工艺操作要点：中频感应炉冶炼铁镍系软磁合金

铁镍系软磁合金大部分采用真空感应炉冶炼法生产。随着国产电解镍和纯铁质量的提高，加上感应炉冶炼工艺的进步，采用中频感应炉，或与电渣重熔组成双联工艺，都是可供采用的经济适用的生产铁镍系软磁合金的工艺方法。为了保证合金的冶金质量，感应炉冶炼时应当注意以下操作要点。

1.炉料的选择和返回料的利用

感应炉冶炼的选料原则，与真空感应炉冶炼用料的要求相似，要重点控制杂质元素的含量。其中着重控制由炉料带入的碳量，因为感应炉冶炼无降碳功能，炉料含碳量越低越有利。

感应炉冶炼可以充分利用本钢种返回料，对贵重镍资源的利用和降低成本具有重要的意义。通常为了不影响合金的冶金质量，返回料的配入比例应控制在30%～40%为最佳。

总之，表17-12和表17-14中所列的原料纯铁和合金原料，均适用于中频感应炉冶炼铁镍系软磁合金。

2.感应炉冶炼铁镍合金的配料

通过配料计算要平衡的由原材料带入的杂质元素C、P、S、O、Al等是否合适，超标的元素能否去除。保证冶炼最终获得合格产品。

表17-18列出中频感应炉冶炼1J79铁镍系软磁合金100kg配料。从配料平衡结果可以作出以下说明：

1）选用的原材料合适。由原材料带入的杂质元素C、P、S、Al均低于配料控制含量，只有O含量高于控制含量。

表17-18 中频感应炉冶炼1J79铁镍系软磁合金100kg配料

① 此行数据为钢的化学成分。

② 此行数据为计算配料的化学成分。

2）炉料带入的氧含量与成品合金含量的关系。在大气下加热和熔化炉料时，熔清后钢液含氧量会显著升高。通常冶炼1J79合金时，炉料带入的氧量在0᥊0025%～0᥊0040%（质量分数，下同），熔清后会达到0᥊040%～0᥊060%，个别情况下能达到0᥊080%。但是，经脱氧后，成品含氧量降低到0᥊0020%～0᥊0025%。

3）成品杂质元素含量的预测。含碳量比配料含量增加约0᥊005%（质量分数，下同），预计达到0᥊018%；含磷量会增加0᥊010%，达到0᥊014%；含硫量应保持在0᥊010%；含氧量应不大于0᥊0030%；残铝量增至0᥊050%。其他硅、锰含量均能达标。(www.xing528.com)

3.冶炼过程合金的脱氧工艺

氧是铁镍合金中危害最大的杂质元素，主要是降低磁性能，增大矫顽力。降低合金含氧量的主要措施有：选用低含氧量炉料，减少带入的氧量；保证炉料熔化顺利，减少自大气吸收的氧量；强化合金脱氧制度，降低合金中的氧量。这些措施中后者最为重要。

冶炼铁镍系软磁合金应当采用由扩散脱氧和沉淀脱氧组合的综合脱氧工艺。表17-19列出了中频感应炉冶炼铁镍合金1J79的脱氧工艺及其效果。试验结果表明：采用铝石灰扩散脱氧和硅钙、镍镁合金沉淀脱氧的组合，具有最佳的脱氧效果。这一最佳组合使合金的含氧量最低为0᥊0020%（质量分数，下同）；夹杂物总含量最少为0᥊0015%；合金的矫顽力最低为1᥊2A/m。

表17-19 中频感应炉冶炼铁镍合金1J79的脱氧工艺及其效果

注：表中百分含量均为质量分数。

① Ca=0᥊025%，以硅钙合金形式加入；Mg=0᥊05%，以含Mg=10%的镍镁合金形式加入。

这个最佳的综合脱氧工艺，长期以来应用于感应炉冶炼铁镍系软磁合金的生产中。近期国内冶金工作者进行了新的试验，将上述脱氧工艺中，终脱氧用硅钙合金改为硅钙钡合金，也取得了良好的效果。该试验是在0᥊5t中频感应炉中冶炼1JHA1铁镍系软磁合金。试验合金含氧量（质量分数）达到0᥊0028%～0᥊0043%，合金的磁性能与真空感应炉生产的合金品质相当。

总之，采用扩散脱氧和沉淀脱氧组合的综合脱氧工艺，是在非真空冶炼条件下生产铁镍软磁合金的最佳脱氧工艺。

4.铁镍合金脱氧工艺的改进

对上述铁镍合金脱氧工艺中的扩散脱氧提出了改进建议。表17-20列出冶炼1J79合金时四种脱氧工艺的脱氧率（在35%～61%）。如果将原试验时使用的炉渣CaO=75%（质量分数，下同）、CaF₂=25%（熔点1362℃），改为CaO=40%、CaF₂=50%、Al₂O₃=10%（熔点1280～1300℃），会使渣的熔点降低，流动性增大；同时将坩埚材料由镁砂更换为铝镁尖晶石，会更加有利于合金的扩散脱氧，达到提高其脱氧效果的目的。

表17-20 冶炼1J79合金时四种脱氧工艺的脱氧率