CN103498102A - 燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金配方及其制备方法，所述的精密合金配方成分按重量百分比计算，C：0.005-0.030%；Si：0.05-0.35%；Mn：0.35-0.65%；P：≤0.015%；S：≤0.015%；Ni：48.5-52.0%；Cu：0.03-0.60%；Mo：0.03-1.00%；Ce：0.005-0.10%；余量为Fe及不可避免的杂质。所述制备方法包括如下步骤A、所述的精密合金配方成分按重量百分比计算进行原料配制：B:真空熔炼；C：锻造：C:热轧：D：第一次热处理工序：E:冷拔工序：F:成品退火。本发明的有益效果：性能优越稳定、工艺先进、环境污染小和生产成本低的优点。

Description

燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金配方及其制备方法

技术领域

  本发明属于金属功能材料技术领域，主要用于燃气灶具自动熄火电磁阀熄火结构件，尤其涉及燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金配方及其制备方法。 

背景技术

     随着我国能源结构的调整，新型环保低碳理念正逐步渗透到生活的方方面面，这给燃气行业带来了巨大发展机遇，低碳技术和产品也相继推出。作为一款家庭厨房用品，燃气灶的首要问题是安全问题，现有灶具需要的意外熄火保护装置，已经写进了国标，新版国家标准在主火功率、熄火保护装置、环保条款以及燃烧器材料、检验规则等多处做出了修订，在安全、适应民生需求方面有了较大的突破，因此今后市民使用燃气灶可以更加放心了。燃气灶在使用时，点燃的灶火可能遇到风吹、汤水溢出等意外情况而熄灭，由此引发的燃气泄漏、爆炸事故屡见不鲜，如果有自动熄火保护装置及时切断气源，就可避免安全事故的发生，保证了使用的安全。因此，解决自动熄火装置安全可靠运行成为灶具自动熄火保护装置的关键问题。如何解决熄火保护装置的关键材料性能及制备方法，是本领域的技术难题。 

发明内容

本发明提供一种燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金配方及其制备方法，性能优越稳定、工艺先进、环境污染小和生产成本低的优点。 

  本发明是通过以下技术方案实现的： 

 本发明提供了一种燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金配方及其制备方法。

一种燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金的配方，所述的精密合金配方成分按重量百分比计算， C： 0.005-0.030%；Si：0.05-0.35% ； Mn：0.35-0.65%；P：≤0.015%；S：≤0.015%； Ni：48.5-52.0%；Cu：0.03-0.60%；Mo：0.03-1.00%；Ce：0.005-0.10%；余量为Fe及不可避免的杂质。 

其中本发明中各个元素的作用： 

（1）硅的作用：硅在高温氧化后生产SiO2，分布在氧化膜与基体金属的界面处，可以阻止氧渗入，降低合金的氧化速度。硅和稀土元素同时存在时，硅提高抗氧化性能的作用更加显著。提高抗氧化膜的致密性。

（2）锰和铁的作用：锰和铁会降低合金的抗氧化性能，增加氧化速度。 

（3）镍的作用：镍是面心立方晶格，即奥氏体晶格，其熔点较高，塑性好，韧性好，室温较硬，高温有一定强度，它在空气中不易氧化，化学性质稳定。镍的电阻率比铝、铜大3一4倍，线膨胀系数较小，高温抗氧化腐蚀性好，是很好的电热合金基体材料。 

（4）钼的作用：用作生产合金钢的添加剂，并能与钨、镍、钴、锆、钛、钒、钛、铼等组成高级合金，可提高其高温强度、耐磨性和抗腐蚀性。 

（5）铜的作用：铜具有许多可贵的物理化学特性，例如其热导率都很高，化学稳定性强，抗张强度大，易熔接，且抗蚀性、可塑性、延展性，其成分重量%限制在Cu：0.03-0.60%； 

（6）稀土元素的作用：稀土是强还原性元素，在合金中加入稀土元素能显著提高合金的抗氧化性能。在电弧过渡过程中具有保护和净化熔滴的作用，稀土与硫有很大的亲和力，在溶池中不仅具有脱氧作用，还具有明显脱硫改善硫化物夹杂的尺寸、形态和分布作用，稀土元素可降合金中氧，显著改善提高了合金在1100℃以下的抗氧化性能。

（7）S、 P：是材料中不可避免的有害杂质元素，其含量越低越好。 

一种燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤： 

A、所述的精密合金配方成分按重量百分比计算进行原料配制：

C： 0.005-0.030%；Si：0.05-0.35% ； Mn：0.35-0.65%；P：≤0.015%；S：≤0.015%； Ni：48.5-52.0%；Cu：0.03-0.60%；Mo：0.03-1.00%；Ce：0.005-0.10%；余量为Fe及不可避免的杂质；

B: 将按前述配制的原料表面清洁干燥后，按熔炼顺序装入真空冶炼炉中进行高真空熔炼，在炉底部放镍板、纯铁、脱氧碳，并混装紧密，全熔化后调整钢液温度在1540℃-1590℃，精炼时间是40-60分钟，出钢温度1560℃-1600℃，浇注钢锭；

采用真空冶炼最大好处可以避免大气熔炼和浇注所产生的合金元素，特别是较活泼元素容易烧损以及合金气体、非金属夹杂物及有害气体气体污染等缺点。在真空条件下，隔断了金属与空气接触，金属不易氧化，可精确控制合金成分，在真空条件下，碳的脱氧能力很强，其脱氧产物Co被真空不断抽出炉外，使其反映不断进行，克服了采用金属脱氧所带来的脱氧产物，在精炼后期加入微量的稀土、金属铈及镍镁合金以提高精密合金的质量，特别把氧、氮、氢控制到最低值，从而冶炼出高化学成分准确且纯净度高的一种燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金钢锭。

C：锻造：将通过真空冶炼后的钢锭表面进行处理去除氧化皮，将钢锭装炉在1100℃-1160℃温度下进行保温3小时后进行锻造，锻造成50-52*50-52mm尺寸的方钢坯，将锻造后的钢坯表面进行精整修磨，去除钢坯表面氧化皮及缺陷再切清两端部缩孔裂纹，进行超声波探伤检验合格后转入下道热轧工序。 

本发明的锻造利用机械锻锤对精密合金钢锭坯料施加锻压力，金属经过反复锻压产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定尺寸形态、获得致密组织的锻造方法，锻造使原熔炼钢锭的铸态组织转变为变形组织及钢锭疏松、铸态微裂纹等缺陷得到消除愈合，锻造优化微观组织结构和金属液体的完整性。 

C:热轧：将燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金材锻造的50-52*50-52mm方钢坯，在1100℃ -1160℃加热、保温40分钟后热轧成Φ12mm盘条或棒材； 

其中所述热轧的优点是：（1）能提高金属及合金的加工工艺性能，限将铸态组织的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，减少或消除铸造缺陷，将铸态组织转变为变形组织，提高合金的加工性能。

（2）热轧能显著降低能耗，降低生产制造成本。热轧时金属塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的能量消耗。 

   （3）热轧通常采用大铸锭、大压下量轧制，不仅提高了生产效率，而且为提高轧制速度、实现轧制过程的连续化和自动化创造了条件。 

D：第一次热处理工序：对热轧后盘条或棒材进行精整修磨处理后进行真空热处理，将Φ12mm盘条或棒材在温度960℃±10℃下进行加热、保温。 

本发明所采用真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术，真空热处理是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的，真空热处理可以实现几乎所有的常规热处理所能涉及的热处理工艺，但热处理质量大大提高。与常规热处理相比，真空热处理的同时，可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果。 

E: 冷拔工序： 先将精密合金材料依次进行拉拔-中间退火-拉拔-中间退火-拉拔，等到半圆形钢丝成品，在900℃-980℃温度下保温45分钟；按变形要求采用设计好的专用高聚晶半圆模具依次进行拉拔，拉拔前对钢丝表面进行抛磨处理去除表面细裂纹等缺陷再进行拉拔； 

本发明采用的拉拔工序其优点在于：

(1)拉拔改善金属的组织、提高力学性能，金属材料经压力加工后，其中、性能都能得到改善和提高，塑性加工能消除金属铸锭内部孔、缩孔和树技状晶等，由于金属的塑性变形和再结晶，可使粗大晶粒细化、得到致密的金属组织，从而提高金属的力学性能和物理性能。在零部件设计时，若正确选用冷拔机变形道次，零部件的受力方向与纤维组织方向可以提高零部件抗冲击性能和耐磨性能。

(2)材料的利用率高 金属塑性成形主要是靠金属的体积重新分配，而不需要切除金属，因而材料利用率高。较高的生产率塑性成形加工一般是利用模具进行成形加工的,零件的精度较高应用先进的技术和设备，可实现少切削或无切削加工得到较高品质的部件。 

F:成品退火：将拉拔得到的半圆形钢丝成品装入真空热处理炉中，在880℃-920℃下加热保温50分钟后，以不超过28℃/小时的冷却速度冷却至580℃以下，再空冷却至室温； 

本发明的有益效果：

 1．具有工艺先进、质量稳定、节能降耗、环境污染小、生产成本低的优点；

2．因采用半圆形拉拔模具冷变形加工，不但节能，有效提高生产效率，同时确保产品成品率，产品成品率可达95%以上，而且显著降低成本。

3.采用此工艺方法所生产一种燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金材料部件，最有性能稳定，安全可靠，成本低节能环保。 

具体实施方式

下面对本发明作进一步的详细描述： 

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：一种燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金配方及其制备方法，所述精密合金按重量百分比计算，所含成分，如下：

C： 0.005-0.030%；Si：0.05-0.35% ； Mn：0.35-0.65%；P：≤0.015%；S：≤0.015%； Ni：48.5-52.0%；Cu：0.03-0.60%；Mo：0.03-1.00%；Ce：0.005-0.10%；余量为Fe及不可避免的杂质；

1）按精密合金所含成分的重量百分比计算进行原料配制： 

C： 0.005-0.030%；Si：0.05-0.35% ； Mn：0.35-0.65%；P： ≤0.015%；S： ≤0.015%；Ni：48.5-52.0%；Cu：0.03-0.60%；Mo：0.03-1.00%；Ce：0.005-0.10%；余量为Fe及不可避免的杂质；

2）熔炼：将按前述配制的原料经清洗后装入真空感应炉中熔炼铸锭，熔炼期温度控制在1540℃-1590℃，精炼时间40-60分钟；加入金属铈，出钢温度1560℃-1600℃，

3）将熔炼合格的钢锭用车床去除表面氧化皮及缺陷。

4）锻造：将坯锭在1100℃-1160℃温度下保温3小时后进行锻造，锻造温度1100℃-850℃，开锻温度1100℃；终锻温度≥900℃。 

4）热轧：将锻造后的方棒热轧，在1050℃ -1150℃温度下加热保温40分钟，热轧制盘条或棒材，热轧温度1100℃ -900℃。 

5）将Φ12mm盘条或棒材在温度940℃-980℃下进行加热、保温。 

6）表面修磨：将热轧盘条后的坯件进行表面修磨去除微细裂纹缺陷； 

7）模具拉拔：坯件采用高聚晶半圆模具依次进行拉拔→中间退火→拉拔→中间退火→拉拔，得到半圆形钢丝成品，拉拔道次参考工艺为：Φ12-10-8.0±0.3mm-6.8×10-6.0×9.5-5.5×9.0-4.5×8.3-中间退火-4.0×7.8-3.5×7.3-3.0×6.8-中间退火-2.5×6.0； 

8）成品退火：将拉拔得到的半圆形钢丝成品装入真空热处理炉中，880℃-920℃下加热保温50分钟后，以不超过28℃/小时的冷却速度冷却至580℃以下，再空冷却至室温。

其中按精密所含成分的重量百分比计算进行原料配制，制备了三炉实施例，详见如下： 

第一炉：C： 0.01%；Si：0.16% ； Mn：0.40%；P： 0.010%；S：0.005%； Ni：48.5%；Cu：0.21%；Mo：0.5%；Ce：0.006%；

余量为Fe及不可避免的杂质；

第二炉：C： 0.015%；Si：0.18% ； Mn：0.50%；P： 0.010%；S： 0.005%；Ni：49.2%；Cu：0.3%；Mo：0.6%；Ce：0.007%；

余量为Fe及不可避免的杂质；

第三炉：C： 0.023%；Si：0.31% ； Mn：0.65%；P： 0.012%；S：0.008%；Ni：51.0%；Cu：0.6%；Mo：0.8%；Ce：0.0010%；

余量为Fe及不可避免的杂质；

2）熔炼：将按前述配制的原料经清洗后装入真空感应炉中熔炼铸锭，熔炼期温度控制在1540℃-1590℃，精炼时间40-60分钟；出钢温度1560℃-1600℃ 。

3）将熔炼合格的钢锭用车床去除表面氧化皮及缺陷。 

4）锻造：将坯锭在1120℃-115℃00C温度下保温3小时后进行锻造，锻造温度1100℃-850℃，开锻温度1100℃；终锻温度≥900℃。 

5）热轧：将锻造后的方棒热轧，在1050℃ -1150℃温度下加热保温40分钟，热轧制盘条或棒材，热轧温度1100℃ -900℃。 

6）盘条或棒材在Φ12mm盘条或棒材在温度940℃-980℃下进行加热、保温。 

7）表面修磨：将热轧盘条后的坯件进行表面修磨去除微细裂纹缺陷； 

8）模具拉拔：坯件采用高聚晶半圆模具依次进行拉拔→中间退火→拉拔→中间退火→拉拔，得到半圆形钢丝成品，拉拔道次参考工艺为：Φ12-10-8.0±0.3mm-6.8×10-6.0×9.5-5.5×9.0-4.5×8.3-中间退火-4.0×7.8-3.5×7.3-3.0×6.8-中间退火-2.5×6.0； 

9）成品退火：将拉拔得到的半圆形钢丝成品装入真空热处理炉中，880℃-920℃下加热保温50分钟后，以不超过28℃/小时的冷却速度冷却至580℃以下，再空冷却至室温。

通过对以上的实施例尺寸及表面质量的检测，按照本发明制造方法所制造的精密合金质量稳定、可靠，尺寸误差极小，完全满足用户使用要求，产品合格率高达98%以上。本发明所设计的制造工艺稳定，实施该制造方法可显著提高产品合格率，降低生产成本，并有效减少环境污染。 

三炉检测结果 

技术基础、

合金化学成分对比见表1

合金基本物理参数和典型表2

                                   表2

本实施例的有益效果是：具有高的使用寿命、加工性能好、优良抗氧化性能、热膨胀系数小、高温强度好的优良性能，大大延长燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金材料合金的使用寿命，提高了灶具的安全可靠性，降低成本，显著提高经济效益。

Claims (2)

1.一种燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金配方，其特征在于：所述的精密合金配方成分按重量百分比计算， C： 0.005-0.030%；Si：0.05-0.35% ； Mn：0.35-0.65%；P：≤0.015%；S：≤0.015%； Ni：48.5-52.0%；Cu：0.03-0.60%；Mo：0.03-1.00%；Ce：0.005-0.10%；余量为Fe及不可避免的杂质。

2.一种燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金制备方法，其特征在于：包括如下步骤：包括如下步骤： 

A、所述的精密合金配方成分按重量百分比计算进行原料配制：

C： 0.005-0.030%；Si：0.05-0.35% ； Mn：0.35-0.65%；P：≤0.015%；S：≤0.015%； Ni：48.5-52.0%；Cu：0.03-0.60%；Mo：0.03-1.00%；Ce：0.005-0.10%；余量为Fe及不可避免的杂质；

B: 将按前述配制的原料表面清洁干燥后，按熔炼顺序装入真空冶炼炉中进行高真空熔炼，在炉底部放镍板、纯铁、脱氧碳，并混装紧密，全熔化后调整钢液温度在1540℃-1590℃，精炼时间是40-60分钟，出钢温度1560℃-1600℃，浇注钢锭；

C：锻造：将通过真空冶炼后的钢锭表面进行处理去除氧化皮，将钢锭装炉在1100℃-1160℃温度下进行保温3小时后进行锻造，锻造成50-52*50-52mm尺寸的方钢坯，将锻造后的钢坯表面进行精整修磨，去除钢坯表面氧化皮及缺陷再切清两端部缩孔裂纹，进行超声波探伤检验合格后转入下道热轧工序；

C:热轧：将燃气灶具自动熄火保护装置用精密合金材锻造的50-52*50-52mm方钢坯，在1100℃ -1160℃加热、保温40分钟后热轧成Φ12mm盘条或棒材；

D：第一次热处理工序：对热轧后盘条或棒材进行精整修磨处理后进行真空热处理，将Φ12mm盘条或棒材在温度940℃-980℃下进行加热、保温；

E: 冷拔工序： 先将精密合金材料依次进行拉拔-中间退火-拉拔-中间退火-拉拔，等到半圆形钢丝成品，在900℃-980℃温度下保温45分钟；按变形要求采用设计好的专用高聚晶半圆模具依次进行拉拔，拉拔前对钢丝表面进行抛磨处理去除表面细裂纹等缺陷再进行拉拔；

F:成品退火：将拉拔得到的半圆形钢丝成品装入真空热处理炉中，在880℃-920℃下加热保温50分钟后，以不超过28℃/小时的冷却速度冷却至580℃以下，再空冷却至室温。