Способ получения слитков исходного сплава для производства аморфных материалов

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению слитков исходного сплава, преимущественно на основе кобальта и железа в вакуумной индукционной печи для производства аморфных лент с использованием кварцевых тиглей. Способ включает: расплавление основной шихты, введение легирующих элементов, полное расплавление, охлаждение до температуры разливки и разливку сверху в неохлажденную изложницу. Время разливки и последующего охлаждения сплава в изложнице устанавливают из расчета 0,1-0,2 и 5-7,5 мин соответственно на 1 кг массы сплава. Изобретение позволяет снизить напряжения заготовки из исходного сплава на основе кобальта и, как следствие этого, увеличить скорость расплавления заготовок в кварцевых тиглях с 150 до 450 С/мин, а расход кварцевых тиглей снизить на 25%. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению слитков исходного сплава, преимущественно на основе кобальта и железа в вакуумной индукционной печи для производства аморфных лент с использованием кварцевых тиглей.

Известен способ получения слитков исходного сплава для производства аморфных лент (см. Сборник научных трудов под редакцией Б. Кантора. Быстрозакаленные металлы.-М.: Металлургия, 1983 г., с. 424. Патент Япония №52-81010 от 07.07.77 г., Заявка ФРГ №3530899, опуб. 31.07.86 г.), по которому получение слитков исходного сплава для производства аморфных лент проводят в среде инертных газов аргона или азота.

Основным недостатком такого способа является наличие давления над расплавом, которое затрудняет выход продуктов глубинного раскисления на поверхность расплава и переходу их в шлак.

Оставшиеся в слитках включения окислов при расплавлении заготовок из таких слитков в кварцевом тигле при подаче жидкого металла на перемещающуюся закалочную поверхность засоряют выходное отверстие канала тигля, что приводит к прекращению процесса получения аморфной ленты.

Наиболее близким по технологической сущности к заявляемому объекту является способ получения исходного сплава в вакуумной индукционной печи (см. Д.И.Габрилян. Прецизионные сплавы. - М.: Металлургия 1972 г., с.63-73, рис. 21 а), включающий расплавление основной шихты, введение легирующих элементов, полное расплавление компонентов, охлаждение до температуры разливки и разливку сверху в неохлажденную изложницу.

Основными недостатками данного способа являются:

- При разливке жидкого металла непосредственно в изложницу из-за быстрого ее заполнения возникает значительный градиент температур между изложницей и жидким металлом, который приводит к появлению высоких термических напряжений в слитках. Заготовки сплава из таких слитков при быстром нагревании растрескиваются и разрушают кварцевый тигель.

- Нерегулируемое время охлаждения изложницы с выплавленным сплавом может быть причиной возникновения дополнительных напряжений в слитках, так как при быстром извлечении их из изложницы происходит резкое охлаждение сплава.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение напряжений при получении исходных сплавов для производства аморфных лент и, как следствие, увеличение скорости нагревания заготовок в кварцевых тиглях при получении из них аморфных лент, повышение производительности процесса и снижения расхода кварцевых тиглей.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, достигается тем, что время разливки сплава и последующего его охлаждения в изложнице устанавливают из расчета 0,1-0,2 и 5-7,5 мин соответственно на 1 кг массы сплава.

Снижение напряжений в слитках обеспечивается благодаря уменьшению перепада температур между изложницей и расплавом при разливке сплава и снижения перепада температур между слитками и атмосферой воздуха при извлечении их из изложницы. Это возможно благодаря тому, что при медленном охлаждении в сплаве происходит атомное перераспределение, в результате которого атомы различных компонентов занимают определенное положение в решетке образовавшихся металлоидов. Благодаря этому при переходе заготовок такого сплава из упорядочного (твердого) в неупорядочное (жидкое) состояние обеспечивается уменьшение термических напряжений в слитках.

Снижение напряжений в слитках позволило на операции расплавления в кварцевом тигле устранить их растрескивание и разрушение кварцевых тиглей, а скорость расплавления заготовок увеличить со 150 до 450°С/мин по сравнению с аналогом.

В результате, предложенный способ позволяет увеличить производительность процесса получения аморфных лент за счет сокращения времени расплавления заготовок исходного сплава и на 25% снизить расход кварцевых тиглей.

Увеличение времени разливки расплава более 0,2 мин и последующего охлаждения сплава в изложнице более 7,5 мин на 1 кг массы сплава практически не оказывает влияния на дальнейшее уменьшение напряжений в слитках, но приводит к снижению производительности процесса.

Уменьшение продолжительности разливки расплава менее 0,1 мин и последующего охлаждения сплава в изложнице менее 5 мин на 1 кг массы сплава приводит к увеличению напряжений в слитках. Заготовки для аморфных лент из таких слитков при быстром нагревании в кварцевом тигле (>150°С/мин) растрескиваются и разрушают тигли.

Ниже приводится конкретный пример осуществления данного способа при получении исходного сплава на основе кобальта, используемого при производстве аморфных лент.

Выплавку исходного сплава на основе кобальта марки типа АМАГ (Ni-11%; Si-8%; Cr-1,5%; Fe-5%; B-2,5%; остальное Со, в вес.%) с общей массой шихты 5,8 кг проводили в вакуумной индукционной печи в тигле из алунда объемом 800 см3. Для регулирования продолжительности разливки жидкого металла использовали воронки из шамотного кирпича с отверстиями различного диаметра. Полученный расплав разливали при температуре 1070°С в чугунные неохлажденные изложницы, позволяющие получать слитки в виде стержней диаметром 19-20 мм и длиной 265 мм. При этом время разливки слитков и охлаждение их в изложнице проводили в интервале 0,06-0,24 мин и 3,0-9,5 мин соответственно на 1 кг массы сплава.

Одновременно были выплавлены слитки того же состава по способу-прототипу. При этом скорость разливки сплава составляла 0,04 мин/кг, а охлаждение слитков в изложнице проводили в течение 6,9 мин/кг (КТД 01200.00051 - Процесс изготовления лент аморфных из магнитомягких сплавов).

Из полученных слитков делали заготовки массой 290 г. Эти заготовки помещали в кварцевые тигли, нагревали высокочастотным индуктором с различной скоростью нагрева до полного расплавления, создавали избыточное давление аргона над расплавом, за счет которого расплавленный металл через калибровочное отверстие в кварцевом тигле попадал на быстро вращающееся металлическое колесо и превращался в аморфную ленту. Полученные результаты представлены в таблице.

Из таблицы следует, что заготовки из исходного сплава на основе кобальта, полученные заявленным способом, имеют низкие наряжения, что позволило на операции расплавления в кварцевом тигле устранить их растрескивание и разрушение кварцевых тиглей, а скорость расплавления заготовок увеличить со 150 до 450°С/мин по сравнению с аналогом.

В результате, предложенный способ позволяет увеличить производительность процесса получения аморфных лент за счет сокращения времени расплавления заготовок исходного сплава и на 25% снизить расход кварцевых тиглей.

Формула изобретения

Способ получения исходного сплава для производства аморфных лент на основе, преимущественно кобальта и железа, путем плавления в вакуумной индукционной печи, включающий расплавление основной шихты, введение легирующих элементов, полное расплавление, охлаждение до температуры разливки и разливку сверху в неохлажденную изложницу, отличающийся тем, что время разливки и последующего охлаждения сплава в изложнице устанавливают из расчета 0,1-0,2 и 5-7,5 мин соответственно на 1 кг массы сплава.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к идентификационным меткам и маркерам, которые могут быть использованы в качестве устройств, обеспечивающих идентификацию товара или изделий

Изобретение относится к металлургии аморфных прецизионных сплавов на основе никеля, которые могут применяться для изготовления высокопрочных лент, волокон и микропроводов с большим коэффициентом тензочувствительности

Изобретение относится к области металлургии, а именно к магнитомягким сплавам на основе кобальта с низкой остаточной магнитной индукцией

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в производстве высокочастотных трансформаторов

Изобретение относится к металлургии, в частности к магнитомягким аморфным сплавам, и может быть использовано в электротехнических устройствах, например в магнитопроводах и высокочастотных трансформаторах

Изобретение относится к магнитомягким аморфным сплавам на основе кобальта с магнитострикцией, близкой к нулю
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению феррониобия из пятиокиси ниобия

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству ферросплавов углетермическим восстановлением

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве ферросплавов
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству металлического марганца в две ступени
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению железомагниевых сплавов на основе кремния, предназначенных для модифицирования чугунов
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению железо-магниевых сплавов на основе кремния, предназначенных для модифицирования чугунов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству лигатуры, содержащей титан, кремний и железо

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке феррохрома, и может быть использовано при получении из хромитового сырья высокоуглеродистого и передельного феррохрома

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии производства кремния карботермическим восстановлением из окускованной шихты

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при производстве ферросплавов

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке хромсодержащих материалов восстановительной плавкой в рудовосстановительных электропечах, может быть использовано для переработки бедных отечественных хромовых руд и некондиционной мелочи богатых хромовых руд

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к шихте для выплавки ферросплавов, применяемых для комплексного раскисления стали, и может быть использовано для получения сплава ферросиликоалюминия и переработки техногенных отходов
Изобретение относится к металлургии и предназначено для получения сплава для раскисления и легирования стали и чугуна

Изобретение относится к области литейного производства и металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к способам получения ферросплавов
Наверх