛造比大于或等于5。
所述步驟（2）中，黑皮棒經過鍛造、熱軋制備成板帶，所述板帶的加工度大于或等于50%；其中當板帶厚0.2mm、寬5mm以下加工度大于或等于85%，軋制后在1050℃的溫度下固溶處理40-60min。
本發明自熔電極原料為：Ni含量為99.9%的電解鎳，Mn含量99.7%的電解錳，Mo含量為99.95%的金屬鉬條，Si為99.0%的結晶硅，鐵含量為99.5%的工業純鐵，渣料CaF2，A12O3，MgO含量均達到99.5%，CaO純度達到92%，均采用市場常用的工業原料。
本發明的有益效果是：
（1）采用本方法可以有效減少有害元素和夾雜物、改善合金組織。經測試，合金雜質：C為0.05%；S≤0.008%；P≤0.01%，Cu≤0.06%；磁性能指標：磁導率μi為25.2mH/m，最大磁導率μm為125mH/m，矯頑力Hc為3.98A/m，飽和磁感強度Bs為0.87T。大大降低了金屬材料中的硫、磷含量，熱加工成材率達到了95%左右，能夠提高純凈度和成材率；
（2）所述電渣渣系及其電渣重熔方法，使合金中的有害元素含量減少，純度提高，組織優化，特別是顯著改善其加工性能，大大提高了材料的成材率，有利于提升該材料的綜合技術水平，推動我國冶金企業的產業進步和經濟發展，因此具有顯著的經濟和社會效益。
附圖說明
圖1是實施例1中軟磁合金經電渣重熔后的合金金相組織。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明作進一步的說明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。
實施例1
本實施例中高磁導率及低矯頑力軟磁合金的電渣重熔方法如下：
（1）自熔電極棒的制備
高磁導率及低矯頑力軟磁合金自熔電極棒的配料成分按重量份為：Ni 78.5份（23550g），Mo 3份（1050g），Mn 0.9份（270g），Si 0.4份（120g），Fe 17.2份（5010g），總重30000g，經真空感應熔煉，澆鑄成直徑110mm圓棒，將圓棒表面砂磨精整后，即為電渣重熔的自熔電極棒；
（2）電渣重熔
電渣重熔的渣料配比按重量份為：CaF2 55份（3850g），Al2O3 18份（1260g），CaO 12份（840g），MgO 15份（1050g），總重7000g。用于高磁導率及低矯頑力軟磁合金電渣重熔，將上述渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑160mm結晶器中，結晶器和底板均用水冷卻，將步驟a中制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，通電起弧后，自熔電極棒直徑為125mm，調整重熔電壓至45V、電流4500A；自熔電極棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的電渣錠；電渣錠隨爐升溫1300±5℃，保溫1小時，再鍛造成黑皮棒，即得高磁導率及低矯頑力軟磁合金。
經測試，合金雜質：C為0.005%；S≤0.007%；P≤0.005%，Cu≤0.003%；磁性能指標：磁導率μi為25.5mH/m，最大磁導率μm為129mH/m，矯頑力Hc為3.99A/m，飽和磁感強度Bs為0.88T，達到了提高純度和性能的目的。
實施例2
本實施例中高磁導率及低矯頑力軟磁合金的電渣重熔方法如下：
（1）自熔電極棒的制備
高磁導率及低矯頑力軟磁合金自熔電極棒的配料成分按重量份為：Ni 78份（23550g），Mo 3.8份（1140g），Mn 1份（300g），Si 0.4份（120g），Fe 16.8份（4740g），總重30000g。經真空感應熔煉，澆鑄成直徑120mm圓棒，將圓棒表面砂磨精整后，即為電渣重熔的自熔電極棒；
（2）電渣重熔
電渣重熔的渣料配比按重量份為：CaF2 60份（4200g），Al2O3 15份（1050g），CaO 13份（910g），MgO 12份（840g），總重7000g。用于高磁導率及低矯頑力軟磁合金電渣重熔，將上述渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑160mm結晶器中，結晶器和底板均用水冷卻，將步驟a中制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，通電起弧后，自熔電極棒的直徑為115mm，調整重熔電壓至40V、電流3000A；自熔電極棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的電渣錠；電渣錠隨爐升溫1300±5℃，保溫1小時，再鍛造成黑皮棒，再經軋制成厚度0.5、寬度15mm帶材，經1050℃、40-60min固溶處理，即得高磁導率及低矯頑力軟磁合金帶材成品。
經測試，合金雜質：C為0.007%；S≤0.006%；P≤0.005%，Cu≤0.002%；磁性能指標：磁導率μi為24.9mH/m，最大磁導率μm為123mH/m，矯頑力Hc為3.89A/m，飽和磁感強度Bs為0.85T。達到了提高純度和性能的目的。
實施例3
本實施例中高磁導率及低矯頑力軟磁合金的電渣重熔方法如下：
（1）自熔電極棒的制備
高磁導率及低矯頑力軟磁合金自熔電極棒的配料成分按重量份為：Ni 79.3份（23790g），Mo 4份（1200g），Mn 0.8份（240g），Si 0.4份（120g），Fe 15.5份（4650g），總重30000g。經真空感應熔煉，澆鑄成直徑140mm圓棒，將圓棒表面砂磨精整后，即為電渣重熔的自熔電極棒；
（2）電渣重熔
電渣重熔的渣料配比按重量份為: CaF2 60份（4060g），Al2O3 14份（1120g），CaO 13份（980g），MgO 13份（840g），總重7000g。用于高磁導率及低矯頑力軟磁合金電渣重熔，將上述渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑160mm結晶器中，結晶器和底板均用水冷卻，將步驟a中制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，通電起弧后，自熔電極棒的直徑為135mm，調整重熔電壓至50V、電流5500A；自熔電極棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的電渣錠；電渣錠隨爐升溫1300±5℃，保溫1小時，再鍛造成黑皮棒，再經軋制成厚度0.3、寬度10mm帶材，經1050℃、40-60min固溶處理，即得高磁導率及低矯頑力軟磁合金帶材成品。
經測試，合金雜質：C為0.006%；S≤0.006%；P≤0.006%，Cu≤0.003%；磁性能指標：磁導率μi為25.9mH/m，最大磁導率μm為130mH/m，矯頑力Hc為3.99A/m，飽和磁感強度Bs為0.89T。達到了提高純度和性能的目的。
實施例4
本實施例中高磁導率及低矯頑力軟磁合金的電渣重熔方法如下：
（1）自熔電極棒的制備
高磁導率及低矯頑力軟磁合金自熔電極棒的配料成分按重量份為：Ni 79.5份（23850g），Mo 4.5份（1350g），Mn 0.9份（270g），Si 0.4份（120g），Fe 14.7份（4410g），總重30000g。經真空感應熔煉，澆鑄成直徑130mm圓棒，將圓棒表面砂磨精整后，即為電渣重熔的自熔電極棒；
（2）電渣重熔
電渣重熔的渣料配比按重量份為: CaF2 64份（4340g）；Al2O3 12份（980g），CaO 14份（980g），MgO 10份（700g），總重7000g。用于高磁導率及低矯頑力軟磁合金電渣重熔，將上述渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑130mm結晶器中，結晶器和底板均用水冷卻，將步驟a中制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，通電起弧后，自熔電極棒的直徑為140mm，調整重熔電壓至60V、電流8000A；自熔電極棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的電渣錠；電渣錠隨爐升溫1300±5℃，保溫1小時，再鍛造成黑皮棒，再經軋制成厚度0.2、寬度5mm帶材，經1050℃、40-60min固溶處理，即得高磁導率及低矯頑力軟磁合金帶材成品。經測試，合金雜質：C為0.005%；S≤0.006%；P≤0.004%，Cu≤0.002%；磁性能指標：磁導率μi為25.6mH/m，最大磁導率μm為127mH/m，矯頑力Hc為3.95A/m，飽和磁感強度Bs為0.87T。達到了提高純度和性能的目的。
實施例5
本實施例中高磁導率及低矯頑力軟磁合金的電渣重熔方法如下：
（1）自熔電極棒的制備
高磁導率及低矯頑力軟磁合金自熔電極棒的配料成分按重量份為：Ni 80份（24000g），Mo 4份（1200g），Mn 0.9份（270g），Si 0.4份（120g），Fe 14.7份（4410g），總重30000g。經真空感應熔煉，澆鑄成直徑130mm圓棒，將圓棒表面砂磨精整后，即為電渣重熔的自熔電極棒；
（2）電渣重熔
電渣重熔的渣料配比按重量份為：CaF2 65份（4550g），Al2O3 13份（910 g），CaO 10份（700g），MgO 12份（840g），總重7000g。用于高磁導率及低矯頑力軟磁合金電渣重熔，將上述渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑160mm結晶器中，結晶器和底板均用水冷卻，將步驟a中制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，通電起弧后，自熔電極棒的直徑為130mm，調整重熔電壓至55V、電流7000A；自熔電極棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的電渣錠；電渣錠隨爐升溫1300±5℃，保溫1小時，再鍛造成直徑為90mm黑皮棒，經車削制成光亮棒，即得高磁導率及低矯頑力軟磁合金帶材成品。
經測試，合金雜質：C為0.005%；S≤0.004%；P≤0.004%，Cu≤0.004%；磁性能指標：磁導率μi為25.9mH/m，最大磁導率μm為128mH/m，矯頑力Hc為3.96A/m，飽和磁感強度Bs為0.88T。達到了提高純度和性能的目的。
以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。