[發明專利]鐵基非晶納米專用中間合金及其冶煉方法

有效

• 申請號: 201310473670.0
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103526104A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 李博;趙偉偉;李青;楊揚;張宇峰;趙昱臻;申毅
• 申請（專利權）人: 太原鋼鐵（集團）有限公司
• 主分類號: C22C35/00
• 分類號: C22C35/00;C22C33/04
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

技術領域

本發明屬于冶金領域，即鐵基非晶納米晶合金用母合金的冶煉技術領域，特別提供了一種高濃度配比的鐵基非晶納米專用中間合金及其冶煉方法，適用于FeSiBCuNb鐵基非晶納米晶合金用母合金的制造。

背景技術

鐵基非晶納米晶合金是由80%的Fe及20%的Si、B、Nb、Cu等元素所構成的一種軟磁材料，具有鐵損低、飽和磁感應強度高和磁導率高等特點。

鐵基非晶納米晶帶材厚度約為22μm~38μm，主要用于互感器與中高頻變壓器等的鐵芯材料，也是中、高頻電磁元件小型化的關鍵，有著非常廣闊的市場應用前景。

鐵基非晶合金可采用單輥法、雙輥法將熔融狀態母合金從噴嘴噴射到高速旋轉的金屬滾筒的外圓周面上，使之急冷凝固制成薄帶或薄絲。

鐵基非晶母合金主要通過中頻感應爐（或電爐等）冶煉，將工業純鐵、工業硅、硼鐵、鈮鐵、純銅一起放入冶煉爐內，通電將其熔化成所需成分的鋼液，最后進行澆鑄獲得鐵基非晶母合金錠。

目前，國內外鐵基非晶納米晶帶材的生產大多為重熔母合金制帶。采用母合金制備非晶納米晶帶材時須將母合金錠進行二次重熔，工序繁多，功耗較大。

發明內容

為了優化合金熔點，降低熔化溫度，縮短熔煉時間，減少元素損耗；促進各原料間合金化程度，保證元素分布均勻、成分準確穩定；能夠在進行重熔制帶時實現多次供給，提高生產效率。

本發明提供一種鐵基非晶納米專用中間合金，代替鐵基非晶母合金實現鐵基非晶納米晶帶材的產業化生產。

本發明的原理為：由?Fe-Nb、Fe-Si、Cu-Fe、B-Fe二元相圖可知看出，純鐵的熔點為1538℃，純鈮的熔點為2469℃（鈮含量為66%的鈮鐵的熔點約為1600℃），純硅的熔點為1414℃，純硼的熔點為2092℃（硼含量為17.5%的硼鐵的熔點也在1600℃左右），純銅的熔點為1084.87℃。

除銅以外，制備鐵基納米晶帶材采用的其余四種原料的熔點均高于日常生產時鋼液的溫度（1380℃±10℃），冶煉以鐵為基，添加一定量Si、B、Nb、Cu原料的中間合金，達到優化合金熔點、降低熔化溫度的目的。

由Fe-Nb二元合金相圖可知，當鈮鐵中的鈮含量為18.6%時，其熔點最低，約為1373℃。根據1K107中Nb含量在5.5%~5.65%范圍內的要求，中間合金中的Nb含量應控制在16.5%，即母合金中Nb含量的3倍。

由Fe-Si二元合金相圖可知，當硅鐵中的硅含量在22%左右時，其熔點最低，約為1203℃。根據1K107中Si含量在7.74%~7.85%范圍內的要求，應將中間合金中的Si含量控制為15.7%或者23.55%，即母合金中Si含量的2倍或者3倍，此時硅鐵的熔點均低于1300℃

由B-Fe二元合金相圖可知，當硼鐵中的硼含量為4%時，其熔點最低，約為1174℃。根據1K107中B含量在1.85%~1.95%范圍內的要求，應將中間合金中的B含量控制在3.8%，即母合金中B含量的2倍。

綜合以上對二元合金相圖的研究，同時考慮Si、B、Cu、Nb各組分在Fe中的溶解度，經過多次配比試驗，確定本發明具體的技術方案為：

鐵基非晶納米專用中間合金，其化學成分質量百分比是：Si為15.7%，B為3.8%，Nb為11%，Cu為2.4%，余量為Fe%。

鐵基非晶納米專用中間合金的冶煉方法是：

（1）依序將工業純鐵—鈮鐵—工業硅—電解銅—硼鐵加入到中頻冶煉爐內；其中，工業純鐵的化學成分質量百分比是Fe為99%，Cu為0.01%，Si為0.004%，C為0.0017%，Al為0.02%，不可避免的雜質為0.9643%；

鈮鐵的化學成分質量百分比是Fe為28.83%，Nb為66.68%，Si為3.45%，C為0.11%，Al為0.21%，不可避免的雜質為0.72%；

工業硅的化學成分質量百分比是Fe為0.3%，?Si為99.3%，Al為0.3%，不可避免的雜質為0.1%；

電解銅的化學成分質量百分比是Cu為99.994%，不可避免的雜質為0.006%；