高纯度硼铁合金、铁基非晶态合金用母合金和铁基非晶态合金的制造方法技术

本发明专利技术提供了不使用昂贵的电解铁，以廉价的大批量生产的钢作铁源制造高纯度硼铁合金，并以此为原料制造具有优良性能的铁基非晶态合金用母合金和铁基非晶态合金的方法；以用转炉或电炉获得的Ａｌ≤０．０３质量％的大批量生产的钢作铁源而获得高纯度硼铁合金的制造法；在获得的硼铁合金中加入稀释铁源和辅助原料以调整成分而获得的母合金的制造法。并且还提供了优选用转炉或电炉获得的Ａｌ≤０．０６质量％的大批量生产的钢作为稀释铁源，用急冷凝固法将获得的母合金的金属熔液急冷凝固进行铸造的铁基非晶态合金的制造方法。本发明专利技术以具有合适的Ａｌ含量的大批量生产的钢作为硼铁合金用的铁源和母合金用的稀释铁源，能够低成本地制造高磁通密度而且低铁损的磁性能优良的铁心用的铁基非晶态合金薄带。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及被用作非晶态合金原料等的高纯度硼铁合金的制造方法、使用该硼铁合金的铁基非晶态合金用母合金的制造方法以及使用该母合金的铁基非晶态合金的制造方法。这些非晶态合金可以采用单辊法、双轧辊法使母合金从熔融状态急冷凝固来制造。这些方法是将熔融金属从喷嘴等喷射到高速旋转的金属滚筒的外圆周面上，使之急速地凝固，铸造成薄带或细丝。母合金是成分调整为非晶态合金的组成的合金。上述那样的铁基非晶态合金是通过配合硼铁合金、稀释铁源和Si、C等的辅助原料，调整成分来制造的。由于母合金中如果含有杂质，急冷凝固时，不能稳定地形成非晶态，得不到优良性能等理由，所以母合金的原料都使用高纯度原料，稀释铁源使用电解铁。硼铁合金一直是以氧化硼、硼酸等的硼源，铁源以及焦炭、木炭、细粉炭等碳系还原剂为原料，用电炉等熔融还原炉制造的。高纯度硼铁合金的铁源一直使用电解铁。铁基非晶态合金的B含量为数质量％，关于母合金的制造，有人提出了两种方法，一种方法是将用电炉法获得的B含量为10质量％以上的硼铁合金进行稀释的方法，另一种方法是对使用竖炉或铁水包精炼获得的B含量为数质量％的硼铁合金的成分进行微调的方法。现实中是采用前一种方法。其主要理由在于，前一种方法B的利用率高，成本低，另外，进一步提高B含量，会降低C含量。C在硼铁合金中的溶解度与B含量是反相关的关系，B含量降低时，C的溶解度上升。因此，当C作为杂质而有害时，提高B含量是有效的手段。在特开昭59-232250号公报中公开了上述反相关关系和B含量≥10质量％、C含量≤0.5质量％的硼铁合金可进行商业性生产的内容。但是，在用电炉法制造硼铁合金的情况下，存在B含量高和单位电耗高的问题。进一步，在特开昭59-126732号公报中公开了用氧气向硼铁合金熔液中鼓泡来降低C含量的方法。然而，B也被氧气氧化，B的利用率随之降低。这是该方法存在的问题。此外，作为低Al的高纯度硼铁合金的制造方法，用电炉获得B浓度为10-20质量％的硼铁合金的方法已在特开昭59-232250号公报和特开昭60-103151号公报中公开。但是，在作为铁源使用铁屑的情况下，由于铁屑中所含的Al浓度不稳定，所以Al保证值＜0.20质量％。因此，以往商业上获得的低Al的高纯度硼铁合金由于要求Al保证值＜0.025质量％，故用电解铁作铁源，所以价格昂贵。为了低成本得到铁基非晶态合金用的硼铁合金，已经公开了B浓度虽低，但不使用电炉的熔融还原法来制造的方法。在特开昭58-77509号公报中公开了用竖炉将铁矿石和氧化硼同时还原来获得B浓度为数质量％的硼铁合金的方法。在特开昭58-197252号公报中公开了用铁水包精炼炉将氧化硼和还原剂一起添加入钢水中，还原氧化硼来获得B浓度为数质量％的硼铁合金的方法。但是，使用这些的方法时，未还原的氧化硼残留在炉渣中，B的利用率低；而氧化硼是比较昂贵的原料，故使用这些方法反而提高了成本。另外，由于近年来对环境的保护规定更加严格化，处理含B的炉渣需要高额的费用，故这些方法越来越变成高成本的方法。这些方法被认为对降低Al含量有作用，但是达不到当初设想的低成本化的目的。因此，这些方法目前尚不能进行商业应用。另一方面，当前大批量生产的钢由于生产率高、成本低，经过连续铸造工艺即能制造出来。在连续铸钢工艺中，为了抑制气体的发生，制造镇静钢。在大批量生产的钢中，一般采用Al作脱氧剂，因而钢中含有相当程度的Al。因此，认为大批量生产的钢不能用于铁基非晶态合金用的母合金和作为其原料的高纯度硼铁合金的铁源。然而，在一部分大批量生产的钢中，将Si、Mn等用作脱氧剂，另外，随着精炼技术的进步，用Al脱氧也能大批量地生产出Al含量低的钢。在特开平9-263914号公报、特开2001-279387号公报中公开了不用价格昂贵的电解铁，而将经过普通的炼钢工艺得到的钢作为稀释铁源的价格低的母合金的制造方法。即，作为杂质，用质量％表示，含有P0.008-0.1％、Mn0.15-0.5％、S0.004-0.05％时，由于该微量的P的存在，即便Mn和S的含量达到这种程度，铸造出来的薄带的性能也不会产生劣化。另外，特开2002-220646号公报中公开了铁基非晶态合金薄带的制造方法，这种方法虽然以铸造后的薄带作为目标，但是通过在有限的组成范围内积极地加入特定范围的P，即使在退火中铁心各部位产生温度不均匀，也能在大的温度范围内发挥波动小的优良的磁性能。这种合金也能容许上述程度的Mn和S，也能以普通的钢作为稀释铁源。此外，本专利技术特别是提供在作为含P、具有优良磁性能的铁基非晶态合金的原料等使用的硼铁合金中，不使用昂贵的电解铁，而使用廉价的大批量生产的钢作铁源，并且能够稳定地供应的方法。本专利技术的要点如下。(1)高纯度硼铁合金的制造方法，该方法是将硼源、铁源和碳系还原剂装入熔融还原炉以制造硼铁合金的方法，其特征在于，所说铁源是用精炼炉获得的钢，该钢的Al含量为0.03质量％或以下。(2)如上述(1)项所述的高纯度硼铁合金的制造方法，其特征在于，上述的熔融还原炉为电炉。(3)铁基非晶态合金用母合金的制造方法，其特征在于，向根据上述(1)或(2)项所述的方法制造的高纯度硼铁合金中加入稀释铁源和辅助原料。(4)如上述(3)项所述的铁基非晶态合金用母合金的制造方法，其特征在于，上述稀释铁源是用精炼炉获得的钢，该钢的Al含量为0.006质量％或以下。(5)铁基非晶态合金的制造方法，其特征在于，通过使用急冷凝固法将根据(3)或(4)所述的方法制造的铁基非晶态合金原料的金属熔液急冷凝固来制造。(6)高纯度硼铁合金，其特征在于，含有P0.02质量％或以上、Al0.03质量％或以下，剩余部分由Fe、B和不可避免的杂质组成。(7)如上述(6)项所述的高纯度硼铁合金，其中含有0.03质量％或以下的Ti。(8)高纯度硼铁合金的制造方法，该方法是将硼源、铁源和碳系还原剂装入熔融还原炉以制造硼铁合金的方法，其特征在于，所说铁源是用精炼炉获得的钢，该钢为含0.01质量％或以上的P和0.03质量％或以下的Al的钢。(9)如上述(8)项所述的高纯度硼铁合金的制造方法，其中所说的钢含0.03质量％或以下的Ti。(10)一种高纯度硼铁合金的制造方法，其特征在于，用熔融还原炉制造硼铁合金后，在金属熔液温度为1600℃或以上的条件下向上述硼铁合金的金属熔液中吹氧气进行脱碳。(11)如上述(10)项所述的高纯度硼铁合金的制造方法，其特征在于，上述金属熔液是通过将硼源、铁源和碳系还原剂装入电炉中进行熔融还原而获得的金属熔液。(12)如上述(10)项所述的高纯度硼铁合金的制造方法，其特征在于，上述金属熔液是通过将硼源、铁源和碳系还原剂装入电炉中进行熔融还原，再将熔融还原后固化的硼铁合金熔融而获得的金属熔液。(13)如上述(11)或(12)项所述的高纯度硼铁合金的制造方法，其特征在于，上述金属熔液中的B含量为10质量％或以下。(14)如上述(11)-(13)的任一项所述的高纯度硼铁合金的制造方法，其特征在于，上述铁源是用精炼炉获得的钢，该钢的Al含量为0.03质量％或以下。(15)铁基非晶态合金用母合金的制造方法，其特征在于，通过向根据上述(10)-(14)的任一项所述的方法制造的高纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯度硼铁合金的制造方法，该方法是将硼源、铁源和碳系还原剂装入熔融还原炉以制造硼铁合金的方法，其特征在于，所说铁源是用精炼炉获得的钢，该钢的Ａｌ含量为０．０３质量％或以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：竹内顺，佐藤有一，坂本广明，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]