一种铁基纳米晶合金的制备方法
【专利摘要】本发明属于冶金【技术领域】，具体涉及一种铁基纳米晶合金的制备方法；其包括如下步骤，步骤一，冶炼步骤：将金属原材料冶炼成高温钢水；步骤二，制带步骤：将高温钢水喷制成带材；本发明通过省略冶炼母合金钢锭和再次重熔的步骤，仅包括一次冶炼步骤，制备出纳米晶母合金，具有步骤简化、节约能源、缩短工时、提高生产效率的特点。
【专利说明】一种铁基纳米晶合金的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金【技术领域】，具体涉及一种铁基纳米晶合金的制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，非晶软磁材料具有优异的综合性能，如高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀、高导磁以及低损耗等，近年来得到迅速发展，在很多领域得到应用，比如，在电气方面该合金带材已经取代了大部分的铁氧体和坡莫合金；在电力方面，非晶变压器国家正在大规模推广。
[0003]铁基纳米晶合金是以Fe元素为主,加入少量的Nb、Cu、S1、B元素,经快速凝固工艺制备而成。常见的制备铁基纳米晶合金的原材料为工业纯铁、金属硅、电解铜、铌铁、硼铁。现有技术中铁基纳米晶带材的制备工艺流程为:步骤一:采用中频炉进行第一次冶炼，将各种金属原材料按照一定配比均匀混合，并进行初步除杂；步骤二:将混合均匀的钢水浇注成母合金锭；步骤三:将母合金锭重新熔炼达到要求的钢水温度；步骤四:将重熔的钢水喷制成所需厚度的带材。为了达到使用要求，对铁基纳米晶合金的性能要求很严格，采用上述制备方法在严格控制工艺参数、原料配比和优化设备性能的情况下，可以制得合格的铁基纳米晶合金带材。
[0004]但是现有技术中的纳米晶合金带材的制备方法包括两次冶炼步骤，分别为将第一次冶炼金属原材料步骤和将母合金锭重熔步骤，流程较长，因此其存在耗能较大、耗时较长、生产效率低的缺陷。而现有技术中还未见简化冶炼步骤，制得合格铁基纳米晶合金的报道。
【发明内容】
`[0005]为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种铁基纳米晶合金的制备方法，其通过省略冶炼母合金钢锭和再次重熔的步骤，仅包括一次冶炼步骤，制备出纳米晶母合金，具有步骤简化、节约能源、缩短工时、提高生产效率的特点。
[0006]本发明提供的技术方案为:一种铁基纳米晶合金的制备方法，包括如下步骤，
步骤一，冶炼步骤:将金属原材料冶炼成闻温钢水；
步骤二，制带步骤:将高温钢水喷制成带材。
[0007]优化的，所述原材料为工业纯铁、铌铁、硼铁、金属硅、电解铜和铌铁。
[0008]优化的，在冶炼步骤中还包括除去杂质的操作。
[0009]优化的，所述除去杂质操作采用的覆盖剂的组分及重量含量为:Si02 25_40wt%、A1203 20-30wt%、Ca0 30_40wt%、Na20 3_5wt%、CaF2 3_5wt%。
[0010]优化的，步骤一中采用分步冶炼金属原材料和分步除杂的方式。
[0011]优化的，步骤一中还包括氩气保护操作。
[0012]优化的，步骤一的具体操作过程为:
a:将覆盖剂加入到中频炉底，再铺上20%的金属硅，上面依次加入金属原材料中50%的纯铁、全部的硼铁、全部的铌铁；b:加热至炉内物料熔化后，加入剩余的工业纯铁，并加热至1500-1550°C，保温30min ；c:打出部分的覆盖剂，露出高温钢水，然后加入电解铜和剩余的金属硅，开始通氩气30min，温度到达1400-1450°C时保温；
d:通氩气结束后，将剩余覆盖剂用打渣剂打出，清理干净钢水表面的浮渣。
[0013]优化的，步骤二中将高温钢水温度控制在1450_1480°C时，开始浇钢，喷带。
[0014]本发明的有益效果在于:
1、本发明通过省略冶炼母合金钢锭和再次重熔的步骤，仅包括一次冶炼步骤，制备出纳米晶母合金，具有步骤简化、节约能源、缩短工时、提高生产效率的特点。
[0015]2、本发明通过工艺调整和原材料控制，将前三个步骤中的冶炼金属原材料、浇注母合金、母合金重熔合并为一次冶炼金属原材料的步骤，制备出纳米晶带材，缩短冶炼工艺流程，节省了能耗，提高了生产效率。
3、本发明通过除杂、通氩气、分步冶炼金属原料、分步除杂、工艺参数控制等精炼手段，提高了高温钢水的纯净度，使其质量达到了两次冶炼的水平。
[0016]4、本发明与现有技术中需要两次冶炼步骤的制备方法相比节约了成本，冶炼每吨金属原材料能节约300元电费和减少三个工人的人工成本。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施方式具体说明本发明。
[0018]本实施方式提供的铁基纳米晶合金的制备方法，采用的金属原材料为工业纯铁、铌铁、硼铁、金属硅、电解铜和铌铁。
`[0019]其包括如下步骤，
步骤一，冶炼步骤:将金属原材料冶炼成高温钢水；此冶炼步骤中还包括除去杂质的操作；除去杂质操作采用的覆盖剂的组分及重量含量为=SiO2 25-40wt%、Al2O3 20-30wt%、CaO 30_40wt%、Na2O 3_5wt%、CaF2 3_5wt% ；
本步骤采用分步冶炼金属原材料、分步除杂和的氩气保护的操作方式。
[0020]本步骤的具体操作过程为:
a:将覆盖剂加入到中频炉底，再铺上20%的金属硅，上面依次加入金属原材料中50%的纯铁、全部的硼铁、全部的铌铁；
b:加热至炉内物料熔化后，加入剩余的工业纯铁，并加热至1500-1550°C，保温30min ；c:打出部分的覆盖剂，露出高温钢水，然后加入电解铜和剩余的金属硅，开始通氩气30min，温度到达1400-1450°C时保温；
d:通氩气结束后，将剩余覆盖剂用打渣剂打出，清理干净钢水表面的浮渣。
[0021]步骤二，制带步骤:将高温钢水温度控制在1450-1480°C时，开始浇钢，喷带。
[0022]本实施方式提供了两个具体的例子:
实施例1、采用200kg的金属原材料，制备8mm的薄带，采用本实施方式提供的方法，冶炼用时1.5h，三流浇注，喷带40min，带厚25 ± 2 y m，生产物理尺寸和性能合格带材170kg，收得率为85%。
[0023]实施例2、采用500kg的金属原材料，制备50mm的薄带，采用本实施方式提供的方法，冶炼用时2h,单流烧注，喷带50min,带厚30±2 y m,生产物理尺寸和性能合格带材450kg，收得率为90%。
[0024]对比例:采用500kg的金属原材料，制备50mm的薄带，采用现有技术中提供的冶炼金属原材料、浇注母合金、母合金重熔、喷制带材的方法，冶炼金属原材料用时2.5h，浇注母合金锭用时0.3h，重熔母合金锭用时1.5h，单流浇注，喷带0.8h，带厚30±2 ii m，生产物理尺寸和性能合格带材300-350kg，钢水收得率为60-70%。
[0025]通过上述对比可知，尤其是实施例2与对比例对比，本发明提供的方法冶炼和喷带共两个步骤，用时2小时10分钟；对比例共四个步骤，共用时，而两种方法合格产品收得率相当，因此本发明方法优于对比例，具有步骤简化、节约能源、缩短工时、提高生产效率的特点，本发明优于现有技术。
[0026]综上所述，本发明具有如下特点:
本发明通过省略冶炼母合金钢锭和再次重熔的步骤，仅包括一次冶炼步骤，制备出纳米晶母合金，具有步骤简化、节约能源、缩短工时、提高生产效率的特点。
[0027]本发明通过工艺调整和原材料控制，将前三个步骤中的冶炼金属原材料、浇注母合金、母合金重熔合并为一次冶炼金属原材料的步骤，制备出纳米晶带材，缩短冶炼工艺流程，节省了能耗，提高了生产效率。
本发明通过除杂、通氩气、分步冶炼金属原料、分步除杂、工艺参数控制等精炼手段，提高了高温钢水的纯净度，使其质量达到了两次冶炼的水平。
[0028]本发明与现有技术中需要两次冶炼步骤的制备方法相比节约了成本，冶炼每吨金属原材料能节约300元电费和减 少三个工人的人工成本。
【权利要求】
1.一种铁基纳米晶合金的制备方法，其特征在于:包括如下步骤， 步骤一，冶炼步骤:将金属原材料冶炼成闻温钢水； 步骤二，制带步骤:将高温钢水喷制成带材。
2.根据权利要求1所述的铁基纳米晶合金的制备方法，其特征在于:所述原材料为工业纯铁、铌铁、硼铁、金属硅、电解铜和铌铁。
3.根据权利要求2所述的铁基纳米晶合金的制备方法，其特征在于:在冶炼步骤中还包括除去杂质的操作。
4.根据权利要求3所述的铁基纳米晶合金的制备方法，其特征在于:所述除去杂质操作采用的覆盖剂的组分及重量含量为:Si02 2 5-40wt%、Al2O3 20_30wt%、CaO 30_40wt%、Na2O3_5wt%、CaF2 3_5wt%。
5.根据权利要求4所述的铁基纳米晶合金的制备方法，其特征在于:步骤一中采用分步冶炼金属原材料和分步除杂的方式。
6.根据权利要求5所述的铁基纳米晶合金的制备方法，其特征在于:步骤一中还包括氩气保护操作。
7.根据权利要求6所述的铁基纳米晶合金的制备方法，其特征在于:步骤一的具体操作过程为: a:将覆盖剂加入到中频炉底，再铺上20%的金属硅，上面依次加入金属原材料中50%的纯铁、全部的硼铁、全部的铌铁； b:加热至炉内物料熔化后，加入剩余的工业纯铁，并加热至1500-1550°C，保温30min ；c:打出部分的覆盖剂，露出高温钢水，然后加入电解铜和剩余的金属硅，开始通氩气30min，温度到达1400-1450°C时保温； d:通氩气结束后，将剩余覆盖剂用打渣剂打出，清理干净钢水表面的浮渣。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的铁基纳米晶合金的制备方法，其特征在于:步骤二中 将高温钢水温度控制在1450-1480°C时，开始浇钢，喷带。
【文档编号】C22C33/06GK103741008SQ201310734210
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】李楠, 姜桂君 申请人:青岛云路新能源科技有限公司