CN103938032A

CN103938032A - 一种提高镍铬系电热合金使用寿命的方法

Info

Publication number: CN103938032A
Application number: CN201410198007.9A
Authority: CN
Inventors: 郭健; 郭小芳; 郭乃林
Original assignee: Yancheng Xinyang Electric Heat Material Co Ltd
Current assignee: Yancheng Xinyang Electric Heat Material Co Ltd
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2034-05-12
Also published as: CN103938032B

Abstract

本发明涉及一种提高镍铬系电热合金使用寿命的方法。所述制备方法包括：配料、熔炼、还原造渣、加铝脱氧、热轧盘条、去应力退火和漂洗后进行多道次拉拔。本发明采用冲包法将铝钛硼粉末与合金熔体混合，钛和硼元素分布均匀，析出的颗粒尺寸细小、数量多，能够阻止高温下镍铬系合金晶粒长大，材料塑性明显改善，使用寿命提高了35％以上。通过优化元素组成和配比，有效的提高合金的力学性能。

Description

一种提高镍铬系电热合金使用寿命的方法

技术领域：

本发明涉及一种镍铬系电热合金，特别是一种提高镍铬系电热合金使用寿命的方法。

背景技术：

电热合金材料是利用物质的电阻特性制造发热体的电阻合金。目前电热合金材料已成为一种重要的工程合金材料，适用于机械、冶金、电子、化工等行业，在国民经济中占有重要的地位。镍铬系电热合金具有均匀稳定的电阻率、高抗氧化性、高熔点和良好的高温强度、热加工性等优点，近几年在电器和工业用炉中广泛使用。就国内的镍铬系电热合金产品，其使用寿命和质量与进口产品相比仍有较大差距，例如国产的镍铬合金丝的寿命一般为2000h，进口产品的寿命可达7000h。众所周知，镍铬系电热合金的使用温度范围是均匀的奥氏体组织，从室温到高温不发生相变，但经过长时间高温服役后，合金晶粒尺寸变大，基体中会出现多种不同类型的析出物，严重割裂基体，合金脆性增强，严重影响了产品的使用寿命。本发明通过创新镍铬系电热合金的制备方法，有效地提高合金的使用寿命、使用温度和力学性能。

发明内容：

为克服现有技术中的不足，本发明提供一种提高镍铬系电热合金使用寿命的方法。

一种提高镍铬系电热合金使用寿命的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)按照以下组成进行配料：C：0.01-0.02％、Si：3-4％、Mn：0.6-1％、Al：4-6％、Cr：17-19％、Nb：0.5-0.8％、Hf：1-2％、V：3-4％、Mo：1-1.5％、Ti：1-3％、Ce：0.01-0.1％、La：0.01-0.1％、B：0.5-2％、S≤0.0001％、P≤≤0.0001％，余量为镍和不可避免的杂质；(2)将上述称量好的部分纯金属在1700℃真空条件下熔炼，待完全熔化后保温1h，经还原造渣、加铝脱氧后获得镍铬系电热合金熔体，然后采用冲包法将占总金属液0.8-2wt％的铝钛硼粉末与合金熔体混合，一起加入到剩余的合金熔体中，40min后调整合金熔体成分，最后加入稀土Ce和稀土La，浇铸成锭；(3)热轧盘条：热轧温度：1350℃-1400℃，开轧温度：1400℃，终轧温度：1350℃；(4)去应力退火：在真空热处理炉内，真空度1×10^-3Pa，退火温度950℃，保温12h；(5)漂洗后进行多道次拉拔得到铁铬铝系电热合金丝。

所述还原造渣工艺为加入占总金属液1wt％的硅铁、2.3wt％的石灰和0.8wt％的莹石料造渣，还原时间5-8分钟。

所述加铝脱氧工艺为将合金熔体温度调整至1560℃-1590℃，加铝深入脱氧，铝的加入量为1.5Kg/t，脱氧时间大于15分钟。

合金成分优选：C：0.013％、Si：3.2％、Mn：0.9％、Al：5％、Cr：18.4％、Nb：0.7％、Hf：1.4％、V：3.7％、Mo：1.2％、Ti：2％、Ce：0.08％、La：0.04％、B：1％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为镍和不可避免的杂质。

本发明制备的合金成品具有较高的使用寿命、使用温度和力学性能。Cr是主要的合金化元素之一，在高温下能够形成Cr₂O₃氧化膜，能够有效的提高产品的高温抗氧化性，从而提高产品的使用寿命，其含量控制在17-19％为宜；稀土Ce和La的加入能够净化合金基体，改善夹杂物形貌，细化晶粒，同时在晶界处形成的富氧颗粒能够对位错滑移形成阻碍，从而提高合金强度和产品的使用寿命；通过添加Nb、Hf、V、Mo等元素能够有效改善合金高温力学性能和抗氧化性；采用冲包法将铝钛硼粉末与合金熔体混合，钛和硼元素分布均匀，析出的颗粒尺寸细小、数量多，能够阻止高温下镍铬系合金晶粒长大，材料塑性明显改善，使用寿命提高了35％以上。

具体实施方式：

下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。

按照如下方法制备实施例的合金成品：(1)按照以下组成进行配料：C：0.013％、Si：3.2％、Mn：0.9％、Al.5％、Cr：18.4％、Nb：0.7％、Hf：1.4％、V：3.7％、Mo：1.2％、Ti：2％、Ce：0.08％、La：0.04％、B：1％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为镍和不可避免的杂质；(2)将上述称量好的部分纯金属在1700℃真空条件下熔炼，待完全熔化后保温1h，经还原造渣、加铝脱氧后获得镍铬系电热合金熔体，然后采用冲包法将占总金属液1％的铝钛硼粉末与合金熔体混合，一起加入到剩余的合金熔体中，40min后调整合金熔体成分，最后加入稀土Ce和稀土La，浇铸成锭；(3)热轧盘条：热轧温度：1350℃-1400℃，开轧温度：1400℃，终轧温度：1350℃；(4)去应力退火：在真空热处理炉内，真空度1×10^-3Pa，退火温度950℃，保温12h；(5)漂洗后进行多道次拉拔得到铁铬铝系电热合金丝。所述还原造渣工艺为加入占总金属液1wt％的硅铁、2.3wt％的石灰和0.8wt％的萤石料造渣，还原时间5-8分钟。所述加铝脱氧工艺为将合金熔体温度调整至1570℃，加铝深入脱氧，铝的加入量为1.5Kg/t，脱氧时间大于15分钟。

本发明实施例制备的合金成品具有较高的使用寿命、使用温度和力学性能，抗拉强度可达990MPa，延伸率可达27％，快速寿命值(测试条件：丝材直径1mm，温度1200℃)可达200h。本发明克服了现有技术中的不足，具有较广的工业应用前景。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种提高镍铬系电热合金使用寿命的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)按照以下组成进行配料：C：0.01-0.02％、Si：3-4％、Mn：0.6-1％、Al：4-6％、Cr：17-19％、Nb：0.5-0.8％、Hf：1-2％、V：3-4％、Mo：1-1.5％、Ti：1-3％、Ce：0.01-0.1％、La：0.01-0.1％、B：0.5-2％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为镍和不可避免的杂质；(2)将上述称量好的部分纯金属在1700℃真空条件下熔炼，待完全熔化后保温1h，经还原造渣、加铝脱氧后获得镍铬系电热合金熔体，然后采用冲包法将占总金属液0.8-2wt％的铝钛硼粉末与合金熔体混合，一起加入到剩余的合金熔体中，40min后调整合金熔体成分，最后加入稀土Ce和稀土La，浇铸成锭；(3)热轧盘条：热轧温度：1350℃-1400℃，开轧温度：1400℃，终轧温度：1350℃；(4)去应力退火：在真空热处理炉内，真空度1×10^-3Pa，退火温度950℃，保温12h；(5)漂洗后进行多道次拉拔得到铁铬铝系电热合金丝。

2.如权利要求1所述的制备方法，所述还原造渣工艺为加入占总金属液1wt％的硅铁、2.3wt％的石灰和0.8wt％的萤石料造渣，还原时间5-8分钟。

3.如权利要求1所述的制备方法，所述加铝脱氧工艺为将合金熔体温度调整至1560℃-1590℃，加铝深入脱氧，铝的加入量为1.5Kg/t，脱氧时间大于15分钟。

4.如权利要求1所述的制备方法，合金成分优选：C：0.013％、Si：3.2％、Mn：0.9％、Al：5％、Cr：18.4％、Nb：0.7％、Hf：1.4％、V：3.7％、Mo：1.2％、Ti：2％、Ce：0.08％、La：0.04％、B：1％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为镍和不可避免的杂质。