[发明专利]Fe-Mn合金电渣重熔锭成分及表面质量的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，更具体地讲，涉及一种功能阻尼材料Fe-Mn合金电渣重熔锭成分及表面质量的控制方法。

背景技术

随着现代工业的迅速发展，振动和噪声的危害日益显著，振动部件的振动不仅是噪声源，同时还是造成部件损坏和机构失效的重要原因。为了减振和降噪，最重要的就是控制振动源的振动。用减振合金制造的振源构件能在短时间内将振动振幅降低下来，大大减少振动造成的危害。Fe-Mn合金作为减振功能材料，它以高强度、低成本、较大应变下具有高阻尼的特点，有着非常广阔的应用前景。

众所周知，锰的蒸气压较高，锰在真空感应熔炼过程中不可避免地存在着挥发损失，有资料显示：在炉料中配入5wt％的Mn，当炉内压力降为100Pa时，只要经过30min，Mn含量就会降到0.2～0.35wt％。在熔融并冶炼Fe-Mn合金液时，其中的主要元素为Fe和Mn，根据多组元活度及相互影响的特点可知，铁的挥发损失相对于锰的挥发量可以忽略不计，因此如何在冶炼Fe-Mn合金液时最大限度的减小锰的挥发并控制成分是控制Fe-Mn合金电渣重熔锭成分的关键。

电渣重熔的优点之一是可获得纯净度较高的重熔锭和光滑的重熔锭表面，这是其它熔炼方法无法媲美的。但是，当电渣重熔设备结构不合理或电渣重熔的工艺参数制定不合理时，重熔锭也会产生表面质量问题，常见的有：电渣锭下部渣沟、电渣锭表面渣疤、电渣锭表面击穿缺陷、电渣锭表面针孔及皮下气泡等。

因此，需要寻找一种能够从根本上控制功能阻尼材料Fe-Mn合金电渣重熔锭成分及表面质量的有效方法，进而获得符合要求的Fe-Mn合金产品。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述技术问题中的一个或多个。

本发明的目的在于提供一种能够有效控制功能阻尼材料Fe-Mn合金电渣重熔锭成分及表面质量的方法，以获得成分和表面质量均符合要求的Fe-Mn合金产品。

为了实现上述目的，本发明公开了一种Fe-Mn合金电渣重熔锭成分及表面质量的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：a)采用真空感应炉熔炼Fe-Mn合金液：加入纯铁后进入熔化期，控制熔化期的熔炼温度为1520～1540℃；待纯铁全部熔化后进入精练期，控制精炼温度为1520～1540℃、真空度≤2Pa、搅拌时间＞20min、精炼时间＞20min，之后充氩气并使真空度达到1800～2200Pa，再加入电解锰并搅拌，待电解锰完全熔化后控制出钢温度为1520～1540℃，出钢，其中，以重量百分比计，所述Fe-Mn合金液中包含：C0.005～0.01％、Mn16.0～18.0％、Si0.02～0.08％、P≤0.005％、S≤0.011％、Al≤0.01％以及余量的Fe和不可避免的杂质；b)将所述Fe-Mn合金液浇注成Fe-Mn合金电极棒；c)采用电渣重熔设备在保护气氛下将所述Fe-Mn合金电极棒重熔得到Fe-Mn合金电渣重熔锭，其中，在所述电渣重熔设备的引锭板与底水箱之间增加厚度为20～30mm的钢制副底盘以改善Fe-Mn合金电渣重熔锭的表面质量，以重量百分比计，所述Fe-Mn合金电渣重熔锭中包含：C0.002～0.01％、Mn16.0～18.0％、Si0.02～0.30％、P≤0.004、S≤0.001、Al≤0.11以及余量的Fe和不可避免的杂质。

根据本发明的Fe-Mn合金电渣重熔锭成分及表面质量的控制方法的一个实施例，在步骤a中，电解锰的加入量占纯铁与电解锰的总加入量的17.7～17.9％。

根据本发明的Fe-Mn合金电渣重熔锭成分及表面质量的控制方法的一个实施例，在步骤c中，选用的渣系为CaF₂:Al₂O₃的质量比为7:3的二元渣系，并且铺入电渣重熔设备中的渣料包括所述二元渣系的预熔渣和所述二元渣系的粉渣，所述二元渣系的预熔渣与所述二元渣系的粉渣的质量比为1:1。

根据本发明的Fe-Mn合金电渣重熔锭成分及表面质量的控制方法的一个实施例，将所述渣料在300～400℃下烘烤3～5h后再铺入电渣重熔设备中。

根据本发明的Fe-Mn合金电渣重熔锭成分及表面质量的控制方法的一个实施例，在步骤c中并在铺入渣料后且在化渣起弧前，先充入保护气体并排尽空气，并在之后的化渣起弧、正常电渣重熔、充填过程中持续充入保护气体，控制保护气体的流量为14～16L/min。

根据本发明的Fe-Mn合金电渣重熔锭成分及表面质量的控制方法的一个实施例，所述保护气体为氩气。