CN103667856B - 一种回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶炼母合金技术领域，尤其涉及一种回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法；其包括如下步骤，步骤一，采用刚熔炼过铁基纳米晶母合金、并且炉内有剩余钢液的感应炉，加热，将待回收的废带加入炉内；步骤二，待炉内物料化清，加入造渣剂，然后进行打渣、取样，用光谱检测其成分；步骤三，根据所测成分含量与目标值的差值计算并称量出所需添加的金属硅、铌铁、硼铁、电解铜质量，打渣；调整加热功率，依次加入金属硅、铌铁、硼铁、电解铜；步骤四，降低加热功率，通氩气；步骤五，打渣，取样，出钢，浇注为所需形状的母合金；其能够将铁基纳米晶废带重新冶炼，制得铁基纳米晶母合金，达到节约资源和降低生产成本的目的。

Description

一种回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法

技术领域

本发明属于冶炼母合金技术领域，尤其涉及一种回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法。

背景技术

铁基纳米晶由于优异的软磁性能而应用广泛，其可制作成磁芯应用于电流互感器、精密电流互感器、共模电感、大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、滤波电感、漏电保护开关、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈等。铁基纳米晶合金以Fe元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素构成合金，经快速凝固工艺形成一种非晶态材料，常见的铁基纳米晶原材料为工业纯铁、金属硅、电解铜、铌铁、硼铁。

为降低有益元素烧损、降低母合金杂质含量、提高熔炼效率，申请人提供了一种冶炼纳米晶合金的方法（发明专利申请CN 103014477 A)，其包括布料；抽真空、送电、调节加热功率及加热时间和温度、并加入工业纯铁；停电降温，加入剩余金属硅和电解铜；降温，浇入钢锭模具等步骤。

在铁基纳米晶带材的实际生产中，常常会产生不合格不能使用的铁基纳米晶带材（以下称为废带），如由于开胶和后期钢液压力不足造成部分废带；在喷带过程中由于带材板型不合格而出现废带；在客户端由于性能不合格也会出现废带。这些废带由于尺寸、性能达不到使用要求，只能废弃，造成资源的严重浪费，增加了生产成本。

现有技术中还没有能够合理利用废带，节约资源，降低生产成本的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法，能够将铁基纳米晶废带重新冶炼，制得铁基纳米晶母合金，达到节约资源和降低生产成本的目的。

本发明的技术方案为：一种回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法，包括如下步骤

步骤一，采用刚熔炼过铁基纳米晶母合金、并且炉内有剩余钢液的感应炉，加热，将待回收的废带加入炉内；

步骤二，待炉内物料化清，加入造渣剂，然后进行打渣、取样，用光谱检测其成分；

步骤三，根据所测成分含量与目标值的差值计算并称量出所需添加的金属硅、铌铁、硼铁、电解铜质量，打渣；调整加热功率，依次加入金属硅、铌铁、硼铁、电解铜；

步骤四，降低加热功率，通氩气；

步骤五，打渣，取样，出钢，浇注为所需形状的母合金。

优化的，步骤一中剩余钢液与废带的重量比例为1-7：1-10。

优化的，步骤一中将待回收的废带加入炉内的方式为：当剩余钢液温度为1200-1450℃时，加入废带，其加入的平均速度为10-20kg/min。

优化的，步骤二中造渣剂采用玻璃和普通冶金一级石灰按质量比例1:1混合而成；造渣剂添加的重量为步骤一种钢水和废带总重量的0.3%-1%。

优化的，步骤二中当炉内物料温度为1300±10℃时保温，加入造渣剂，待5min后进行打渣、取样，用光谱检测其成分。

优化的，步骤三中首先向感应炉内加入金属硅，然后当温度为1450±10℃时加入铌铁；升温到1510±10℃保温10-15min，加入硼铁，熔炼3-5min；加入电解铜，熔炼2-5min。

优化的，步骤四中首先功率降为0kW，开始吹氩气，当温度降至1350±10℃时保温30min后，功率降为0kW，待温度为1200-1300℃时进行步骤五。

本发明的有益效果在于：1、本发明采用首先将炉内剩余钢液与废带混合熔炼、然后调整成分含量、通保护气降温、最后浇注母合金的方法，能够回收利用废带，即将铁基纳米晶喷带开始时、喷带结束时、喷带过程中由于板型不良、客户端由于性能不良而出现的铁基纳米晶废带重新冶炼，并制得铁基纳米晶母合金，达到了节约资源和降低生产成本的目的。2、本发明提供的回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法通过合理调配感应炉内剩余钢液与废带的比例，合理控制感应炉的加热功率、加入废带的温度和加入速度，能够随着废带不断熔化将废带加入炉内，从而提高熔化速率，防止冶炼过程中的氧化，使主元素烧损较少。3、由于废带材在非真空回炉冶炼的过程中的二次氧化严重，会形成大量的夹杂物，所得母合金的纯净度及工艺性能均不能满足喷带要求，不能得到使用。而本发明把合金成分调整和造渣等冶金手段应用在回炉料上，经过多次试验证明，采用本发明方法调整回炉料制得母合金的纯净度及工艺性能达到了喷带的要求，其中本发明方法通过采用合适的造渣剂及加入量，能够充分吸收钢液表面吸附的夹杂。4、本发明通过合理选择步骤二中打渣、取样的时机，能够测得有效的钢液成分，为步骤三中成分的合理调节提供基础。5、本发明通过调整加热功率，选择加入金属硅、铌铁、硼铁、电解铜的钢液温度和时间，提高了制得的母合金成分的均匀性，颗粒分布的均匀性。6、本发明通过熔炼后通氩气和逐步降温的方法，使冶炼过程中主元素烧损较少，制得的母合金成分合格。7、本发明提供的回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法采用非真空冶炼技术，比真空冶炼耗电量较低、大大节省成本。8、本发明采用合理的原料比例、冶炼温度和时间，使冶炼过程中主元素烧损较少，母合金合金成分均匀，颗粒分布均匀，并且使所制备母合金有较高的得材率（得材率=带材质量/原材料质量），是一种高效、节能的利用铁基纳米晶废带制备母合金的非真空冶炼工艺。

具体实施方式

下面结合实施方式具体说明本发明。

本实施方式的技术方案为：一种回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法，包括如下步骤：

步骤一，采用刚熔炼过铁基纳米晶母合金、并且炉内有剩余钢液的感应炉，加热，将待回收的废带加入炉内；

步骤二，待炉内物料化清，加入造渣剂，然后进行打渣、取样，用光谱检测其成分；

步骤三，根据所测成分含量与目标值的差值计算并称量出所需添加的金属硅、铌铁、硼铁、电解铜质量，打渣；调整加热功率，依次加入金属硅、铌铁、硼铁、电解铜；

步骤四，降低加热功率，通氩气；

步骤五，打渣，取样，出钢，浇注为所需形状的母合金。

其中，步骤一中剩余钢液与废带的重量比例为1-7：1-10。

其中，步骤一中将待回收的废带加入炉内的方式为：当剩余钢液温度为1200-1450℃时，加入废带，其加入的平均速度为10-20kg/min。

其中，步骤二中造渣剂采用玻璃和普通冶金一级石灰按质量比例1:1混合而成；造渣剂添加的重量为步骤一种钢水和废带总重量的0.3%-1%。

其中，步骤二中当炉内物料温度为1300±10℃时保温，加入造渣剂，待5min后进行打渣、取样，用光谱检测其成分。

其中，步骤三中首先向感应炉内加入金属硅，然后当温度为1450±10℃时加入铌铁；升温到1510±10℃保温10-15min，加入硼铁，熔炼3-5min；加入电解铜，熔炼2-5min。

其中，步骤四中首先功率降为0kW，开始吹氩气，当温度降至1350±10℃时保温30min后，功率降为0kW，待温度为1200-1300℃时进行步骤五。

本实施方式提供如下一个实施例。该实施例的技术方案为：一种回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法，包括如下步骤：

步骤一，采用1t中频感应炉，熔炼前炉子为热炉，并且炉内有1K107成分钢液200kg，钢水温度为1350℃。将待熔化的铁基纳米晶废带800kg放置于炉前，将中频感应炉功率调至300kW，由三个操作工用截面最长尺寸为70-120mm的木棒陆续将废带加入炉内，此步要求废带加料平均速度为10-20kg/min，随着废带不断熔化将废带加入炉内，炉内废带压实从而提高熔化速率。

步骤二、待炉内物料化清，钢液温度调节为1300±10℃时保温，加入5kg造渣剂置于钢液表面吸附夹杂；待5min后进行打渣、取样，用光谱在线检测成分。

步骤三、根据所测成分含量与目标值的差值计算并称量的添加的金属硅、铌铁、硼铁、电解铜质量分别为1.2kg，2.1kg，3.5kg，0.3kg，打渣，加入金属硅，功率调为400kW，当温度为1450±10℃时加入铌铁，温度升温到1510±10℃保温10-15min，加入硼铁，调整功率为400kW，熔炼3min，将功率降为200kW，加入电解铜熔炼2min。

步骤四、功率降为0kW，开始吹氩气，吹氩量调节为钢水液面在氩气作用下轻轻波动为宜。当温度为1350±10℃时开始保温直并持续30min后，功率降为0kW。

步骤五、待温度为1260±10℃时打渣，取样，出钢，浇注为所需形状的母合金。

所制备的母合金质量为：985.63kg，收得率为97.87%。所制备铁基纳米晶母合金经检测取样成分均匀，用此母合金喷带，所得性能和物理尺寸合格带材质量为788.51kg，即得材率为78.29%。而用工业纯铁、金属硅、电解铜、铌铁、硼铁制备的母合金制备带材得材率为72%-85%，由此可见用本实施方式制备的铁基纳米晶母合金喷带得材率和用原材料制备的相当，由此可见此方案制备的铁基纳米晶母合金质量较好。

本实施方式中所用炉型为1t中频感应炉，炉衬材料为石英砂，具有底吹氩功能。本实施方式中所用原材料为铁基纳米晶废带，国标牌号为1K107；感应炉中的剩余钢液，其成分与废带的成分一致；铌铁、硼铁、金属硅和电解铜，其中铌铁含铌65±3wt%，余量主要为铁，含有少量Si、Al、Ta、C、S、P等杂质，颗粒度为5~50mm；硼铁含硼17-18wt%，余量主要为铁，含有少量杂质元素，颗粒度为2~40mm；金属硅含Si量≥99wt%，颗粒度为5~100mm；电解铜（含Cu量≥99wt%），一般为铜板。本实施方式中用到造渣剂：用玻璃和普通冶金一级石灰按质量比例1:1均匀混合形成。本实施方式方法是在1t中频感应炉上进行，也可在0.5t，2t，3t等不同容量中频感应炉中用铁基纳米晶废带通过本冶炼工艺制备质量较好的铁基纳米晶母合金。

本实施方式的特点在于：1、本实施方式采用首先将炉内剩余钢液与废带混合熔炼、然后调整成分含量、通保护气降温、最后浇注母合金的方法，能够回收利用废带，即将铁基纳米晶喷带开始时、喷带结束时、喷带过程中由于板型不良、客户端由于性能不良而出现的铁基纳米晶废带重新冶炼，并制得铁基纳米晶母合金，达到了节约资源和降低生产成本的目的。2、本实施方式提供的回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法通过合理调配感应炉内剩余钢液与废带的比例，合理控制感应炉的加热功率、加入废带的温度和加入速度，能够随着废带不断熔化将废带加入炉内，从而提高熔化速率，防止冶炼过程中的氧化，使主元素烧损较少。3、本实施方式方法通过采用合适的造渣剂及加入量，能够充分吸收钢液表面吸附的夹杂。4、本实施方式通过合理选择步骤二中打渣、取样的时机，能够测得有效的钢液成分，为步骤三中成分的合理调节提供基础。5、本实施方式通过调整加热功率，选择加入金属硅、铌铁、硼铁、电解铜的钢液温度和时间，提高了制得的母合金成分的均匀性，颗粒分布的均匀性。6、本实施方式通过熔炼后通氩气和逐步降温的方法，使冶炼过程中主元素烧损较少，制得的母合金成分合格。7、本实施方式提供的回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法采用非真空冶炼技术，比真空冶炼耗电量较低、大大节省成本。8、本实施方式采用合理的原料比例、冶炼温度和时间，使冶炼过程中主元素烧损较少，母合金合金成分均匀，颗粒分布均匀，并且使所制备母合金有较高的得材率（得材率=带材质量/原材料质量），是一种高效、节能的利用铁基纳米晶废带制备母合金的非真空冶炼工艺。

Claims (5)

1. 一种回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法，其特征在于：包括如下步骤

步骤一，采用刚熔炼过铁基纳米晶母合金、并且炉内有剩余钢液的感应炉，加热，将待回收的废带加入炉内；

步骤二，待炉内物料化清，加入造渣剂，然后进行打渣、取样，用光谱检测其成分；

步骤三，根据所测成分含量与目标值的差值计算并称量出所需添加的金属硅、铌铁、硼铁、电解铜质量，打渣；调整加热功率，依次加入金属硅、铌铁、硼铁、电解铜；

步骤四，降低加热功率，通氩气；

步骤五，打渣，取样，出钢，浇注为所需形状的母合金；

步骤一中剩余钢液与废带的重量比例为1-7：1-10；

步骤一中将待回收的废带加入炉内的方式为：当剩余钢液温度为1200-1450℃时，加入废带，其加入的平均速度为10-20kg/min。

2.根据权利要求1所述的回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法，其特征在于：步骤二中造渣剂采用玻璃和普通冶金一级石灰按质量比例1:1混合而成；造渣剂添加的重量为步骤一中钢水和废带总重量的0.3%-1%。

3.根据权利要求2所述的回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法，其特征在于：步骤二中当炉内物料温度为1300±10℃时保温，加入造渣剂，待5min后进行打渣、取样，用光谱检测其成分。

4.根据权利要求3所述的回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法，其特征在于：步骤三中首先向感应炉内加入金属硅，然后当温度为1450±10℃时加入铌铁；升温到1510±10℃保温10-15min，加入硼铁，熔炼3-5min；加入电解铜，熔炼2-5min。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的回收废带冶炼铁基纳米晶母合金的方法，其特征在于：步骤四中首先功率降为0kW，开始吹氩气，当温度降至1350±10℃时保温30min后，功率降为0kW，待温度为1200-1300℃时进行步骤五。