CN103938127A - 一种铁基非晶宽带的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于非晶合金快速凝固技术领域，公开了一种铁基非晶宽带的制备方法，其制备步骤依次包括：步骤一、低温冶炼，步骤二、保温镇静，步骤三、喷带等三个步骤，对原材料要求可以适当降低，也能保证产品具有良好的性能，降低成本，而且制造出的带面均匀一致，带材生产效率及成带率大大提高，并得到性能更加优异的带材。

Description

一种铁基非晶宽带的制备方法

技术领域

本发明属于非晶合金快速凝固技术领域，涉及一种铁基非晶宽带的制备方法。

背景技术

铁基非晶合金作为近年来迅速发展起来的一种新型绿色、节能新材料，通常使用快速凝固技术，其制备工艺为：将特定合金成分的各原材料经过熔炼，然后将高温状态的铁水通过喷包的液位、温度等控制喷射到高速旋转的冷却辊上，以106℃的冷却速度急冷而制成厚度小于0.03mm的非晶薄带。

现有生产铁基非晶合金宽带的装备及工艺存在诸多问题。冶炼最高温度普遍大于1500℃，一是使炉衬侵蚀加剧，二是使钢液烧损严重成分难以把控，不利于杂质元素的去除，综合考量会使钢液污染程度增加；喷包中钢液液位浮动大，喷嘴喷射出来的钢液速度不稳定，致使熔潭不稳定，造成带材的成带率、带面表观形貌都不理想，这样的带材性能一致性差、叠片系数低；喷包中钢液即使在冶炼时处理的再干净也会残存影响喷带的微小杂质颗粒，而且喷包也会在与钢液的接触过程中析出杂质，这些杂质在喷带时会堵塞喷嘴造成毛边、不成带，甚至闷包等不良现象的发生。

中国专利公开号CN102314985A提出了一种铁基非晶合金宽带及其制造方法，其生产工艺依然沿用传统方法，喷嘴缝宽度仍然为0.4～0.7mm，这是因为他们冶炼工艺或/且喷包构造无法使钢液中的杂质颗粒达到0.3～0.4mm嘴缝的喷带水平，其生产的铁基非晶合金宽带叠片系数只能达到大于0.84的水平。

中国专利公开号CN2882849Y提出了一种安培力压力制带机，其通过喷嘴处钢液的喷射压力与速度虽然可以恒定，但钢液中的杂质仍然难以去除干净，而且其喷包保温效果差，不适合一次性喷制大于1吨的铁基非晶合金宽带。

上述各专利所述铁基非晶宽带制备方法或喷带设备因自身存在的缺陷，造成铁基合金宽带成带率、叠片系数低，不利于大批量生产操作。因此，如何改善铁基非晶宽带的制备方法，大幅度提高带材成带率及叠片系数等成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁基非晶宽带的制备方法,能够制造出带面均匀一致，减少带材表面突起、针状孔、刮痕等，叠片系数大于0.9；带面宽度80～213mm，带厚可控制在25±1m，无磁场退火后综合磁性能优异，饱和磁通密度Bs＝1.56T，矫顽力Hc≤2A/m，最大导磁率≥650000，Pc(50Hz，1.4T)≤0.11W/kg。

为解决技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种铁基非晶宽带的制备方法，其制备步骤依次包括：

步骤一、低温冶炼：采用中频感应炉冶炼，先把纯铁沿炉壁依次排满炉底，再把剩余纯铁沿炉壁排满一层，然后把硼铁按炉内纯铁的1/7～1/5配料倒入炉内，这样，硼与铁的质量比约为3：97，此时硼铁合金熔点约1250℃，不仅炉内原料熔化快，而且亦可实现低温熔化，有利于除去高温炉渣和低温炉渣，待炉内原料全部熔化完且清渣完全后，加入金属硅，得到冶炼好的钢液，整个冶炼过程中温度控制在1380℃以下；传统冶炼要求纯铁中Al、Ti均小于0.005％，硼铁中Al、Ti均小于0.05％，金属硅中Al小于0.05％；本发明的低温冶炼中，纯铁、硼铁中Al、Ti含量只要小于0.1％即可，金属硅中Al含量只要小于0.3％即可；

步骤二、保温镇静：把中频感应炉冶炼好的钢液通过导流槽进入中间包内保温、镇静，以使钢液中残存杂质上浮，其中，导流槽内通过加热的硅碳棒保温和通入氩气进行保护，氩气保护可以减少钢水氧化，中间包内通过中频感应加热保护；导流槽包括保温盖、流钢槽和保温壳，保温盖内填充有保温棉，镶嵌加热的硅碳棒，并设有保护气体导入管；流钢槽的底部横截面为半圆形，末端开有出钢口，流钢槽外侧设有保温砖和保温棉；

步骤三、喷带：调好喷嘴调换装置，喷嘴缝宽0.4～0.6mm，带宽80～213mm，压力喷包温度加热到1280～1380℃后，把中间包内的钢液浇注到压力喷包内，压力喷包设有石英罩，石英罩把浇注到压力喷包内的钢液吸住，石英罩的负压为-20～-100kPa，待钢液达到预定液位后，负压变为正压值，该正压值与液位压力值之和控制在0.1～1.0Mpa，中间包内的钢液不断加入压力喷包中使石英罩内的液位与正压值保持恒定，待中间包内钢液倒尽后，喷包内正压值根据液位变化设定的压力变化公式调整，以保持正压值与液位压力值之和保持恒定，在压力的作用下，从喷嘴喷出得到带材，其中，预定液位高度为350～450mm。

其中，传统喷嘴没有喷嘴稳流孔，只有圆孔型或梯形稳流槽，这样会使喷嘴缝流出的钢液不稳定，造成“熔潭”波动大，影响正常喷带；本发明的喷嘴增加了圆型稳流孔、CO气体加热槽及“熔潭”保护气缝，用CO气体燃烧放热加热喷嘴，使喷带时喷嘴温度保持恒定，并且产生的CO₂通过“熔潭“保护气缝排出，也可以避免喷嘴高温氧化，隔离冷却辊高速旋转产生的气流使“熔潭”稳定及减少钢液的氧化。

优选的，所述步骤二中，导流槽内通过加热的硅碳棒保温，温度为1200～1350℃。

优选的，所述步骤三中，石英罩的负压为-45～-50kPa。

优选的，所述步骤三中，正压值与液位压力值之和为0.67～0.69Mpa。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明冶炼的钢液比传统方法杂质更少，钢液更纯净，成分及温度均匀性更优，而且冶炼能耗低；

2.本工艺导流槽使用硅碳棒加热保温及气体保护措施，减少了钢液的氧化、提高了温度的稳定性；

3.喷包机构有感应加热线圈、压力喷包及喷嘴更换装置，直线导轨装载小车加装了传感器和调节器，可以对上、下、前、后的偏移进行调节，提高了自动化调控水平，减少了人为因素的影响；感应加热喷包坩埚相比硅碳棒加热，提高了喷包加热的灵活性，避免了硅碳棒短路、短路等不良情况对喷带的影响；压力喷包构造提高了液位的稳定性，也避免了常规喷带液位波动性大造成熔潭不稳定甚至破裂的情况出现，使“熔潭”更稳定，从而提高了带材表面的平整性；喷嘴更换装置不仅使喷包使用寿命提高，而且提高了更换喷包、喷嘴的速度，总体上来看，使带材生产效率及成带率大大提高，因耐火材料使用寿命而造成的成本明显降低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为本发明一种铁基非晶宽带的制备方法步骤二中导流槽的结构示意图；

图2为图1中导流槽的侧视图；

图3为本发明一种铁基非晶宽带的制备方法步骤三中压力喷包的结构示意图。

具体实施方式

如图1至3所示，本发明一种铁基非晶宽带的制备方法实施例1，其制备步骤依次包括：

步骤一、低温冶炼：采用中频感应炉冶炼，先把纯铁沿炉壁依次排满炉底，再把剩余纯铁沿炉壁排满一层，然后把硼铁按炉内纯铁的1/7～1/5配料倒入炉内，这样，硼与铁的质量比约为3：97，此时硼铁合金熔点约1250℃，不仅炉内原料熔化快，而且亦可实现低温熔化，有利于除去高温炉渣和低温炉渣，待炉内原料全部熔化完且清渣完全后，加入金属硅，得到冶炼好的钢液，整个冶炼过程中温度控制在1380℃以下；传统冶炼要求纯铁中Al、Ti均小于0.005％，硼铁中Al、Ti均小于0.05％，金属硅中Al小于0.05％；本发明的低温冶炼中，纯铁、硼铁中Al、Ti含量只要小于0.1％即可，金属硅中Al含量只要小于0.3％即可；

步骤二、保温镇静：把中频感应炉冶炼好的钢液通过导流槽进入中间包内保温、镇静，以使钢液中残存杂质上浮，其中，导流槽内通过加热的硅碳棒3保温和通入氩气进行保护，氩气保护可以减少钢水氧化，中间包内通过中频感应加热保护；导流槽包括保温盖1、流钢槽4和保温壳6，保温盖1内填充有保温棉2，镶嵌加热的硅碳棒，并设有保护气体导入管9；流钢槽的底部横截面为半圆形，末端开有出钢口8，流钢槽外侧设有保温砖5和保温棉7；

步骤三、喷带：调好喷嘴调换装置12，喷嘴13缝宽0.4～0.6mm，带宽80～213mm，压力喷包温度加热到1280～1380℃后，把中间包内的钢液浇注到压力喷包内，压力喷包设有石英罩11，石英罩11把浇注到压力喷包内的钢液吸住，石英罩11的负压为-20～-100kPa，待钢液达到预定液位后，负压变为正压值，该正压值与液位压力值之和控制在0.1～1.0Mpa，中间包内的钢液不断加入压力喷包中使石英罩11内的液位与正压值保持恒定，待中间包内钢液倒尽后，喷包内正压值根据液位变化设定的压力变化公式调整，以保持正压值与液位压力值之和保持恒定，在压力的作用下，从喷嘴13喷出得到带材，其中，预定液位高度为350～450mm。

其中，传统喷嘴没有喷嘴稳流孔，只有圆孔型或梯形稳流槽，这样会使喷嘴缝流出的钢液不稳定，造成“熔潭”波动大，影响正常喷带；本发明的喷嘴增加了圆型稳流孔、CO气体加热槽及“熔潭”保护气缝，用CO气体燃烧放热加热喷嘴，使喷带时喷嘴温度保持恒定，并且产生的CO₂通过“熔潭“保护气缝排出，也可以避免喷嘴高温氧化，隔离冷却辊高速旋转产生的气流使“熔潭”稳定及减少钢液的氧化。

下面对实施例1中得到的带材取5组样品，对其所含的杂质以及各种性能进行检测，检测结果如表1：

表1

从检测结果中得知，本发明实施例1得到的带材厚度均匀，可控制在25±1m，密度提高，并且减少带材表面突起、针状孔、刮痕等，带材卷绕产品叠片系数≥0.9，所制备带材无磁场退火后综合磁性能优异，饱和磁通密度Bs＝1.56T，矫顽力Hc≤2A/m，最大导磁率≥620000，Pc(50Hz，1.4T)≤0.11W/kg。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (4)

1.一种铁基非晶宽带的制备方法，其特征在于：其制备步骤依次包括：

步骤一、低温冶炼：采用中频感应炉冶炼，先把纯铁沿炉壁依次排满炉底，再把剩余纯铁沿炉壁排满一层，然后把硼铁按炉内纯铁的1/7～1/5配料倒入炉内，待炉内原料全部熔化完且清渣完全后，加入金属硅，得到冶炼好的钢液，整个冶炼过程中温度控制在1380℃以下；

步骤二、保温镇静：把中频感应炉冶炼好的钢液通过导流槽进入中间包内保温、镇静，其中，导流槽内通过加热的硅碳棒保温和通入氩气进行保护，中间包内通过中频感应加热保护；

步骤三、喷带：喷嘴缝宽0.4～0.6mm，带宽80～213mm，压力喷包温度加热到1280～1380℃后，把中间包内的钢液浇注到压力喷包内，压力喷包设有石英罩，石英罩把浇注到压力喷包内的钢液吸住，石英罩的负压为-20～-100kPa，待钢液达到预定液位后，负压变为正压值，该正压值与液位压力值之和控制在0.1～1.0Mpa，保持石英罩内的液位与正压值恒定，保持正压值与液位压力值之和保持恒定，在压力的作用下，从喷嘴喷出得到带材，其中，预定液位高度为350～450mm。

2.如权利要求1所述的一种铁基非晶宽带的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，导流槽内通过加热的硅碳棒保温，温度为1200～1350℃。

3.如权利要求1所述的一种铁基非晶宽带的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，石英罩的负压为-45～-50kPa。

4.如权利要求1所述的一种铁基非晶宽带的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，正压值与液位压力值之和为0.67～0.69Mpa。