[发明专利]一种铁基非晶宽带制备用合金钢液的冶炼工艺

说明书

技术领域

本发明属于合金冶炼工艺技术领域，涉及一种铁基非晶宽带制备用合金钢液的冶炼工艺，适用于熔点低于1400℃的FeSiB系非晶合金带材钢液的冶炼。

背景技术

随着非晶合金带材产业的不断发展，对铁基非晶制备用合金钢液的成分及纯度控制提出了越来越高的要求。从传统非晶母合金冶炼工艺来看，高纯度的原材料是制备综合性能优异的非晶合金带材的前提条件。

中国专利公开号CN1105393A提出了一种直流等离子炉直接冶炼铁基非晶态母合金的方法，采用富硼镁矿、富硼渣或直接还原硼铁矿为原料，因含碳量高要对合金钢液进行高温脱碳处理，冶炼温度需＞1600℃，不仅Si、B损耗严重，造成成分难以控制；而且杂质难以去除干净，尤其是杂质Al的含量只能控制在0.005～0.08％范围内；高温时炉衬侵蚀加速，寿命大大降低的不良现象。给直接喷带及连续生产铁基非晶合金带材带来很大困难。

中国专利公开号CN101580903A提出了一种铁基非晶态母合金的冶炼方法，虽然比传统工艺冶炼温度降低了，但冶炼温度仍然在1450～1550℃之间，同样会使Si、B等元素烧损严重；而且使用的原材料非常复杂，种类繁多，造成炉渣酸碱性复杂，降低炉衬寿命；有硼酸脱水的情况，使钢液含氢量增加，造成合金带材氢脆，韧性降低。因使用原材料的复杂及冶炼温度仍然较高使成分、含氢量等难以把控造成连续生产中铁基非晶带材性能的波动性较大。

中国专利公开号CN103526104A提出了一种铁基非晶纳米专用中间合金及冶炼方法，虽然其冶炼温度降低，大大降低了能耗，减少元素的烧损。但所冶炼中间合金为FeCuNbSiB系，这种成分的中间合金要生产非晶带材需额外添加一半纯铁进行二次冶炼，综合能耗仍然较大；此方法冶炼时把易挥发、易氧化的元素Si、Cu和主元素工业纯铁、硼铁一起放到炉内冶炼，放料顺序及方法不合理，增加了Si、Cu的烧损，也使氧化渣多，增加了钢液污染；此冶炼没有说明是否使用底吹氩，而且也没说明中间合金冶炼后成分如何，此方法冶炼的中间合金中Al、Ti含量肯定大于0.005wt％、C含量大于0.05wt％、P含量大于0.02wt％、S含量大于0.01wt％，不适合批量生产宽度大于50mm的非晶带材；而且此系列的合金生产的非晶带材脆性大，断头多。

上述中国专利公开号CN1105393A和CN101580903A所述冶炼工艺中的冶炼温度均较高，使单位质量冶炼能耗大；而且原材料选择非常复杂，成分控制、带材制备困难，造成铁基合金带材成带率低，次品较多，对于大批量生产铁基非晶宽带问题尤为突出。中国专利公开号CN103526104A所述冶炼方法为纳米晶合金体系，生产的带材脆性大，需二次冶炼，成分及钢液纯净度仍然难以把控，综合能耗仍然较大，且通常用于生产宽度小于50mm的带材。因此，如何改善铁基非晶宽带合金钢液冶炼工艺，大幅度提高产品合格率成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁基非晶宽带制备用合金钢液的冶炼工艺，省去高温脱碳、还原剂与添加剂混合造渣等环节；最大限度的减少Si、B等烧损；仅冶炼一次，冶炼温度低，减少了冶炼时间，降低了冶炼综合能耗。此发明特别适用于含Si、B等易氧化、烧损的铁基非晶宽带合金钢液。

为解决技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种铁基非晶宽带制备用合金钢液的冶炼工艺，其工艺步骤依次包括：

步骤一、配料：根据铁基非晶母合金的标准成分要求进行称量工业纯铁、低铝硼铁和金属硅，其中，低铝硼铁的硼含量为17～19wt％；

步骤二、炉料摆放：将工业纯铁区分为长料纯铁和短料纯铁，把长料纯铁紧贴炉壁排满一层，再把短料纯铁排列摆满炉底，然后把低铝硼铁全部倒入炉内堆放在短料纯铁上表面，这样，硼与铁的质量比约为1.5：98.5～10：90，不仅炉内原料熔化快，而且亦可实现低温熔化，利于除去高温炉渣、低温炉渣；剩余工业纯铁铺放在低铝硼铁上表面，金属硅放入料斗内，待炉内原料熔化完之后再分批次将金属硅放入炉内，其中，长料纯铁的长度为625mm以上，短料纯铁的长度为400mm以下；

步骤三、冶炼：非真空感应冶炼炉上电，先用额定功率的1/3加热20min，使炉内水分完全蒸发且炉料加热到800～900℃；然后用额定功率加热15min，至炉料开始熔化，再把功率调至额定功率的2/3，直至炉内原料全部化清，之后用额定功率的1/3保温清渣，待清渣结束后，功率调至额定功率的1/2，分批次加入金属硅，待温度升至1350～1400℃后，功率调为额定功率的1/3保温15min，然后清渣出钢。