CN106702214B - 一种高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法 - Google Patents

一种高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法，包括以下步骤：自熔电极棒的制备：高磁导率及低矫顽力软磁合金自熔电极棒的配料成分按重量份为：Ni：78‑80份、Mo：3‑5份，Mn：0.9‑1份，Si：0.4份，Fe：余量。经真空感应熔炼，浇铸成圆棒，即为电渣重熔的自熔电极棒；电渣重熔：电渣重熔的渣料配比按重量份为：CaF2：55‑65份；Al2O3：12‑18份；CaO：10‑15份；MgO：10‑15份。本发明针对高磁导率及低矫顽力软磁合金可以减少偏析、细化组织、降低P，S元素含量、降低夹杂物含量并改善其分布，从而提高成型性能以及材料的使用性能。

Description

一种高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法
技术领域
本发明涉及软磁合金冶金工艺领域，特别涉及一种高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法。
背景技术
Fe-Ni软磁合金是在弱磁场中具有高的磁导率及低的矫顽力的一类合金，在弱磁场磁化下就显示出高的磁导率和低的矫顽力，并且具有良好的冷加工性能。通过对成分改变含量，添加一种或几种合金元素（如Mo，Cu，Cr和Ti等）和工艺的调控，可以获得各种各样的具有不同特点的坡莫合金，其品种的繁多，为软磁材料中之最。这类合金广泛应用于无线电电子工业、精密仪器仪表、遥控及自动控制系统中，综合起来主要用于能量转换和信息处理两大方面，是国民经济中的一种重要材料。
电渣重熔是提纯金属并获得洁净、均匀、致密钢锭组织的一种重要冶金工艺技术，然而如何通过优化电渣渣系配方并配合适当的电渣工艺，提高合金组织纯度、降低有害元素含量、减少非金属夹杂物、保障钢锭表面光滑、组织洁净均匀致密和化学成分均匀，是提高合金成品率所要解决的核心问题。
经过多年的Fe-Ni软磁合金电渣重熔试验，探索出了一种电渣工艺，通过这种工艺，可以有效的改善材料的纯度和组织，提高产品成品率和合金性能。
发明内容
本发明提供了一种高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法，解决了现有技术中Fe-Ni软磁合金电渣重熔中工艺不稳定、不利于现场施工的问题。
实现本发明的技术方案是：一种高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法，包括以下步骤：
（1）自熔电极棒的制备
高磁导率及低矫顽力软磁合金自熔电极棒的配料按重量份为：Ni 78-80份、Mo 3-5份，Mn 0.9-1份，Si 0.4份，余量为Fe；经真空感应熔炼，浇铸成圆棒，将圆棒表面砂磨精整后，即为电渣重熔的自熔电极棒；
（2）电渣重熔
电渣重熔的渣料配比按重量份为：CaF2 55-65份（CaF2纯度≥99.5%），Al2O3 12-18份（Al2O3纯度≥99.99%），CaO 10-15份（CaO纯度≥92%），MgO 10-15份（MgO纯度≥99%），用于高磁导率及低矫顽力软磁合金电渣重熔，将上述渣料加热至熔融状态，倒入结晶器中，结晶器和底板均用水冷却，将步骤（1）中制备的自熔电极棒下降到熔融的电渣重熔的渣料中，通电起弧后，根据自熔电极棒直径（115mm-140mm），调整重熔电压至40（115mm）-60V（140mm）、电流3000（115mm）-8000A（140mm）；自熔电极棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到电渣锭；电渣锭在1300±5℃的温度下保温1小时，锻造成黑皮棒或轧制成板带，得到高磁导率及低矫顽力软磁合金。
所述步骤（1）中自熔电极棒的直径为115mm-140mm。
所述步骤（2）中的中电极棒的电渣重熔的渣料配比可以进一步优化为：CaF2 60份，Al2O3 14份，CaO 13份，MgO 13份。
所述步骤（2）中，自熔电极棒与结晶器的填充比为0.6-0.9。
所述步骤（2）中，黑皮棒的锻造比大于或等于5。
所述步骤（2）中，黑皮棒经过锻造、热轧制备成板带，所述板带的加工度大于或等于50%；其中当板带厚0.2mm、宽5mm以下加工度大于或等于85%，轧制后在1050℃的温度下固溶处理40-60min。
本发明自熔电极原料为：Ni含量为99.9%的电解镍，Mn含量99.7%的电解锰，Mo含量为99.95%的金属钼条，Si为99.0%的结晶硅，铁含量为99.5%的工业纯铁，渣料CaF2，A12O3，MgO含量均达到99.5%，CaO纯度达到92%，均采用市场常用的工业原料。
本发明的有益效果是：
（1）采用本方法可以有效减少有害元素和夹杂物、改善合金组织。经测试，合金杂质：C为0.05%；S≤0.008%；P≤0.01%，Cu≤0.06%；磁性能指标：磁导率μi为25.2mH/m，最大磁导率μm为125mH/m，矫顽力Hc为3.98A/m，饱和磁感强度Bs为0.87T。大大降低了金属材料中的硫、磷含量，热加工成材率达到了95%左右，能够提高纯净度和成材率；
（2）所述电渣渣系及其电渣重熔方法，使合金中的有害元素含量减少，纯度提高，组织优化，特别是显著改善其加工性能，大大提高了材料的成材率，有利于提升该材料的综合技术水平，推动我国冶金企业的产业进步和经济发展，因此具有显著的经济和社会效益。
附图说明
图1是实施例1中软磁合金经电渣重熔后的合金金相组织。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例中高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法如下：
（1）自熔电极棒的制备
高磁导率及低矫顽力软磁合金自熔电极棒的配料成分按重量份为：Ni 78.5份（23550g），Mo 3份（1050g），Mn 0.9份（270g），Si 0.4份（120g），Fe 17.2份（5010g），总重30000g，经真空感应熔炼，浇铸成直径110mm圆棒，将圆棒表面砂磨精整后，即为电渣重熔的自熔电极棒；
（2）电渣重熔
电渣重熔的渣料配比按重量份为：CaF2 55份（3850g），Al2O3 18份（1260g），CaO 12份（840g），MgO 15份（1050g），总重7000g。用于高磁导率及低矫顽力软磁合金电渣重熔，将上述渣料加热至熔融状态，倒入直径160mm结晶器中，结晶器和底板均用水冷却，将步骤a中制备的自熔电极棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，通电起弧后，自熔电极棒直径为125mm，调整重熔电压至45V、电流4500A；自熔电极棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到组织致密、均匀、纯净，表面光洁的电渣锭；电渣锭随炉升温1300±5℃，保温1小时，再锻造成黑皮棒，即得高磁导率及低矫顽力软磁合金。
经测试，合金杂质：C为0.005%；S≤0.007%；P≤0.005%，Cu≤0.003%；磁性能指标：磁导率μi为25.5mH/m，最大磁导率μm为129mH/m，矫顽力Hc为3.99A/m，饱和磁感强度Bs为0.88T，达到了提高纯度和性能的目的。
实施例2
本实施例中高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法如下：
（1）自熔电极棒的制备
高磁导率及低矫顽力软磁合金自熔电极棒的配料成分按重量份为：Ni 78份（23550g），Mo 3.8份（1140g），Mn 1份（300g），Si 0.4份（120g），Fe 16.8份（4740g），总重30000g。经真空感应熔炼，浇铸成直径120mm圆棒，将圆棒表面砂磨精整后，即为电渣重熔的自熔电极棒；
（2）电渣重熔
电渣重熔的渣料配比按重量份为：CaF2 60份（4200g），Al2O3 15份（1050g），CaO 13份（910g），MgO 12份（840g），总重7000g。用于高磁导率及低矫顽力软磁合金电渣重熔，将上述渣料加热至熔融状态，倒入直径160mm结晶器中，结晶器和底板均用水冷却，将步骤a中制备的自熔电极棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，通电起弧后，自熔电极棒的直径为115mm，调整重熔电压至40V、电流3000A；自熔电极棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到组织致密、均匀、纯净，表面光洁的电渣锭；电渣锭随炉升温1300±5℃，保温1小时，再锻造成黑皮棒，再经轧制成厚度0.5、宽度15mm带材，经1050℃、40-60min固溶处理，即得高磁导率及低矫顽力软磁合金带材成品。
经测试，合金杂质：C为0.007%；S≤0.006%；P≤0.005%，Cu≤0.002%；磁性能指标：磁导率μi为24.9mH/m，最大磁导率μm为123mH/m，矫顽力Hc为3.89A/m，饱和磁感强度Bs为0.85T。达到了提高纯度和性能的目的。
实施例3
本实施例中高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法如下：
（1）自熔电极棒的制备
高磁导率及低矫顽力软磁合金自熔电极棒的配料成分按重量份为：Ni 79.3份（23790g），Mo 4份（1200g），Mn 0.8份（240g），Si 0.4份（120g），Fe 15.5份（4650g），总重30000g。经真空感应熔炼，浇铸成直径140mm圆棒，将圆棒表面砂磨精整后，即为电渣重熔的自熔电极棒；
（2）电渣重熔
电渣重熔的渣料配比按重量份为: CaF2 60份（4060g），Al2O3 14份（1120g），CaO13份（980g），MgO 13份（840g），总重7000g。用于高磁导率及低矫顽力软磁合金电渣重熔，将上述渣料加热至熔融状态，倒入直径160mm结晶器中，结晶器和底板均用水冷却，将步骤a中制备的自熔电极棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，通电起弧后，自熔电极棒的直径为135mm，调整重熔电压至50V、电流5500A；自熔电极棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到组织致密、均匀、纯净，表面光洁的电渣锭；电渣锭随炉升温1300±5℃，保温1小时，再锻造成黑皮棒，再经轧制成厚度0.3、宽度10mm带材，经1050℃、40-60min固溶处理，即得高磁导率及低矫顽力软磁合金带材成品。
经测试，合金杂质：C为0.006%；S≤0.006%；P≤0.006%，Cu≤0.003%；磁性能指标：磁导率μi为25.9mH/m，最大磁导率μm为130mH/m，矫顽力Hc为3.99A/m，饱和磁感强度Bs为0.89T。达到了提高纯度和性能的目的。
实施例4
本实施例中高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法如下：
（1）自熔电极棒的制备
高磁导率及低矫顽力软磁合金自熔电极棒的配料成分按重量份为：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），总重30000g。经真空感应熔炼，浇铸成直径130mm圆棒，将圆棒表面砂磨精整后，即为电渣重熔的自熔电极棒；
（2）电渣重熔
电渣重熔的渣料配比按重量份为: CaF2 64份（4340g）；Al2O3 12份（980g），CaO 14份（980g），MgO 10份（700g），总重7000g。用于高磁导率及低矫顽力软磁合金电渣重熔，将上述渣料加热至熔融状态，倒入直径130mm结晶器中，结晶器和底板均用水冷却，将步骤a中制备的自熔电极棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，通电起弧后，自熔电极棒的直径为140mm，调整重熔电压至60V、电流8000A；自熔电极棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到组织致密、均匀、纯净，表面光洁的电渣锭；电渣锭随炉升温1300±5℃，保温1小时，再锻造成黑皮棒，再经轧制成厚度0.2、宽度5mm带材，经1050℃、40-60min固溶处理，即得高磁导率及低矫顽力软磁合金带材成品。经测试，合金杂质：C为0.005%；S≤0.006%；P≤0.004%，Cu≤0.002%；磁性能指标：磁导率μi为25.6mH/m，最大磁导率μm为127mH/m，矫顽力Hc为3.95A/m，饱和磁感强度Bs为0.87T。达到了提高纯度和性能的目的。
实施例5
本实施例中高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法如下：
（1）自熔电极棒的制备
高磁导率及低矫顽力软磁合金自熔电极棒的配料成分按重量份为：Ni 80份（24000g），Mo 4份（1200g），Mn 0.9份（270g），Si 0.4份（120g），Fe 14.7份（4410g），总重30000g。经真空感应熔炼，浇铸成直径130mm圆棒，将圆棒表面砂磨精整后，即为电渣重熔的自熔电极棒；
（2）电渣重熔
电渣重熔的渣料配比按重量份为：CaF2 65份（4550g），Al2O3 13份（910 g），CaO 10份（700g），MgO 12份（840g），总重7000g。用于高磁导率及低矫顽力软磁合金电渣重熔，将上述渣料加热至熔融状态，倒入直径160mm结晶器中，结晶器和底板均用水冷却，将步骤a中制备的自熔电极棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，通电起弧后，自熔电极棒的直径为130mm，调整重熔电压至55V、电流7000A；自熔电极棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到组织致密、均匀、纯净，表面光洁的电渣锭；电渣锭随炉升温1300±5℃，保温1小时，再锻造成直径为90mm黑皮棒，经车削制成光亮棒，即得高磁导率及低矫顽力软磁合金带材成品。
经测试，合金杂质：C为0.005%；S≤0.004%；P≤0.004%，Cu≤0.004%；磁性能指标：磁导率μi为25.9mH/m，最大磁导率μm为128mH/m，矫顽力Hc为3.96A/m，饱和磁感强度Bs为0.88T。达到了提高纯度和性能的目的。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）自熔电极棒的制备
以总份数100份计，高磁导率及低矫顽力软磁合金自熔电极棒的配料按重量份为：Ni78-80份、Mo 3-5份，Mn 0.9-1份，Si 0.4份，余量为Fe；经真空感应熔炼，浇铸成圆棒，将圆棒表面砂磨精整后，即为电渣重熔的自熔电极棒，所述自熔电极棒的直径为115mm-140mm；
（2）电渣重熔
电渣重熔的渣料配比按重量份为：CaF2 55-65份，Al2O3 12-18份，CaO 10-15份，MgO10-15份，用于高磁导率及低矫顽力软磁合金电渣重熔，将上述渣料加热至熔融状态，倒入结晶器中，自熔电极棒与结晶器的填充比为0.6-0.9，结晶器和底板均用水冷却；将步骤（1）中制备的自熔电极棒下降到熔融的电渣重熔的渣料中，通电起弧后，调整重熔电压至40-60V、电流3000-8000A；自熔电极棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到电渣锭；电渣锭在1300±5℃的温度下保温1小时，锻造成黑皮棒，黑皮棒经过锻造、热轧制备成板带，所述板带的加工度大于或等于50%，轧制后在1050℃的温度下固溶处理40-60min，得到高磁导率及低矫顽力软磁合金。
2.根据权利要求1所述的高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法，其特征在于：所述步骤（1）中自熔电极棒的直径为115mm-140mm。
3.根据权利要求1所述的高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法，其特征在于，所述步骤（2）中电极棒的电渣重熔的渣料配比按重量份为：CaF2 60份，Al2O3 14份，CaO 13份，MgO 13份。
4.根据权利要求1所述的高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法，其特征在于，所述步骤（2）中电极棒的电渣重熔的渣料纯度为：CaF2≥99.5%；Al2O3≥99.99%； MgO≥99%；CaO≥92%。
5.根据权利要求1所述的高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法，其特征在于：所述步骤（2）中，黑皮棒的锻造比大于或等于5。
6.根据权利要求1所述的高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法，其特征在于：所述板带厚0.2mm、宽5mm以下时加工度大于或等于85%，轧制后在1050℃的温度下固溶处理40-60min。
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