專利名稱：一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體地說是一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法。
背景技術(shù)：
鐵鉻鈷磁性材料主要應(yīng)用于航天飛行器的陀螺儀，音響，精密儀器儀表，電機(jī)工程，計算機(jī)磁分離，永磁電機(jī)，人造衛(wèi)星及雷達(dá)的行波器和環(huán)形器等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展對磁性材料的矯頑力和磁能積性能要求越來越高。目前生產(chǎn)高性能磁性材料Fe-Cr-CO的方法有過主以下三種1.粉末冶金生產(chǎn)。2.普通熔鑄法生產(chǎn)。3.變形永磁合金Fe-Cr-CO是通過真空感應(yīng)冶煉，然后進(jìn)行鍛造，軋制，熱處理，沖壓等工藝進(jìn)行生產(chǎn)。
粉末冶金生產(chǎn)Fe-Cr-CO合金的磁性能可以與鑄造合金的AlNiCo相媲美，該方法的生產(chǎn)出來的材料具有合金晶粒細(xì)小，沒有鑄造缺陷，磁性均勻等優(yōu)點(diǎn)，但是此工藝的缺點(diǎn)是由于流程復(fù)雜，設(shè)備要求較高，此工藝還失去了 Fe-Cr-CO具有的可加工性能的優(yōu)勢，而且生產(chǎn)的材料在磁性能方面沒有特別的優(yōu)異性能。普通熔鑄生產(chǎn)的Fe-Cr-CO磁性材料由于具有氣孔、粘砂、夾砂、砂眼、脹砂、冷隔、澆不足等鑄造缺陷，隨著市場的發(fā)展，磁性材料的外形越來越異型化，普通熔鑄方法生產(chǎn)Fe-Cr-CO的性能已不能滿足異型化的要求。真空感應(yīng)熔煉變形永磁合金Fe-Cr-CO具有的優(yōu)點(diǎn)廉價，易于加工，矯頑力和磁能積高，通過鍛造可以使晶粒度變小，切除帶有氣孔等鑄造缺陷的部分，得到大力發(fā)展，此合金是經(jīng)真空感應(yīng)熔煉，鍛造，軋制，沖壓，熱處理等工藝制備，可以滿足市場對性能所需，而且后續(xù)的鍛造，軋制，熱處理以及沖壓技術(shù)的成熟，能滿足市場越來越大的需求量，是目前生產(chǎn)磁性材料的主要方法。真空感應(yīng)熔煉變形永磁合金Fe-Cr-CO的缺點(diǎn)在于真空感應(yīng)熔煉的氮元素和氧元素含量還是比較高，限制了磁材料的性能。真空感應(yīng)冶金的反應(yīng)界面小和冶金動力學(xué)不足，生產(chǎn)出來的材料潔凈度不高，主要表現(xiàn)在氣體含量比較高，特別是氮?dú)鈱Υ判圆牧系挠绊?，解決氮?dú)夂扛呔统蔀槟壳按斯に嚨耐黄泣c(diǎn)。目前通過原材料控制P，S，As, Pb等元素，可以來降低這些元素對潔凈度的影響，但是氮元素和氧元素的去除受于反應(yīng)界面小和冶金傳輸不足的限制，氮元素和氧元素遠(yuǎn)不能達(dá)到冶金熱力學(xué)的理論值。一般的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出來合金的氧元素大部分都是在50ppm，氮元素含量都是在70ppm，高矯頑力和高磁能積對氮元素和氧元素的要求在30ppm以下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決真空感應(yīng)冶金的反應(yīng)界面小和冶金動力學(xué)不足的問題，提出一種可以使變形永磁合金Fe-Cr-CO材料的氮元素和氧元素達(dá)到IOppm以下的真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，由于氬氣是惰性氣體，氬氣分子在鋼水中形成局部真空，氮元素和氬氣一起脫離鋼水，這樣可以擴(kuò)大氮元素脫離鋼水速率，化學(xué)反應(yīng)N—N2和O一02，提升材料的潔凈度，同時由于氬氣的攪拌對鋼液的攪拌使材料的成分更加均勻，從而提高磁性材料的矯頑力和磁能積性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，包括以下步驟
I)選用純鐵、金屬鉻、金屬鈷、金屬鑰、石墨電極塊，金屬硅，海綿鈦，金屬鋯。2)將占純鐵總重35%_45%的純鐵，裝在真空感應(yīng)爐坩堝底部，依次裝入金屬鉻和鈷，裝完鈷以后裝入金屬鑰，最后裝入其余純鐵，海綿鈦以及金屬鋯和金屬硅置于合金加料倉；
3)將熔煉室抽真空到0.ripa后，開始低功率進(jìn)行升溫，逐漸升溫至上述金屬熔點(diǎn)1540°C，熔化期時間在I. 5小時以上；
4)將溫度提高到高于熔點(diǎn)150°C_200°C，同時測量真空度，真空度到達(dá)0. Ipa-Ipa時進(jìn) 行底吹氬氣20min 30min，底吹氬的時間段為熔化期結(jié)束到精煉期前；
5)底吹氬氣完成以后進(jìn)行電磁攪拌，攪拌時間為至少5分鐘，攪拌完成后測溫，溫度低于精煉溫度需提溫，高于精煉溫度則降溫，然后進(jìn)行15-20分鐘的精煉，精煉溫度為1600°C 1650°C，精煉期合金加料順序參考物質(zhì)氧化性、還原性、飽和蒸汽壓性質(zhì)加入，精煉完成后進(jìn)行至少5分鐘的單向攪拌，最后澆注成型。上述純鐵雜質(zhì)含量< 1%，氧元素含量< 200ppm,氮元素含量< 150ppm。上述金屬鉻中鉻含量大于99. 99%,氮兀素含量< 260ppm。上述金屬鈷其中鈷含量大于99. 99%。上述合金元素海綿鈦中鈦含量大于99. 99%。上述磁性材料為2J84、2J85、2J85A 或 2J83。上述氬氣的溫度為1600°C 1650°C，壓力為0. 5Mpa IMpa。上述真空感應(yīng)爐坩堝底部安裝一個彌散孔狀的耐火材料，該耐火材料具有高耐火度，氣體可以通過、合金鋼液不能通過的特征，外部氬氣通過此耐火材料彌散孔到達(dá)坩堝底部進(jìn)行噴吹。上述耐火材料優(yōu)選高純氧化鎂。有益效果本發(fā)明技術(shù)可以使變形永磁合金Fe-Cr-CO材料的氮元素和氧元素達(dá)到IOppm以下，由于氬氣是惰性氣體，氬氣分子在鋼水中形成局部真空，氮元素和氬氣一起脫離鋼水，這樣可以擴(kuò)大氮元素脫離鋼水速率，化學(xué)反應(yīng)N一N2和O一02，提升材料的潔凈度，同時由于氬氣的攪拌對鋼液的攪拌使材料的成分更加均勻，從而提高磁性材料的矯頑力和磁能積性能，鐵鉻鈷磁性材料的矯頑力從目前的52KA. m提高到70KA. m,磁能積從目前的40kj. m3提高到48kj. m3。


圖I為本發(fā)明熔煉室結(jié)構(gòu)示意圖，圖中I為熔煉室，2為耐火材料，3為底吹氬氣管，4為氬氣在熔液中形成的局部真空。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)例一真空感應(yīng)底吹氬冶煉精密合金鐵鉻鈷材料(2J84)，配料化學(xué)成分和配料重量為
權(quán)利要求
1.一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，其特征在于包括以下步驟 1)選用純鐵、金屬鉻、金屬鈷、金屬鑰、石墨電極塊，金屬硅，海綿鈦，金屬鋯； 2)將占純鐵總重35%-45%的純鐵，裝在真空感應(yīng)爐坩堝底部，依次裝入金屬鉻和鈷，裝完鈷以后裝入金屬鑰，最后裝入其余純鐵，海綿鈦以及金屬鋯和金屬硅置于合金加料倉； 3)將熔煉室抽真空到0.ripa后，開始低功率進(jìn)行升溫，逐漸升溫至上述金屬熔點(diǎn)1540°C，熔化期時間在I. 5小時以上； 4)將溫度提高到高于熔點(diǎn)150°C_200°C，同時測量真空度，真空度到達(dá)0. Ipa-Ipa時進(jìn)行底吹氬氣20min 30min，底吹氬的時間段為熔化期結(jié)束到精煉期前； 5)底吹氬氣完成以后進(jìn)行電磁攪拌，攪拌時間為至少5分鐘，攪拌完成后測溫，溫度低于精煉溫度需提溫，高于精煉溫度則降溫，然后進(jìn)行15-20分鐘的精煉，精煉溫度為1600°C 1650°C，精煉期合金加料順序參考物質(zhì)氧化性、還原性、飽和蒸汽壓性質(zhì)加入，精煉完成后進(jìn)行至少5分鐘的單向攪拌，最后澆注成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，其特征在于所述純鐵雜質(zhì)含量< 1%，氧元素含量< 200ppm,氮元素含量< 150ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，其特征在于所述金屬鉻中鉻含量大于99. 99%,氮兀素含量< 260ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，其特征在于所述金屬鈷其中鈷含量大于99. 99%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，其特征在于所述合金元素海綿鈦中鈦含量大于99. 99%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，其特征在于所述磁性材料為2J84、2J85、2J85A或2J83。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，其特征在于所述氬氣的溫度為1600°C 1650°C，壓力為0. 5Mpa IMpa。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，其特征在于所述真空感應(yīng)爐坩堝底部安裝一個彌散孔狀的耐火材料，該耐火材料具有高耐火度，氣體可以通過、合金鋼液不能通過的特征，外部氬氣通過此耐火材料彌散孔到達(dá)坩堝底部進(jìn)行噴吹。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，其特征在于所述耐火材料為高純氧化鎂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種真空感應(yīng)底吹氬冶煉高性能磁性材料的方法，包括配料、熔煉、底吹氬氣、精煉、合金化、單向攪拌，最后澆注。本發(fā)明技術(shù)可以使變形永磁合金Fe-Cr-CO材料的氮元素和氧元素達(dá)到10ppm以下，由于氬氣是惰性氣體，氬氣分子在鋼水中形成局部真空，氮元素和氬氣一起脫離鋼水，這樣可以擴(kuò)大氮元素脫離鋼水速率，化學(xué)反應(yīng)N—N2和O—O2,提升材料的潔凈度，同時由于氬氣的攪拌對鋼液的攪拌使材料的成分更加均勻，從而提高磁性材料的矯頑力和磁能積性能，鐵鉻鈷磁性材料的矯頑力從目前的52KA.m提高到70KA.m，磁能積從目前的40kj.m3提高到48kj.m3。
文檔編號C21C7/072GK102703794SQ20121020378
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者王守都, 馬步洋 申請人:江蘇美特林科特殊合金有限公司