一种Fe-Cr系软磁合金材料12FM的冶炼方法与流程

一种fe-cr系软磁合金材料12fm的冶炼方法
技术领域
1.本发明涉及一种vim冶炼高纯净12fm合金材料的方法，具体是一种fe-cr系软磁合金材料12fm的冶炼方法，属于合金材料制备技术领域。


背景技术：

2.fe-cr系软磁合金材料12fm主要应用于电子仪器设备，属于铁素体软磁合金，因其相比于铁镍合金型、铁钴合金型及多元合金型软磁合金具有明显的成本优势，故而越来越受到重视。现有技术因内应力、夹杂、晶粒边界等因素增加畴壁运动阻力而恶化磁性能；传统冶炼方式在s、cr成分精准控制方面能力不够，在关键微量元素c、p脱除方面不彻底，导致产品性能不能满足用户需求。
3.目前急需一种高纯净的fe-cr系软磁合金材料12fm冶炼方法，以解决上述难题。


技术实现要素：

4.为解决fe-cr系软磁合金材料12fm“高命中率”“高纯净”冶炼难题，本发明提供了一种fe-cr系软磁合金材料12fm的冶炼方法，能够实现对c、p的极低控制（c：≦0.025%，p：≦0.020%），对s、cr等关键元素的极窄范围控制（s：0.28-0.35%，cr：11.80-12.20%）。
5.本发明的技术构思如下：
①
通过选用高纯原料解决p等有害元素污染以及s、cr等关键元素精准控制的问题，比如高纯纯铁yt01、高纯钼、高纯铬，除硫铁原料外严格控制s含量。
②
通过调整元素配比目标，实现mn、s等元素的内控范围控制。
③
通过优化fe、mo、cr等原料的入炉工艺，并配合合理的供电制度、真空制度，实现对原料喷溅、烧损、挥发等现象的控制。
④
通过控制合理的精炼温度、精炼时间、真空度以及电磁搅拌工艺，改善冶炼动力学条件，提升精炼效果。
⑤
针对硫的蒸汽压较高，真空状态加入会由大量挥发难题，通过氩气介入的方式进行控制。根据品种成分要求、装备特点，选用含s量25~30%的硫铁进行增s。针对硫铁密度低易上浮、难以进入钢液的问题，通过优化加料工艺、电磁搅拌等方法解决。
⑥
通过优化供电制度控制钢液温度，通过优化溜槽液位高低控制浇注速度大小，配合使用可以改善钢液热封顶环境，减少浇注过程成分波动，改善组织形态。
6.本发明提供的一种vim（真空感应炉）冶炼方法，主要包括原料选用、原料的规格及标准、匹配真空感应炉设备的加料工艺以及匹配产品特点的熔化、精炼、合金化、浇注工艺。本发明能够改进现有技术的不足，实现s、cr等关键元素的准确控制，实现c、p等有害元素的极低含量控制，制备出纯净度高合金材料。
7.本发明提供的fe-cr系软磁合金材料12fm的冶炼方法，包括以下内容：（1）加料工艺：分8次进行加料：第一次加料：纯铁490kg-510kg；第二次加料：纯铁590kg-610kg；第三次加料：纯铁790kg-810kg；第四次加料：纯铁790kg-810kg；
第五次加料：纯铁790kg-810kg；第六次加料：纯铁750kg-780kg；第七次加料：金属钼14kg-15kg 金属铬600kg-620kg；第八次加料（布袋加料）：硫铁58kg-62kg，硅铁28kg-32kg，电解锰17.0kg-18.0kg；cr会降低钢液中有害气体活度，影响脱除，在熔化后期加入。硫铁、锰在氩气保护中加入，保证收得率。
8.（2）设计合理的加料期供电制度：熔化期层次供电工艺，保证炉料次序熔化，防止架桥、喷溅，保证坩埚热稳定性。加料期控制真空度控制在1pa以内，功率250~815kw。
9.具体地，0-60分钟、250kw，60-120分钟、500kw，120-180分钟、600kw，180分钟-精炼期、800kw；（3）精炼工艺：精炼温度控制在1620℃～1650℃，每隔35min搅拌5min，精炼时间60min-80min，精炼真空度小于1pa。
10.（4）增硫工艺：使用含s量25~30%的硫铁原料增s，在5000~6000pa氩气环境加入含硫原料，使用硫铁、硅铁、金属锰布袋混装方式进行合金化，辅以5min电磁搅拌。
11.（5）浇注工艺：采用“恒温变速”浇注工艺，通过供电制度维持钢液温度，通过溜槽液位高低控制浇注速度大小，改善钢液热封顶环境。
12.具体地，在5000~6000pa氩气环境下，采用上注方式，溜槽温度700~800℃，浇注温度1600~1630℃，水口φ30~40mm，具体地，浇注过程溜槽钢液液位为：浇注前期（0min-2min）：液位高度为1/2~3/4，浇注中期（2min-7min）：液位高度为3/4，浇注后期（7min以后）：逐渐降低到1/4以下。
13.本发明的有益效果：（1）本发明通过对原料成分、表面质量以及尺寸的严格控制降低入炉杂质，熔化期合理控制真空度、加料工艺以及电工艺，可以有效减少喷溅，提高金属收得率。
14.（2）精炼期通过极致真空度、合理的精炼时间、电磁搅拌等，保证产品高纯净度。
15.（3）针对s、mn、si的合金化采取特殊工艺，浇注环节采用的“恒温变速”工艺，实现产品“高命中率”“高纯净”。实施后可以大幅降低废品率。
附图说明
16.图1为 fe-cr系软磁合金材料12fm熔化期电制度控制图；图2为 fe-cr系软磁合金材料12fm浇注期溜槽液位高度示意图。
具体实施方式
17.下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
18.实施例1：本实在太钢6t真空感应炉中实施，冶炼装炉量为5t，使用内径φ470mm双开铸铁锭模生产。
19.本实施例步骤如下：1.选用120mm*120mm以下金属原料冶炼，表面干净，并按照表1料单进行装配准备；
所使用原料及其主要成分如下表1：表12.使用加权配料法，具体有si靶值0.465wt%，mn靶值0.359wt%，s靶值0.332wt%，cr靶值12.135wt%，mo靶值0.289wt%；表23.熔化期炉料加入如下：第一次加料：纯铁500kg；第二次加料：纯铁600kg；第三次加料：纯铁800kg；第四次加料：纯铁800kg；第五次加料：纯铁800kg；第六次加料：纯铁768kg；第七次加料：金属钼14.5kg 金属铬610kg；第八次加料（布袋加料）：硫铁60kg 硅铁30kg 电解锰17.5kg。
20.供电制度按照附图1进行控制，冶炼功率在250~805kw范围内调整，0-60分钟、253kw，60-120分钟、512kw，120-180分钟、605kw，180分钟-精炼期、803kw。
21.4. 精炼期真空度0.39pa，精炼温度1615℃，精炼期开始6min后搅拌5min，精炼期开始60min后搅拌5min，精炼时间68min。
22.5.合金化前充氩气5729pa，硫铁、硅铁、金属锰使用布袋混装入炉，搅拌5min，进行测温、取样操作，准备浇注；6.采用上注方式，溜槽温度745℃，浇注温度1618℃，使用φ35mm水口，功率500kw浇注了7min，之后300kw浇注3min完毕。浇注开始后2分钟左右，溜槽液位高度达到183mm，液位高度维持183mm共计7min30s后，人为干预降低液位至70mm，持续浇注2min30s，坩埚内钢液全部注入锭模，浇注结束。（溜槽高度是250mm）。浇注结束后冷却12h脱模。
23.下表3为冶炼结束后产品成分：表3 实施例1产品成分表。
24.实施例2：在太钢6t真空感应炉中实施，冶炼装炉量为4.987t，使用内径φ470mm双开铸铁锭模生产。
25.本实施例步骤如下：1.选用120mm*120mm以下金属原料冶炼，表面干净，并按照表4料单进行装配准备，
所使用原料及其主要成分如下表4所示：表42.使用加权配料法，具体有si靶值0.466wt%，mn靶值0.363wt%，s靶值0.332wt%，cr靶值12.135wt%，mo靶值0.289wt%；3.熔化期炉料加入如下：第一次加料：纯铁500kg；第二次加料：纯铁600kg；第三次加料：纯铁800kg；第四次加料：纯铁800kg；第五次加料：纯铁800kg；第六次加料：纯铁755kg；第七次加料：金属钼14.5kg 金属铬610kg；第八次加料（布袋加料）：硫铁60kg 硅铁30kg 电解锰17.5kg。
26.供电制度按照附图1进行控制，冶炼功率在250~811kw范围内调整，0-60分钟、256kw，60-120分钟、507kw，120-180分钟、608kw，180分钟-精炼期、811kw。
27.4、精炼期真空度0.43pa，精炼温度1617℃，精炼期开始8min后搅拌5min，精炼期开始57min后搅拌5min，精炼时间71min。
28.5.合金化前充氩气5813pa，硫铁、硅铁、金属锰使用布袋混装入炉，搅拌5min，进行测温、取样操作，准备浇注；6.采用上注方式，溜槽温度715℃，浇注温度1621℃，使用φ35mm水口，功率513kw浇注了7min，之后326kw浇注4min完毕。浇注开始后2分钟左右，溜槽液位高度达到181mm，液位高度维持181mm共计7min30s后，人为干预降低液位至64mm，持续浇注2min30s，坩埚内钢液全部注入锭模，浇注结束。（溜槽高度是250mm）。浇注结束后冷却12h脱模。
29.下表5为冶炼结束后产品成分。
30.表5 实施例2产品成分表本发明能够改进现有技术的不足，实现s、cr等关键元素的准确控制，实现c、p等有害元素的极低含量控制，制备出纯净度高合金材料。