本发明属于冶炼母合金
技术领域：
，具体涉及回收非晶变压器铁芯冶炼铁基非晶母合金的方法。
背景技术：
：非晶配电变压器是指使用铁基非晶带材作为铁心材料制备的电力变压器，与传统硅钢变压器相比，一方面铁基非晶合金磁化过程相当容易，从而大幅度降低变压器的空载损耗，另一方面，与传统硅钢变压器相比铁基非晶带材的生产工艺简单，生产能耗小，故铁基非晶带材被称为“双节能材料”。通常情况下，非晶变压器的寿命为20-30年左右，在从约20年前开始普及的北美和日本，近年来，存在开始废弃、重新更换非晶变压器的情况。对我国而言，不远的将来，对于非晶变压器的废弃、更换、及废弃的变压器材料的重新利用也将成为不得不面对的问题。废弃的非晶变压器直接丢弃销毁，不仅会造成环境污染，也会造成资源浪费。事实上，废弃的非晶变压器中除劣化的绝缘油不得不废弃外，其他部件材料如变压器铁芯材料仍具有回收利用的价值，废弃非晶变压器铁芯材料的回收再利用工艺的研发，在减少资源浪费和降低铁基非晶合金带材生产成本方面具有深远意义。技术实现要素：针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是，提供回收非晶变压器铁芯冶炼铁基非晶母合金的方法。能够将回收的废弃非晶变压器的铁芯重新冶炼，制得符合非晶合金薄带制带需求的铁基非晶母合金，达到节约资源和降低生产成本的目的。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种回收非晶变压器铁芯冶炼铁基非晶母合金的方法，采用原料包括回收铁芯和fe、si、b的常规原料，辅料包括造渣剂，回收铁芯为回收后经除油除胶处理的废弃非晶变压器铁芯材料，回收铁芯占原料总重量的重量百分比小于等于30％，fe、si、b的常规原料为冶炼铁基非晶母合金工艺中常规用于供给fe、si、b的原料。作为优选，回收铁芯占原料总重量的重量百分比为20％。作为优选，回收非晶变压器铁芯冶炼铁基非晶母合金的方法包括以下步骤：步骤一，按照式feasibbc的铁基非晶合金原子百分比比例计算称取fe、si、b的常规原料，按回收铁芯占原料总量的重量百分比称取回收铁芯，备用；步骤二，将fe、si、b的常规原料加入冶炼炉中加热，待fe、si、b的常规原料熔化出现钢液后，加入回收铁芯，调节冶炼炉加热功率熔化物料；步骤三，待炉内物料完全熔化后，加入造渣剂，然后进行打渣、取样，用光谱检测其成分；步骤四，根据所测成分含量与目标值的差值计算并称量出所需补充添加的si、b的常规原料质量，打渣；调整加热功率，加入si、b的常规原料；步骤五，降低加热功率，待物料降温至开浇温度后，打渣，取样，出钢，浇注为所需形状的铁基非晶母合金。作为优选，步骤一式feasibbc中，77≤a≤83，0≤b≤12，8≤a≤15，优选的a＝78，b＝9，c＝13。作为优选，步骤二中将fe、si、b的常规原料加入冶炼炉中加热，待fe、si、b的常规原料熔化出现钢液，且钢液温度为1200-1450℃时，加入回收铁芯，调节冶炼炉加热功率为冶炼炉最大功率熔化物料。作为优选，步骤三中当炉内物料完全熔化后，升温到1300-1400℃，保温10-20min，加入造渣剂，打渣取样，使用直读光谱仪检测其成分。作为优选，步骤三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原料总重量的0.3％-1％。作为优选，fe、si、b的常规原料包括纯铁、金属硅和硼铁。作为优选，步骤四中根据所测成分含量与目标值的差值计算并称量出所需补充添加的金属硅和硼铁的质量，依次向原物料中补充加入的金属硅和硼铁，待补加料熔化后，升温到1450-1600℃，保温10-20min。作为优选，步骤五中降低加热功率，物料降温到开浇温度1300-1400℃，镇定10-30min，打渣，取样，出钢，浇注为所需形状的铁基非晶母合金。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：提供了回收非晶变压器铁芯冶炼铁基非晶母合金的方法。能够将回收的废弃非晶变压器的铁芯重新冶炼，制得符合非晶合金薄带制带需求的铁基非晶母合金，达到节约资源和降低生产成本的目的。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1回收铁芯配比测定：试验材料：原料及配比：fe、si、b的常规原料和回收铁芯，fe、si、b的常规原料为纯铁、金属硅和硼铁，回收铁芯为回收后经除油除胶处理的废弃非晶变压器铁芯材料；按照式fe78si9b13的铁基非晶合金原子百分比比例计算称取纯铁、金属硅和硼铁，回收铁芯按重量占原料总重量的重量百分比(回炉铁芯比例)0％，5％、10％、20％、30％、40％、50％分别配料。辅料及配比：造渣剂，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原料总重量的0.3％。样品制备方法包括以下步骤：(1)冶炼过程：先熔化fe、si、b的常规原料，在出现钢液后，加入既定比例的回收铁芯，按冶炼炉最大功率进行熔化；(2)钢液完全熔化后，升温到1450度，保温10min，降温到1300度，镇定10min后，加入造渣剂，打渣取样，所得样品包括光谱钢锭样及no测试样。样品测试试验：成分检测：本实施例采用光谱检测分别测试了采用不同比例回收铁芯作为原料制得的光谱钢锭样的元素成分含量，光谱检测结果如下表所示：从上述结果可以看出，随着回收铁芯的所占比例逐渐增大，钢锭中各元素的含量发生了变化。对于主元素si、b的含量有下降的趋势，要保证产出母合金中si、b的含量达到目标成分，需要额外添加一定的si、b进行补料，即采用回收铁芯作为原料的的铁基非晶母合金冶炼工艺中，需包括si、b原料补料步骤；对于微量元素：c、s、p、al的含量在回收铁芯的比例达到20％以后，全部都逐步升高，直至部分微量元素超过标准限定值。夹杂检测：本实施例通过金相法评定了不同比例回收铁芯作为原料制得的光谱钢锭样的夹杂检测结果，所得夹杂统计结果如下表所示：从上表可以看出，样品的夹杂个数随着回收铁芯的比例加大，夹杂的数量出现一定的上升，该结果在一定程度上与光谱检测结果是对应的。氮氧含量测试：本实施例对不同比例回收铁芯作为原料制得的n0测试样进行氮氧含量测试，测试结果如下表所示：从上表可以看出，随着该回收铁芯的比例加大，n元素的含量基本保持不变，0的含量在逐渐加大，尤其是在比例超过30％以后，0的含量与纯金属原材料冶炼的数量增加了1倍。发明人分析认为应是回收铁芯的数量增多的同时，钢液中引入了大量的氧化性夹杂，导致钢液中0含量增大，影响钢液质量。即随着回收铁芯的比例逐步增加，钢液质量在下降。结果综合分析：从上述试验结果可以看出，随着回收铁芯比例的加大，钢液中的微量元素、夹杂、及o含量均发生的变化，钢液质量会下降。结合铁基非晶合金薄带制带需求，综合分析上述3项试验的结果，在不进行其他处理的情况下，以回收铁芯作为冶炼铁基非晶母合金的原料时，要保障制得的铁基非晶母合金符合制带的成分标准需求，回收铁芯占总原料的重量百分比最多不能超过30％。实施例2铁基非晶母合金制带试验：实施例2采用的原料及配比和辅料及配比与实施例1相同。铁基非晶合金薄带样品制备方法包括以下步骤：(1)先熔化fe、si、b的常规原料，在出现钢液后，加入既定比例的回收铁芯，按冶炼炉最大功率进行熔化；(2)钢液完全熔化后，升温到1450度，保温10min，加入造渣剂，然后进行打渣、取样，用光谱检测其成分；(3)根据所测成分含量与目标值的差值计算并称量出所需补充添加的金属硅和硼铁的质量，依次向原物料中补充加入的金属硅和硼铁，待补加料熔化后，升温到1500℃，保温20min；(4)降低加热功率，物料降温到开浇温度1350℃，镇定20min后，打渣取样，准备制带；(5)按常规制带工艺制带，记录开浇状态及带材重量；(6)制带结束后取样，热处理备用。不同比例回收铁芯作为原料制带的开浇记录及制带达成率结果统计如下表所示：从上表结果可以看出：(1)从开浇状态上看，在相同的制带工艺条件下，回收铁芯比例达到10％以后，会出现分条现象，通过调整可正常制带；回收铁芯比例达到40％时，虽然可以成带，带材出现掉边、带窄的情况，说明喷嘴处出现了堵塞现象说明添加回收铁芯的添加，影响了钢液中各微量元素的含量，导致钢液质量下降，导致开浇状态不良；(2)从制带达成率上看，结论是相同的，随着回收铁芯的比例升高，即使调整工艺参数也无法完成整个制带流程，随着喷带时间延长，带材质量恶化或喷嘴堵停喷。综合分析原料成本和不同比例回收铁芯作为原料的制带效果，要保障制带效果，回收铁芯占总原料的重量百分比限制为不超过30％。实施例3布料方式试验以回收铁芯占原料总重量的重量百分比30％为例，在100kg冶炼炉条件下，分析测试不同回收铁芯的布料方式对冶炼铁基非晶母合金的冶炼时间的影响，试验方法如下：共有两组实验：实验1是回收铁芯在初期布料随着fe、si、b的常规原料一起放入炉膛中一起熔化；实验2是待fe、si、b的常规原料熔化出钢液后再放入回收铁芯，以最大功率(50kw)熔化回收铁芯，分别记录两组实验的原料完全融化的冶炼时间，所得冶炼时间统计如下表：冶炼时间(min)实验170实验250由上述实验结果可以看出，采用回收铁芯在出钢液后入炉的布料方式，熔化原材料所需的冶炼时间较短，这种布料方式可以节省时间及成本，提高生产效率。发明人研究分析得出该实验结果应是因为纯原材料尤其是纯铁其冶炼效率最高，这是由感应炉的熔化原料决定的。在一开始若放入回收铁芯，一方面铁芯的形状固定且占据空间导致原料之间有大量的空余缝隙不容易感应加热，二是铁芯的重量占据一部分fe原料的比例，使可感应的原料比例下降。综合导致第一组实验冶炼的时间较长。实施例4加热功率测试以回收铁芯占原料总重量的重量百分比30％为例，在100kg冶炼炉条件下，分析测采用不同冶炼炉加热功率熔化回收铁芯对冶炼铁基非晶母合金的冶炼时间的影响，试验方法如下：共有两组实验：实验3与实施例3的实验2相同；实验4是待fe、si、b的常规原料熔化出钢液后再放入回收铁芯，以40kw的加热功率熔化回收铁芯，分别记录两组实验的原料完全融化的冶炼时间，所得冶炼时间统计如下表：冶炼时间(min)实验150实验2120由上述实验结果可以看出，对于冶炼炉采用的熔化回收铁芯的加热功率，采用满功率加热，熔化原材料所需的冶炼时间较短，可提高提高生产效率。实施例5基于实施例1和实施例2的试验结果，本实施例提供了一种回收非晶变压器铁芯冶炼铁基非晶母合金的方法，采用原料包括回收铁芯和fe、si、b的常规原料，辅料包括造渣剂，回收铁芯为回收后经除油除胶处理的废弃非晶变压器铁芯材料，回收铁芯占原料总重量的重量百分比小于等于30％，fe、si、b的常规原料为冶炼铁基非晶母合金工艺中常规用于供给fe、si、b的原料。上述方案中，回收铁芯占原料总重量的重量百分比可为0％-30％中任一值，如5％、10％、20％、30％，优选20％。本实施例采用的冶炼方法给出了回收铁芯与常规铁基非晶合金冶炼原料混合作为铁基非晶合金冶炼原料的合理配料比例，采用该配比能够将回收铁芯用于铁基非晶母合金冶炼，并制得符合非晶合金薄带制带需求的母合金，达到节约资源和降低生产成本的目的。在本实施例公开的回收铁芯占原料总重量的重量百分比小于等于30％，可在不对回收铁芯进行其他处理的情况下，保障制得的铁基非晶母合金符合铁基非晶合金薄带的制带需求，能够保障合金制带效果。具体的，在上述原料配比的基础上，回收非晶变压器铁芯冶炼铁基非晶母合金的方法包括以下步骤：步骤一，按照式feasibbc的铁基非晶合金原子百分比比例计算称取fe、si、b的常规原料，按回收铁芯占原料总量的重量百分比称取回收铁芯，备用；步骤二，将fe、si、b的常规原料加入冶炼炉中加热，待fe、si、b的常规原料熔化出现钢液后，加入回收铁芯，调节冶炼炉加热功率熔化物料；步骤三，待炉内物料完全熔化后，加入造渣剂，然后进行打渣、取样，用光谱检测其成分；步骤四，根据所测成分含量与目标值的差值计算并称量出所需补充添加的si、b的常规原料质量，打渣；调整加热功率，加入si、b的常规原料；步骤五，降低加热功率，待物料降温至开浇温度后，打渣，取样，出钢，浇注为所需形状的铁基非晶母合金。上述方法中步骤二采用回收铁芯在出钢液后入炉的布料方式，根据实施例3的测试结果，这种布料方式熔化原材料所需的冶炼时间较短，这种布料方式可以节省时间及成本，提高生产效率。具体的，上述方法中步骤一式feasibbc中，77≤a≤83，0≤b≤12，8≤a≤15，优选的a＝78，b＝9，c＝13。具体的，上述方法中步骤二中将fe、si、b的常规原料加入冶炼炉中加热，待fe、si、b的常规原料熔化出现钢液，且钢液温度为1200-1450℃时，加入回收铁芯，调节冶炼炉加热功率为冶炼炉最大功率熔化物料。在该优选方案中，加入回收铁芯后采用冶炼炉最大功率加热熔化物料，根据实施例4的实验结果，采用满功率加热熔化回收铁芯，熔化原材料所需的冶炼时间较短，可提高提高生产效率。上述步骤中加入铁芯时的钢液温度可为1200-1450℃中的任一值，如1200℃，1250℃，1300℃，1350℃，1400℃，1450℃。具体的，步骤三中当炉内物料完全熔化后，升温到1300-1400℃，保温10-20min，加入造渣剂，打渣取样，用光谱检测其成分。上述步骤中保温温度可为1300-1400℃中的任一值，如1300℃，1350℃，1400℃，保温时间为10-20min中任一值，如10min，15min，20min。具体的，步骤三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原料总重量的0.3％-1％。上述步骤中造渣剂添加比例可为0.3％-1％中的任一值，如0.3％，0.5％，0.7％，0.9％，1％。具体的，fe、si、b的常规原料包括工业纯铁、金属硅和硼铁。具体的，步骤四中根据所测成分含量与目标值的差值计算并称量出所需补充添加的金属硅和硼铁的质量，依次向原物料中补充加入的金属硅、硼铁，待补加料熔化后，升温到1450-1600℃，保温10-20min。上述步骤中保温温度可为1450-1600℃中的任一值，如1450℃，1500℃，1550℃，1600℃，保温时间为10-20min中任一值，如10min，15min，20min。具体地，步骤五中降低加热功率，物料降温到开浇温度1300-1400℃，镇定10-30min，打渣，取样，出钢，浇注为所需形状的铁基非晶母合金。上述步骤中开浇温度可为1300-1400℃中的任一值，如1300℃，1350℃，1400℃，镇定时间为10-30min中任一值，如10min，20min，30min。以上所述，仅是本发明的实施例证而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明的技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。当前第1页12