● 摘要
针对非晶合金真空感应熔炼过程中出现的成本较高的问题，进行了生产工艺的改进和研究。在线生产中，把感应熔炼后合金液注入钢包中再进行喷带操作，合金液在钢包中停留的时间达35min。本实验采用10㎏中频感应炉在非真空环境下熔炼Fe-5.3Si-2.96B合金，模拟在线生产过程，使全熔后的合金液在熔渣保护作用下在坩埚中保持40min。为了避免合金液的氧化问题，比较有效的措施是选择合适的保护渣。本文在熔渣反应热力学、渣系组分选择的基础上进行了熔渣保护熔炼工艺的系统试验研究，利用光学显微镜、扫描电镜及能谱等手段分析了不同工艺下合金中的夹杂物情况，分析夹杂物去除机理，并且与现有合金-非晶在线生产喷带前合金及喷带35min后钢包残余钢液合金进行比较，结果表明，采用非真空感应熔炼熔渣保护熔炼非晶合金具有经济上和工艺上的可行性。实验结果如下：1）定量金相分析表明，采用本研究提出的熔渣进行非真空感应熔炼，合金中的夹杂含量比现有真空熔炼合金少得多，一般不超过1%。这说明采用熔渣保护感应熔炼，不仅可以解决生产成本过高的问题，也可达到降低夹杂物含量的目的，具有经济上和工艺上的可行性。2）采用不同性质坩埚熔炼的对比研究表明，碱性坩埚熔炼的合金中夹杂物普遍少于酸性坩埚熔炼的合金。在所用工艺中，2#和3#熔剂除渣效果最好。对现有合金进行渣洗处理后，合金中夹杂明显减少。对熔渣进行化学成分分析，结果显示熔渣中确实含有元素Fe和Si；进行XRD物相分析，检测出Fe或Si的氧化物相，说明Fe和Si的氧化物确实被熔渣吸收。其除杂的机制是石灰与酸性氧化硅的化合作用和氯化物的吸附作用。3）EDS能谱成份分析结果表明，无论是采用非真空感应熔炼的合金，还是现有合金，夹杂物均含有元素Fe、Si和O，其中Fe含量较高，质量分数达到70%，而只含有微量Si。合金中的夹杂主要以Fe的氧化物形式存在。对净化效果较好的合金进行化学成分分析，熔炼过程中由于Si的烧损严重，其含量降低，而元素Fe的相对含量提高。熔体中的夹杂应主要以Si的氧化物形式存在。这说明了在熔炼过程生成的SiO2夹杂随着熔炼的进行不断的被除去，合金被净化。