CN1296506C - 铝铁硼合金及其生产方法 - Google Patents

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本发明铝铁硼合金，其按重量百分比计组分组成包括：硼8-23%；铁56-88%；铝3-22%；铝的重量是硼的重量的20%-99%。本发明铝铁硼合金，按重量百分比计其优选组分组成包括：硼12-23%；铁60-84%；铝4-21%；铝的重量是硼的重量的20%-99%。铝铁硼合金的原料采用工业纯铝、工业纯铁及低碳钢成品或废料、硼砂或工业纯硼酸；还可采用工业纯铝、硼铁合金。铝铁硼合金的熔点较低，硼的偏析度较小。生产钕铁硼的原料采用铝铁硼合金替代硼铁合金，不仅提高了钕铁硼的质量和出材率，而且缩短生产时间，可大大节省能源。本发明还提供了铝铁硼的生产方法。

Description

铝铁硼合金及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种合金，尤其涉及一种铁基合金，特别涉及一种含铝、硼的铁基合金。
背景技术
硼铁合金是生产钕铁硼永磁材料的主要原料。在生产钕铁硼时，由于硼铁合金的硼的偏析度较高，所用硼铁中硼的实际含有量与按硼铁的含硼量计算出的硼的含有量有较大误差。由于硼铁的硼的偏析度是随机的，所产生的上述误差是不可预测的，因此钕铁硼生产过程中硼的含有量具有不确定性。这将直接影响钕铁硼的质量，如产品的磁能级降低，同时还会增加炉渣，减少钕铁硼的出材率。另外由于硼铁的熔点较高，大于1400℃，在钕铁硼的生产中会产生硼的偏析，影响钕铁硼的质量，同时使钕铁硼生产需要的时间长，消耗电能多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硼的偏析度小、熔点低的合金替代硼铁做钕铁硼的原料，从而克服用硼铁做原料存在的缺点，不仅能提高钕铁硼的质量和出材率，还可缩短生产时间、节约能源。
本发明铝铁硼合金，按重量百分比计其组分组成包括：
硼                        8-23％；
铁                        56-88％；
铝                        3-22％；
铝的重量是硼的重量的      20％-99％。
本发明铝铁硼合金，按重量百分比计其优选组分组成包括：
硼                        12-23％；
铁                        60-84％；
铝                        4-21％；
铝的重量是硼的重量的      20％-99％。
本发明铝铁硼合金的熔点为1100℃-1350℃左右，比硼铁的熔点低约100℃-300℃。硼铁合金和铝铁硼合金的含硼量相同时，铝铁硼合金相当于硼铁合金中的部分铁被铝替代，铝的熔点低，活性强，因而硼在铝铁硼合金中的分布较均匀，硼的偏析度比硼铁合金大大降低。
生产本发明铝铁硼合金的原料采用纯铝(一般采用工业纯)、纯铁(一般采用工业纯)及低碳钢成品或废料、硼砂或硼酸(一般采用工业纯)。或采用硼铁合金和纯铝(一般采用工业纯)为原料。
采用本发明铝铁硼合金为原料生产钕铁硼，不仅提高了钕铁硼的质量，而且提高了钕铁硼的出材率，同时缩短了生产时间，大大节省了能源。
本发明的另一目的是提供铝铁硼的生产方法。
本发明铝铁硼的生产方法包括：
一、采用铝、铁、硼砂或硼酸为原料的生产方法的步骤：
1、将硼酸脱水成硼酐后破碎，粒度小于50mm；
2、将所需上述已破碎的硼酐、粒度小于30mm且重量为硼酐的1.5-1.9倍的木片、粒度小于30mm的石油焦或木炭，且石油焦或木炭及木片的含碳量为硼酐重量的26％、粒度小于30mm的铁或低碳钢废料、粒度小于20mm的铝充分混合后投入电弧炉中；
3、通电熔炼，炉温控制在1800℃-2300℃，熔炼时间为4-8小时；
4、出炉浇铸成型。
二、采用硼铁合金、铝为原料的生产方法包括下列步骤：
1、将所需的粒度小于50mm的硼铁合金、粒度小于50mm的铝投入中频冶炼炉中；
2、通电熔炼，炉温控制在1000℃-1600℃，熔炼时间为1-4小时；
3、出炉浇铸成型。
上述两种生产方法中，出炉浇铸成型可采用水冷式铸模设备或甩片、甩带设备，出炉的铝铁硼可快速冷却，有助于减少其硼的偏析度。
本发明所需的原料均有市场销售。甩片设备可到沈阳中北真空设备有限公司购买，甩带设备可到江苏锡山市西漳塘头机械厂购买。
具体实施方式
对含硼量为18.94％的硼铁和含硼量为18.94％、含铝量为16.5％的铝铁硼采用九点取样，即沿矩形成品铸锭对角线取角边部上(A)、中(B)、下(C)；中心上(D)、中(E)、下(F)；另一角边部上(G)、中(H)、下(I)共九点，经化学分析各点含硼量的化验结果如下：
名称 A B C D E F G H I
硼铁 19.81％ 17.90％ 18.85％ 20.01％ 18.12％ 19.02％ 19.73％ 18.06％ 18.95％
铝铁硼 18.99％ 18.89％ 18.95％ 18.99％ 18.88％ 18.96％ 18.98％ 18.85％ 18.94％
从上述化验结果可以看出硼铁各点含硼量差异较大，偏离平均值较多。铝铁硼各点的含硼量差异不大，偏离平均值较小，产品含硼量比较均匀。一般向用户提供的产品分析检验单是以平均值为准的。
使用同一台25kg真空熔炼炉生产钕铁硼，按N35级规格配料，其含硼量分别由硼铁和铝铁硼提供，各生产3炉，其生产情况、产品性能列表如下：
原料                 硼铁              铝铁硼
钕铁硼规格                 N35级              N35级
炉号     1     2     3     1     2     3
熔炼温度(℃)               1300-1600             1100-1450
熔炼时间(分钟)     35     36     38     30     29     28
浇铸成型后称重(kg)     22.3     22.6     22.4     22.8     22.9     22.7
钕铁硼制粉成型烧结后性能   剩磁(KGs)     11.9     12.0     12.3     12.5     13.2     13.7
  矫顽力(Oe)     11800     11900     11700     12000     12400     12700
从上表的结果可见，使用铝铁硼生产钕铁硼比使用硼铁的出材率高、熔炼的温度低、熔炼的时间短而且提高了产品性能。
实施例1
(1)将含硼量为23％、粒度为小于50mm的硼铁100kg、粒度小于50mm工业纯铝20kg投入中频冶炼炉中；
(2)通电熔炼，炉温1500℃，熔炼时间为2小时；
(3)出炉，用长1m、宽0.5m、模板间距为50mm的水冷式铸模设备浇铸成型。
实施例2
(1)将含硼量为18％、粒度为小于50mm的硼铁100kg、粒度小于50mm工业纯铝5.5kg投入中频冶炼炉中；
(2)通电熔炼，炉温1450℃，熔炼时间为3小时；
(3)出炉，用甩片设备，产品厚1mm、长50mm、宽30mm。
实施例3
(1)将含硼量为21％、粒度为小于50mm的硼铁100kg、粒度小于50mm工业纯铝12.5kg投入中频冶炼炉中；
(2)通电熔炼，炉温1400℃，熔炼时间为4小时；
(3)出炉，用甩带设备，产品厚0.1mm、宽50mm。
实施例4
(1)将硼酸放入回转窑中脱水成硼酐后，破碎至粒度小于50mm；
(2)将上述已破碎硼酐100kg、粒度小于30mm低碳钢废料83kg、粒度小于20mm工业纯铝22kg、粒度小于30mm且含碳98％的石油焦17kg、粒度小于30mm且含碳5％的木片187kg充分混合后投入电弧炉中；
(3)通电熔炼，炉温1900℃，熔炼时间6小时；
(4)出炉，用长1m、宽0.5m、模板间距为50mm的水冷式铸模设备浇铸成型。
实施例5
(1)将硼酸放入回转窑中脱水成硼酐后，破碎至粒度小于50mm；
(2)将上述已破碎硼酐100kg、粒度小于30mm低碳钢废料168kg、粒度小于20mm工业纯铝15kg、粒度小于30mm且含碳98％石油焦17kg、粒度小于30mm且含碳5％的木片187kg充分混合后投入电弧炉中；
(3)通电熔炼，炉温2000℃，熔炼时间6小时；
(4)出炉，用甩片设备，产品厚1mm、长50mm、宽30mm。
实施例6
(1)将硼酸放入回转窑中脱水成硼酐后，破碎至粒度小于50mm；
(2)将上述已破碎硼酐100kg、粒度小于30mm低碳钢废料120kg、粒度小于20mm工业纯铝7kg、粒度小于30mm且含碳98％的石油焦17kg、粒度小于30mm且含碳5％的木片187kg充分混合后投入电弧炉中。
(3)通电熔炼，炉温2200℃，熔炼时间6小时；
(4)出炉，用甩带设备，产品厚0.1mm、宽50mm。

Claims (5)

1.一种铝铁硼合金，其特征在于，按重量百分比计的组分组成包括：
硼                      8-23％；
铁                      56-88％；
铝                      3-22％；
铝的重量是硼的重量的    20％-99％。
2.根据权利要求1所述的铝铁硼合金，其特征在于：
硼                      12-23％；
铁                      60-84％；
铝                      4-21％。
3铝铁硼合金的生产方法，包括下列步骤：
(1)将按铝铁硼合金所需硼、铁、铝的量取的粒度小于50mm的硼铁、粒度小于50mm的铝投入中频冶炼炉中；
(2)通电熔炼，炉温控制在1000℃-1600℃，熔炼时间为1-4小时；
(3)出炉浇铸成型。
4.铝铁硼合金的生产方法，包括下列步骤：
(1)将硼酸脱水成硼酐后破碎，粒度小于50mm；
(2)将上述已破碎的硼酐100kg；粒度小于30mm低碳钢废料83kg、粒度小于20mm工业纯铝22kg、粒度小于30mm且含碳98％的石油焦17kg、粒度小于30mm且含碳5％的木片187kg充分混合后投入电弧炉中；或将上述已破碎的硼酐100kg、粒度小于30mm低碳钢废料168kg、粒度小于20mm工业纯铝15kg、粒度小于30mm且含碳98％石油焦17kg、粒度小于30mm且含碳5％的木片187kg充分混合后投入电弧炉中；或将上述已破碎的硼酐100kg、粒度小于30mm低碳钢废料120kg、粒度小于20mm工业纯铝7kg、粒度小于30mm且含碳98％的石油焦17kg、粒度小于30mm且含碳5％的木片187kg充分混合后投入电弧炉中；
(3)通电熔炼，炉温控制点1800℃-2300℃，熔炼时间为4-8小时；
(4)出炉浇铸成型。
5.根据权利要求3或4所述的铝铁硼合金的生产方法，其特征在于，出炉浇铸成型采用水冷式铸模设备、甩片设备、甩带设备之一。
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