[发明专利]用于非晶合金钢水净化的净化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于非晶合金的钢水净化的净化剂，具体地讲，涉及一种能够降低烧损的适用于含有硅和硼的非晶合金钢水净化的净化剂。

背景技术

跟传统的钢铁材料相比，非晶态材料的一个显著特点是，Si和B等易烧损元素的含量相对较高。例如，在已商品化的FeSiB非晶合金中，Si和B的原子百分比分别占9％～10％和11％～13％。由于工业化生产均在大气环境下进行，钢水直接暴露在空气中，所以钢水中的Si和B很容易跟熔入钢水中的氧结合，生成不能再生的氧化物而损失掉。已有的检测数据表明，Si和B元素从配料冶炼到最终制成非晶薄带，至少损失2％～7％。特别是B元素，在冶炼温度高、时间长的情况下，甚至可达到10％。在工业化生产中，B元素的添加多以硼铁合金的形式加入。但即使这样，硼铁仍占据原材料费用中的43％～60％。现有的普遍采用的技术是，在母合金配料时，根据经验补加相应的烧损，以期获得目标成分。因此，Si和B元素的烧损损失，变相地增加了原材料成本。

众所周知，在非晶合金的制备过程中，母合金钢水的质量直接决定着后续被“冷冻”的非晶态合金的质量，因此母合金冶炼及钢水质量对于非晶薄带而言至关重要。若钢水中含有杂质，则非晶态无法在快速冷却固化期间稳定地形成，因此无法获得性能优异的非晶薄带。例如O、S和N等元素，容易造成带材发脆，且与不可避免的Al、Ti、Zr等元素结合形成析出物夹杂，在薄带铸造时促进结晶化。

此外，杂质元素的存在还会影响喷带。例如Al、Ti等这些杂质元素容易与O或N结合，生成高熔点的Al₂O₃、TiO₂、AlN等，成为钢水中的难熔夹杂物。这些夹杂物在喷带时，极易堵塞喷嘴，导致喷带失败，或在非晶带材表面产生划痕缺陷，严重影响带材的表面质量。另有部分Al、Ti等杂质元素聚集在非晶合金表面产生偏析，妨碍了必要成分的表面偏析，使非晶形成元素Si在表面富集明显减少，容易引起非晶合金表面的晶化，不仅导致带材脆化，而且降低了合金的热稳定性。此外，晶化的表面层还会对非晶内部产生压应力，这双重作用使得软磁性能恶化，损耗成倍增加。这些杂质元素对于非晶材料而言，是非常不利的。因此，历来采用各种方法降低母合金中Al、Ti、O、N等杂质元素的含量。

但目前现有的非晶合金生产中，都是采用感应熔炼炉进行冶炼。而感应炉一般不能用于氧化法生产，对原料的要求严格，虽然具有升温快、烧损少、成分均匀、温度容易控制的优点，但不能降C，去除S、P、N等杂质，且几乎不具有脱氧能力。这对于钢水质量要求高、杂质含量低的非晶态合金而言，是非常不利的。

第4-329846号日本专利申请中提出，向含有Al、Ti、Zr等元素的合金中添加Sn、S，以抑制特性劣化。但元素Sn的加入同时存在一定的负面作用，例如使得带材易碎。第JP2008231463A号日本专利申请直接将不可避免的Al/S/Mn/N/O等杂质元素作为非晶合金中的一部分，试图回避杂质元素带来的不利作用。

第CN100432270C号中国专利公布了一种P含量为0.2-12wt％的FeSiBC-P非晶合金。该专利指出，P元素的加入增加了Mn和S等杂质元素的容许量，因此可以使用廉价钢做铁源，降低了成本。但P的加入，在带材制备过程中，容易着火，尤其在带材两边位置形成烧边缺陷。

第CN101840764A号中国专利申请公开了向含有Al、Ti杂质元素的合金中添加Sb元素可以有效地抑制其破坏作用。

到目前为止，在冶金铸造行业，已有多种造渣剂、添加剂、净化剂、化渣剂公布，但尚无适用于非晶合金的发明公开，具体简述如下。

第DE3932162号德国专利公开了一种采用硅化镁添加剂改善球磨铸铁的剧烈反应的产品，从而通过在熔融铸铁中添加Mg₂Si，改善球磨铸铁的产品得以实现。添加剂的存在使反应顺利平稳，从而确保了球磨铸铁性能的提高。

第DE4438539C1号德国专利公开了一种Al或合金熔体净化剂，以去除微量杂质金属、氢和氧化物浮渣，添加剂成分为1，3，5三氯代酯1，3，5三嗪2，4，6三酮。