CN112575249A - 一种电热合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电热合金材料,化学成分按质量百分比为:C:≤0.08%,Si:1.0‑3.0%,Mn:≤1.0%,P:≤0.020%,S:≤0.015%,Cr:18.0‑21.0%,Ni:30.0‑34.0%,Al:≤0.40%,Ti:0.20‑0.50%,稀土元素:≤0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质。其中,稀土元素包括La和Ce。本发明的电热合金材料的制备方法包括原料准备、中频冶炼、电渣重熔、热轧和钢丝拉拔的步骤;本发明对电热合金材料的成分及制备工艺进行优化设计,单件成品重量可达500kg以上,能够提高成材率,降低制造成本,缩短生产周期,成品具有良好的综合性能,应用于各种电加热元件中,使用寿命延长。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料领域,尤其涉及一种电热合金材料及其制备方法。
背景技术
电热合金是指利用金属的电阻特性制作发热体的电阻合金,包括Ni-Cr系和Fe-Cr-Al系两类合金,广泛用于各种工业电炉、实验室电炉和家用电器的电加热元件。传统电热合金生产工艺成材率低,单件产品质量小,一般为100kg左右,产品生产周期长,制造成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种电热合金材料及其制备方法,提高成材率,降低制造成本,缩短生产周期。
为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种电热合金材料,化学成分按质量百分比为:C:≤0.08%,Si:1.0-3.0%,Mn:≤1.0%,P:≤0.020%,S:≤0.015%,Cr:18.0-21.0%,Ni:30.0-34.0%,Al:≤0.40%,Ti:0.20-0.50%,稀土元素:≤0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地,所述稀土元素包括La和Ce。
优选地,所述电热合金材料的化学成分按质量百分比为:C:0.06%,Si:2.80%,Mn:0.80%,P:0.015%,S:0.010%,Cr:21.0%,Ni:33.8%,Al:0.32%,Ti:0.35%,La+Ce:0.15%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明还提供一种电热合金材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1:原料准备:按照设计成分配比原辅材料,原辅材料烘烤后使用;同钢种返回料配入量≤30%,其余采用新料;
步骤S2:中频冶炼:空气湿度≤55%,原料装炉,装炉顺序:返回料-镍板-铬铁-硅铁-电解锰,熔炼过程中加渣覆盖,禁止钢水裸露;造渣、合金化、二次换渣,精炼温度1500-1520℃,精炼时间大于45分钟,造白渣保持30分钟;出钢前3-5分钟向钢包加入脱氧剂,出钢温度1560-1580℃,出钢清扫干净炉台,钢包烘烤750℃暗红,出钢时吹氩后镇静30秒浇注,充分补缩,浇注260kg电极,确保帽口线以下无缩孔;
步骤S3:电渣重熔:电渣重熔前切除电极两端缩孔,修磨去除电极表面缺陷;电渣重熔渣系配比:Al2O3:CaF2 =30:70,渣料烘烤后使用,电压50V,电流4000-5500A,电渣后期充分补缩,确保无缩孔;电渣重熔形成规格为550kg的方锭,空冷;
步骤S4:热轧:热轧温度1150-1180℃,保温120分钟;热轧规格Φ5.5mm软线盘条,空冷后盘条单件重量500kg;盘条经碱浸酸白后清洗干净,确保表面无黑斑、氧化皮;
步骤S5:钢丝拉拔:采用高速连拔机组直线拉丝生产,拉拔道次Φ5.5mm-Φ4.5mm-Φ4.5mm-Φ3.6mm-Φ3.0mm-Φ2.6mm-Φ2.2mm-Φ1.8mm*退火-Φ1.2mm-Φ1.1mm-Φ0.9mm-Φ0.8mm-Φ0.7mm-Φ0.6mm-Φ0.50mm;氢气保护退火,退火温度为1100℃。
优选地,所述步骤S1中,铬铁、硅铁在400℃烘烤不少于2小时,镍板在400℃烘烤不少于6小时,电解锰在200℃烘烤大于2小时。
优选地,所述步骤S2中,造渣过程使用的造渣材料为石灰:萤石=60:40,现取现用,造渣材料加入量为每吨钢水加入30-40kg。
优选地,所述步骤S2中,脱氧剂包括:硅钙、Ni-Mg合金以及稀土材料,每吨钢水中硅钙加入量为3kg,Ni-Mg合金加入量为1.5kg,稀土材料加入量2kg。
优选地,所述脱氧剂还包括金属钙,每吨钢水中金属钙的加入量为2kg。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:本发明对电热合金材料的成分及制备工艺进行优化设计,单件成品重量可达500kg以上,能够提高成材率,降低制造成本,缩短生产周期,成品具有良好的综合性能,应用于各种电加热元件中,使用寿命延长。
附图说明
图1为本发明的一种电热合金材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解,兹配合实施例详细说明如下。
本发明的一种电热合金材料,化学成分按质量百分比为:C:≤0.08%,Si:1.0-3.0%,Mn:≤1.0%,P:≤0.020%,S:≤0.015%,Cr:18.0-21.0%,Ni:30.0-34.0%,Al:≤0.40%,Ti:0.20-0.50%,稀土元素:≤0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质。其中,稀土元素包括La和Ce。采用本发明设计成分配比的电热合金材料,具有良好的综合性能,熔点大于1395℃,密度7.90-8.10g/cm3,在20℃的电阻率为1.00-1.10μΩ·m,延伸率≥20%,应用于各种电加热元件中,可延长使用寿命。
本发明还提供一种电热合金材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1:原料准备:按照设计成分配比原辅材料,原辅材料烘烤后使用;同钢种返回料配入量≤30%,其余采用新料;其中,铬铁、硅铁需在400℃烘烤不少于2小时,镍板需在400℃烘烤不少于6小时,电解锰需在200℃烘烤大于2小时。原料经过烘烤,在冶炼过程中能够更好地合金化,提高合金纯度,优化合金的金相结构。
步骤S2:中频冶炼:空气湿度≤55%,原料装炉,装炉顺序:返回料-镍板-铬铁-硅铁-电解锰,熔炼过程中加渣覆盖,禁止钢水裸露;造渣、合金化、二次换渣,精炼温度1500-1520℃,精炼时间大于45分钟,造白渣保持30分钟;出钢前3-5分钟向钢包加入脱氧剂,出钢温度1560-1580℃,出钢清扫干净炉台,钢包烘烤750℃暗红,出钢时吹氩后镇静30秒浇注,充分补缩,浇注260kg电极,确保帽口线以下无缩孔。
其中,造渣过程使用的造渣材料为石灰:萤石=60:40,现取现用,造渣材料加入量为每吨钢水加入30-40kg;脱氧剂包括:硅钙、Ni-Mg合金、金属钙以及稀土材料,每吨钢水中硅钙加入量为3kg,Ni-Mg合金加入量为1.5kg,金属钙加入量为2kg,稀土材料加入量2kg。脱氧剂的加入,能够实现更好的脱气效果,提高合金纯度,提升合金的综合性能。
步骤S3:电渣重熔:电渣重熔前切除电极两端缩孔,修磨去除电极表面缺陷;电渣重熔渣系配比:Al2O3:CaF2 =30:70,渣料烘烤后使用,电压50V,电流4000-5500A,电渣后期充分补缩,确保无缩孔;电渣重熔形成规格为550kg的方锭,空冷。
步骤S4:热轧:热轧温度1150-1180℃,保温120分钟;热轧规格Φ5.5mm软线盘条,空冷后盘条单件重量500kg;盘条经碱浸酸白后清洗干净,确保表面无黑斑、氧化皮。
步骤S5:钢丝拉拔:采用高速连拔机组直线拉丝生产,拉拔道次Φ5.5mm-Φ4.5mm-Φ4.5mm-Φ3.6mm-Φ3.0mm-Φ2.6mm-Φ2.2mm-Φ1.8mm*退火-Φ1.2mm-Φ1.1mm-Φ0.9mm-Φ0.8mm-Φ0.7mm-Φ0.6mm-Φ0.50mm;氢气保护退火,退火温度为1100℃。
采用本发明制备的电热合金材料盘条,单件质量可达500kg,提高了成材率,缩短了生产周期,降低了制造成本。
实施例1:
本发明实施例1的一种电热合金材料的化学成分按质量百分比为:C:0.06%,Si:2.80%,Mn:0.80%,P:0.015%,S:0.010%,Cr:21.0%,Ni:33.8%,Al:0.32%,Ti:0.35%,La+Ce:0.15%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明实施例1的一种电热合金材料的制备方法包括以下步骤:
步骤S1:原料准备:按照设计成分配比原辅材料,原辅材料烘烤后使用;同钢种返回料配入量≤30%,其余采用新料;其中,铬铁、硅铁需在400℃烘烤不少于2小时,镍板需在400℃烘烤不少于6小时,电解锰需在200℃烘烤大于2小时。
步骤S2:中频冶炼:空气湿度≤55%,原料装炉,装炉顺序:返回料-镍板-铬铁-硅铁-电解锰,熔炼过程中加渣覆盖,禁止钢水裸露;造渣、合金化、二次换渣,精炼温度1500-1520℃,精炼时间大于45分钟,造白渣保持30分钟;出钢前3-5分钟向钢包加入脱氧剂,出钢温度1560-1580℃,出钢清扫干净炉台,钢包烘烤750℃暗红,出钢时吹氩后镇静30秒浇注,充分补缩,浇注260kg电极,确保帽口线以下无缩孔。
其中,造渣过程使用的造渣材料为石灰:萤石=60:40,现取现用,造渣材料加入量为每吨钢水加入30-40kg;脱氧剂包括:硅钙、Ni-Mg合金、金属钙以及稀土材料,每吨钢水中硅钙加入量为3kg,Ni-Mg合金加入量为1.5kg,金属钙加入量为2kg,稀土材料加入量2kg。
步骤S3:电渣重熔:电渣重熔前切除电极两端缩孔,修磨去除电极表面缺陷;电渣重熔渣系配比:Al2O3:CaF2 =30:70,渣料烘烤后使用,电压50V,电流4000-5500A,电渣后期充分补缩,确保无缩孔;电渣重熔形成规格为550kg的方锭,空冷。
步骤S4:热轧:热轧温度1150-1180℃,保温120分钟;热轧规格Φ5.5mm软线盘条,空冷后盘条单件重量500kg;盘条经碱浸酸白后清洗干净,确保表面无黑斑、氧化皮。
步骤S5:钢丝拉拔:采用高速连拔机组直线拉丝生产,拉拔道次Φ5.5mm-Φ4.5mm-Φ4.5mm-Φ3.6mm-Φ3.0mm-Φ2.6mm-Φ2.2mm-Φ1.8mm*退火-Φ1.2mm-Φ1.1mm-Φ0.9mm-Φ0.8mm-Φ0.7mm-Φ0.6mm-Φ0.50mm;氢气保护退火,退火温度为1100℃。
实施例2:
本发明实施例2的一种电热合金材料的化学成分按质量百分比为:C:0.07%,Si:2.60%,Mn:0.80%,P:0.015%,S:0.008%,Cr:20.4%,Ni:32.6%,Al:0.35%,Ti:0.45%,La+Ce:0.15%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明实施例2的一种电热合金材料的制备方法包括以下步骤:
步骤S1:原料准备:按照设计成分配比原辅材料,原辅材料烘烤后使用;同钢种返回料配入量≤30%,其余采用新料;其中,铬铁、硅铁需在400℃烘烤不少于2小时,镍板需在400℃烘烤不少于6小时,电解锰需在200℃烘烤大于2小时。
步骤S2:中频冶炼:空气湿度≤55%,原料装炉,装炉顺序:返回料-镍板-铬铁-硅铁-电解锰,熔炼过程中加渣覆盖,禁止钢水裸露;造渣、合金化、二次换渣,精炼温度1500-1520℃,精炼时间大于45分钟,造白渣保持30分钟;出钢前3-5分钟向钢包加入脱氧剂,出钢温度1560-1580℃,出钢清扫干净炉台,钢包烘烤750℃暗红,出钢时吹氩后镇静30秒浇注,充分补缩,浇注260kg电极,确保帽口线以下无缩孔。
其中,造渣过程使用的造渣材料为石灰:萤石=60:40,现取现用,造渣材料加入量为每吨钢水加入30-40kg;脱氧剂包括:硅钙、Ni-Mg合金、金属钙以及稀土材料,每吨钢水中硅钙加入量为3kg,Ni-Mg合金加入量为1.5kg,金属钙加入量为2kg,稀土材料加入量2kg。
步骤S3:电渣重熔:电渣重熔前切除电极两端缩孔,修磨去除电极表面缺陷;电渣重熔渣系配比:Al2O3:CaF2 =30:70,渣料烘烤后使用,电压50V,电流4000-5500A,电渣后期充分补缩,确保无缩孔;电渣重熔形成规格为550kg的方锭,空冷。
步骤S4:热轧:热轧温度1150-1180℃,保温120分钟;热轧规格Φ5.5mm软线盘条,空冷后盘条单件重量500kg;盘条经碱浸酸白后清洗干净,确保表面无黑斑、氧化皮。
步骤S5:钢丝拉拔:采用高速连拔机组直线拉丝生产,拉拔道次Φ5.5mm-Φ4.5mm-Φ4.5mm-Φ3.6mm-Φ3.0mm-Φ2.6mm-Φ2.2mm-Φ1.8mm*退火-Φ1.2mm-Φ1.1mm-Φ0.9mm-Φ0.8mm-Φ0.7mm-Φ0.6mm-Φ0.50mm;氢气保护退火,退火温度为1100℃。
综上所述,本发明对电热合金材料的成分及制备工艺进行优化设计,单件成品重量可达500kg以上,能够提高成材率,降低制造成本,缩短生产周期,成品具有良好的综合性能,应用于各种电加热元件中,使用寿命延长。
本发明已由上述相关实施例加以描述,然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是,已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地,在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰,均属本发明的专利保护范围。
Claims (8)
1.一种电热合金材料,其特征在于:化学成分按质量百分比为:C:≤0.08%,Si:1.0-3.0%,Mn:≤1.0%,P:≤0.020%,S:≤0.015%,Cr:18.0-21.0%,Ni:30.0-34.0%,Al:≤0.40%,Ti:0.20-0.50%,稀土元素:≤0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的电热合金材料,其特征在于:所述稀土元素包括La和Ce。
3.如权利要求2所述的电热合金材料,其特征在于:化学成分按质量百分比为:C:0.06%,Si:2.80%,Mn:0.80%,P:0.015%,S:0.010%,Cr:21.0%,Ni:33.8%,Al:0.32%,Ti:0.35%,La+Ce:0.15%,余量为Fe和不可避免的杂质。
4.一种电热合金材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤S1:原料准备:按照设计成分配比原辅材料,原辅材料烘烤后使用;同钢种返回料配入量≤30%,其余采用新料;
步骤S2:中频冶炼:空气湿度≤55%,原料装炉,装炉顺序:返回料-镍板-铬铁-硅铁-电解锰,熔炼过程中加渣覆盖,禁止钢水裸露;造渣、合金化、二次换渣,精炼温度1500-1520℃,精炼时间大于45分钟,造白渣保持30分钟;出钢前3-5分钟向钢包加入脱氧剂,出钢温度1560-1580℃,出钢清扫干净炉台,钢包烘烤750℃暗红,出钢时吹氩后镇静30秒浇注,充分补缩,浇注260kg电极,确保帽口线以下无缩孔;
步骤S3:电渣重熔:电渣重熔前切除电极两端缩孔,修磨去除电极表面缺陷;电渣重熔渣系配比:Al2O3:CaF2 =30:70,渣料烘烤后使用,电压50V,电流4000-5500A,电渣后期充分补缩,确保无缩孔;电渣重熔形成规格为550kg的方锭,空冷;
步骤S4:热轧:热轧温度1150-1180℃,保温120分钟;热轧规格Φ5.5mm软线盘条,空冷后盘条单件重量500kg;盘条经碱浸酸白后清洗干净,确保表面无黑斑、氧化皮;
步骤S5:钢丝拉拔:采用高速连拔机组直线拉丝生产,拉拔道次Φ5.5mm-Φ4.5mm-Φ4.5mm-Φ3.6mm-Φ3.0mm-Φ2.6mm-Φ2.2mm-Φ1.8mm*退火-Φ1.2mm-Φ1.1mm-Φ0.9mm-Φ0.8mm-Φ0.7mm-Φ0.6mm-Φ0.50mm;氢气保护退火,退火温度为1100℃。
5.如权利要求4所述的电热合金材料的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中,铬铁、硅铁在400℃烘烤不少于2小时,镍板在400℃烘烤不少于6小时,电解锰在200℃烘烤大于2小时。
6.如权利要求4所述的电热合金材料的制备方法,其特征在于:所述步骤S2中,造渣过程使用的造渣材料为石灰:萤石=60:40,现取现用,造渣材料加入量为每吨钢水加入30-40kg。
7.如权利要求4所述的电热合金材料的制备方法,其特征在于:所述步骤S2中,脱氧剂包括:硅钙、Ni-Mg合金以及稀土材料,每吨钢水中硅钙加入量为3kg,Ni-Mg合金加入量为1.5kg,稀土材料加入量2kg。
8.如权利要求7所述的电热合金材料的制备方法,其特征在于:所述脱氧剂还包括金属钙,每吨钢水中金属钙的加入量为2kg。
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