一種減少Ni-Cr-Fe電熱合金非金屬夾雜物的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種減少Ni-Cr-Fe電熱合金非金屬夾雜物的方法。所述制備方法包括：配料、熔煉、造渣、脫氧、吹氬、熱軋盤條、去應(yīng)力退火和漂洗后進(jìn)行多道次拉拔。本發(fā)明能夠有效降低非金屬夾雜物的總含量，減小夾雜物尺寸，改善夾雜物形貌，降低夾雜物對(duì)于Ni-Cr-Fe電熱合金使用壽命的影響。同時(shí)，通過優(yōu)化元素組成和配比，有效提高力學(xué)性能、使用溫度和壽命。
【專利說明】—種減少N1-Cr-Fe電熱合金非金屬夾雜物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001] 本發(fā)明涉及一種電熱合金，特別是一種減少N1-Cr-Fe電熱合金非金屬夾雜物的方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]電熱合金是將電能轉(zhuǎn)化為熱能的功能性合金材料，在冶金、機(jī)械、石化、電氣、建筑、家電等領(lǐng)域中用于制造各種電熱元件。目前，電熱合金已經(jīng)成為一種重要的工程合金材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。電熱合金按照化學(xué)成分可分為鎳鉻合金、鎳鉻鐵合金和鐵鉻鋁合金三個(gè)系列，常用牌號(hào)有 0Cr25A15、0Cr21A16Nb、Crl5Ni60、Cr20Ni80、Cr30Ni70等。其中，Cr20Ni35是鎳鉻鐵合金的典型代表，它的最高使用溫度為1100°C，屬于中溫級(jí)電熱合金。我國(guó)專業(yè)生產(chǎn)電熱合金的廠家多達(dá)上百家，但產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，Cr20Ni35產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命與進(jìn)口合金絲相比有很大差距。本領(lǐng)域公知的合金中的非金屬夾雜物對(duì)合金強(qiáng)度、韌性、疲勞強(qiáng)度、抗氧化性等具有重要影響，隨著對(duì)合金質(zhì)量要求的日趨嚴(yán)格，進(jìn)一步降低夾雜物含量、改善夾雜物形貌成為目前本行業(yè)的主要目標(biāo)之一。本發(fā)明通過優(yōu)化N1-Cr-Fe電熱合金的元素組成及其配比，優(yōu)化制備工藝，改善夾雜物形貌，提高合金的力學(xué)性能、使用溫度和壽命。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種減少N1-Cr-Fe電熱合金非金屬夾雜物的方法。
[0004]—種減少N1-Cr-Fe電熱合金非金屬夾雜物的方法,其特征在于,所述制備方法包括:(1)配料:按照以下組成進(jìn)行配料:C ( 0.0003%,Si:4-5%,Mn:1-2%,A1:3-4%,Cr:9-10%, N1:30-31%, Co:l-2%,Zr:0.2-0.3%, Nb:3-4%,T1:0.5-1%, Mo:0.5-1%, Ce:
0.2-0.3%, La:0.2-0.3%, B:0.1-0.2%, S ^ 0.001%, P ^ 0.001 %，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；(2)熔煉:抽真空至IX 10_4Pa，將上述原料在高真空條件下熔化，熔化后進(jìn)行吹氧脫碳，碳含量低于0.0003%后停止吹氧，后進(jìn)行高真空沸騰，沸騰時(shí)間大于30min ; (3)造渣:加入占總金屬液2wt的硅鐵、3.1wt %的石灰和1.4wt的螢石料造渣，還原時(shí)間2-4分鐘；(4)脫氧:加鋁深入脫氧，鋁的加入量為1.5Kg/t，脫氧時(shí)間大于20分鐘；(5)吹氬，在鋼包底部吹氬，氬氣流控制在4-5L/min，吹氬時(shí)間4_6min，靜置3min后澆鑄成鑄錠；(6)熱軋盤條:熱軋溫度:12500C _1280°C，開軋溫度:1300°C，終軋溫度:1250°C ； (7)去應(yīng)力退火:在真空熱處理爐內(nèi)，真空度I X 10?,退火溫度1000°C，保溫6h ； (8)漂洗后進(jìn)行多道次拉拔得到N1-Cr-Fe電熱合金成品。
[0005]所述的方法熔煉前使用鋁箔將硼粉包裹放置于最底部，Ce和La在出爐前4分鐘使用加料鉗放入已熔化的合金液中。
[0006]所述制備方法中原料配比優(yōu)選C:0.0002%, Si:4.5%,Mn:1.8%, Al:3.2%, Cr:
9.5%,Ni:30.3%,Co:1.4%,Zr:0.2%,Nb:3.5%,Ti:0.6%,Mo:0.8%,Ce:0.25%,La:0.26%、B:0.1%、S≤0.001%、P≤0.001 %，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0007]本發(fā)明制備的N1-Cr-Fe電熱合金成品具有較高的力學(xué)性能、使用溫度和壽命。Cr在聞溫下能夠形成Cr2O3氧化I旲，能夠有效的提聞廣品的聞溫抗氧化性，從而提聞廣品的使用壽命，其含量控制在9-10%為宜；稀土 Ce和La的加入能夠凈化合金基體，改善夾雜物形貌，細(xì)化晶粒，同時(shí)在晶界處形成的富氧顆粒能夠?qū)ξ诲e(cuò)滑移形成阻礙，從而提高合金強(qiáng)度和產(chǎn)品的使用壽命；通過添加Co、Zr、Nb、T1、Mo等元素能夠有效改善合金高溫力學(xué)性能和抗氧化性；A1作為脫氧劑而添加，含量控制在3-4%為宜；Zr、Co具有較高的抗腐蝕性，高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度等特性，0.2-0.3%的Zr和1-2% Co可以明顯的提高合金的力學(xué)性能和抗氧化性；Ti能夠提高耐腐蝕性，含量控制在0.5-1%為宜。
[0008]通過鋼包底吹氬工藝在鋼液中形成的氬氣泡中的氧、氮、氫的分壓低于其在鋼液中的分壓，氧、氮、氫會(huì)向氬氣泡中擴(kuò)散，鋼液中的夾雜物同時(shí)吸附在氣泡上，夾雜物隨著氬氣泡的上浮而帶出。通過造渣、脫氧也能夠有效地減少合金液中的非金屬夾雜物。使用本發(fā)明的方法制備的電熱合金絲，夾雜物總量減少了 25%，夾雜物形貌趨于規(guī)整，尺寸也大大減少。
【具體實(shí)施方式】:[0009]下面通過實(shí)施例進(jìn)一步闡述和理解本發(fā)明。
[0010]按照如下方法制備實(shí)施例的N1-Cr-Fe電熱合金成品:(I)配料:按照以下組成進(jìn)行配料:C:0.0002%, Si:4.5%, Mn:1.8%, Al:3.2%, Cr:9.5%, N1:30.3%, Co:1.4%,Zr:0.2%,Nb:3.5%,T1:0.6%,Mo:0.8%,Ce:0.25%,La:0.26%,B:0.1%、S ≤ 0.001%,P^0.001%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；(2)熔煉:抽真空至lX10_4Pa，將上述原料在高真空條件下熔化，熔化后進(jìn)行吹氧脫碳，碳含量低于0.0003%后停止吹氧，后進(jìn)行高真空沸騰，沸騰時(shí)間大于30min ； (3)造洛:加入占總金屬液2wt的娃鐵、3.1wt %的石灰和1.4wt%的螢石料造渣，還原時(shí)間3分鐘；(4)脫氧:加鋁深入脫氧，鋁的加入量為1.5Kg/t，脫氧時(shí)間大于20分鐘；(5)吹氬，在鋼包底部吹氬，氬氣流控制在4.8L/min,吹氬時(shí)間5min，靜置3min后澆鑄成鑄錠；(6)熱軋盤條:熱軋溫度:1250°C _1280°C，開軋溫度:130(TC，終軋溫度:1250°C ；(7)去應(yīng)力退火:在真空熱處理爐內(nèi)，真空度lX10_3Pa，退火溫度1000°C，保溫6h ； (8)漂洗后進(jìn)行多道次拉拔得到N1-Cr-Fe電熱合金成品。所述的方法熔煉前使用鋁箔將硼粉包裹放置于最底部，Ce和La在出爐前4分鐘使用加料鉗放入已熔化的合金液中。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例制備的N1-Cr-Fe電熱合金成品，夾雜物總量減少了 25%，夾雜物形貌趨于規(guī)整，尺寸也大大減少。其具有較高的力學(xué)性能、使用溫度和壽命，抗拉強(qiáng)度可達(dá)950MPa，延伸率可達(dá)30%，快速壽命測(cè)試(測(cè)試條件:1200°C )壽命值可達(dá)300h?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中的不足，具有較廣的工業(yè)應(yīng)用前景。
[0012]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種減少N1-Cr-Fe電熱合金非金屬夾雜物的方法,其特征在于,所述制備方法包括:(1)配料:按照以下組成進(jìn)行配料:C ( 0.0003%,Si:4-5%,Mn:1-2%,A1:3-4%,Cr:9-10%, N1:30-31%, Co:l-2%,Zr:0.2-0.3%, Nb:3-4%,T1:0.5-1%, Mo:0.5-1%, Ce:0.2-0.3%, La:0.2-0.3%, B:0.1-0.2%, S ^ 0.001%, P ^ 0.001 %，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；(2)熔煉:抽真空至I X 10_4Pa，將上述原料在高真空條件下熔化，熔化后進(jìn)行吹氧脫碳，碳含量低于0.0003%后停止吹氧，后進(jìn)行高真空沸騰，沸騰時(shí)間大于30min ; (3)造渣:加入占總金屬液2被％的硅鐵、3.1被％的石灰和1.4wt%的螢石料造渣，還原時(shí)間2-4分鐘；(4)脫氧:加鋁深入脫氧，鋁的加入量為1.5Kg/t，脫氧時(shí)間大于20分鐘；(5)吹氬，在鋼包底部吹氬，氬氣流控制在4-5L/min，吹氬時(shí)間4_6min，靜置3min后澆鑄成鑄錠；(6)熱軋盤條:熱軋溫度:12500C _1280°C，開軋溫度:1300°C，終軋溫度:1250°C；(7)去應(yīng)力退火:在真空熱處理爐內(nèi)，真空度I X 10?,退火溫度1000°C，保溫6h ； (8)漂洗后進(jìn)行多道次拉拔得到N1-Cr-Fe電熱合金成品。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，原料配比優(yōu)選C:0.0002%, Si:4.5%, Mn:1.8%,Al:3.2%, Cr:9.5%, Ni:30.3%, Co:1.4%, Zr:0.2%, Nb.-3.5%, Ti:0.6%,Mo:0.8%,Ce:0.25%,La:0.26%,B:0.1%、S≤0.001%,P≤0.001 %，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，熔煉前使用鋁箔將硼粉包裹放置于最底部，Ce和La在出爐前4分鐘使用加 料鉗放入已熔化的合金液中。
【文檔編號(hào)】C21C7/06GK103952518SQ201410196619
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】郭健, 郭小芳, 郭乃林 申請(qǐng)人:江蘇中鋼電熱合金有限公司