CN103938111B - 一种减少铁铬铝系电热合金非金属夹杂物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减少铁铬铝系电热合金非金属夹杂物的方法。所述制备方法包括：配料、熔炼、造渣、脱氧、吹氩、热轧盘条、去应力退火和漂洗后进行多道次拉拔。本发明能够有效降低非金属夹杂物的总含量，减小夹杂物尺寸，改善夹杂物形貌，降低夹杂物对于铁铬铝系电热合金使用寿命的影响。同时，通过优化元素组成和配比，有效提高合金丝的韧性、抗拉强度和抗氧化性。

Description

一种减少铁铬铝系电热合金非金属夹杂物的方法
技术领域：
本发明涉及一种电热合金，特别是一种减少铁铬铝系电热合金非金属夹杂物的方法。
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。电热合金按照化学成分可分为镍铬合金、镍铬铁合金和铁铬铝合金三个系列。铁铬铝系电热合金使用范围较为广泛，其具有使用温度高、电阻率高、易于热冷加工等优点。目前，非金属夹杂物是影响铁铬铝系电热合金丝使用寿命的主要因素之一，夹杂物尺寸较大，形状不规则，而且脆性强，严重的割裂了基体，影响产品的使用寿命。本发明通过创新铁铬铝系电热合金的制备方法，降低非金属夹杂物的总含量，减小夹杂物尺寸，改善夹杂物形貌，有效的降低夹杂物对于铁铬铝系电热合金使用寿命的影响。同时，通过优化元素组成和配比，有效提高合金丝的韧性、抗拉强度和抗氧化性。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种减少铁铬铝系电热合金非金属夹杂物的方法。
一种减少铁铬铝系电热合金非金属夹杂物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)配料：按照以下组成进行配料：C：0.01-0.02％、Si：0.2-0.4％、Ni：0.5-1％、Al：4-5％、Cr：17-18％、Co：4-5％、Mo：2-3％、Zr：4-6％、Nb：2-3％、Ti：0.5-0.9％、Ce：0.1-0.5％、La：0.1-0.5％、B：0.001-0.01％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为铁和不可避免的杂质；(2)熔炼：抽真空至1×10-4pa，将上述原料在高真空条件下熔化，熔化后进行吹氧脱碳，碳含量低于0.02％后停止吹氧，后进行高真空沸腾，沸腾时间大于25min；(3)造渣：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；(4)脱氧：加铝深入脱氧，铝的加入量为1.5Kg/t，脱氧时间大于15分钟；(5)吹氩，在钢包底部吹氩，氩气流控制在4-5L/min，吹氩时间2-3min，静置2min后浇铸成铸锭；(6)热轧盘条：热轧温度：1350℃-1400℃，开轧温度：1400℃，终轧温度：1360℃；(7)去应力退火：在真空热处理炉内，真空度1×10-3pa，退火温度900℃，保温10h；(8)漂洗后进行多道次拉拔得到铁铬铝系电热合金丝。
所述的方法熔炼前使用铝箔将硼粉包裹放置于最底部，Ce和La在出炉前4分钟使用加料钳放入已熔化的合金液中。
合金成分优选：C：0.013％、Si：0.35％、Ni：1％、A1：4.4％、Cr：17.9％、Co：4.6％、Mo：2.5％、Zr：4.3％、Nb：2.2％、Ti：0.6％、Ce：0.2％、La：0.3％、B：0.007％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为铁和不可避免的杂质。
本发明制备的材料成品具有良好韧性、高抗拉强度和抗氧化性。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；微量B的加入对于改善合金塑性和加工性能具有重要作用；降低Cr元素含量的同时，通过添加Co、Mo、Zr、Nb、Ti等元素能够有效改善合金高温力学性能和抗氧化性，其中，Al、Zr能够提高电热合金丝的最高使用温度，Co、Mo、Nb能够提高高温强度，延长使用寿命；Ti能够提高耐腐蚀性，含量控制在0.5-0.9％为宜。
通过钢包底吹氩工艺在钢液中形成的氩气泡中的氧、氮、氢的分压低于其在钢液中的分压，氧、氮、氢会向氩气泡中扩散，钢液中的夹杂物同时吸附在气泡上，夹杂物随着氩气泡的上浮而带出。通过造渣、脱氧也能够有效地减少合金液中的非金属夹杂物。使用本发明的方法制备的电热合金丝，夹杂物总量减少了27％，夹杂物形貌趋于规整，尺寸也大大减少。
具体实施方式：
下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。
所述制备方法包括：一种减少铁铬铝系电热合金非金属夹杂物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)配料：按照以下组成进行配料：C：0.013％、Si：0.35％、Ni：1％、Al：4.4％、Cr：17.9％、Co：4.6％、Mo：2.5％、Zr：4.3％、Nb：2.2％、Ti：0.6％、Ce：0.2％、La：0.3％、B：0.007％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为铁和不可避免的杂质；(2)熔炼：抽真空至1×10-4pa，将上述原料在高真空条件下熔化，熔化后进行吹氧脱碳，碳含量低于0.02％后停止吹氧，后进行高真空沸腾，沸腾时间大于25min；(3)造渣：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7分钟；(4)脱氧：加铝深入脱氧，铝的加入量为1.5Kg/t，脱氧时间大于15分钟；(5)吹氩，在钢包底部吹氩，氩气流控制在4.5L/min，吹氩时间3min，静置2min后浇铸成铸锭；(6)热轧盘条：热轧温度：1350℃-1400℃，开轧温度：1400℃，终轧温度：1360℃；(7)去应力退火：在真空热处理炉内，真空度1×10-3pa，退火温度900℃，保温10h；(8)漂洗后进行多道次拉拔得到铁铬铝系电热合金丝。所述的方法熔炼前使用铝箔将硼粉包裹放置于最底部，Ce和La在出炉前4分钟使用加料钳放入已熔化的合金液中。
本发明实施例制备的电热合金丝，夹杂物总量减少了27％，夹杂物形貌趋于规整，尺寸也大大减少。合金丝具有较高的室温电阻率、抗拉强度、延伸率和抗氧化性，室温电阻率可达2.3Ωmm2/m，抗拉强度可达1010MPa，延伸率可达18％，抗氧化试验(试验条件：1300℃氧化200h)增重小于2.3mg/cm2。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 (2)

1.一种减少铁铬铝系电热合金非金属夹杂物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)配料：按照以下组成进行配料：C：0.01-0.02％、Si：0.2-0.4％、Ni：0.5-1％、Al：4-5％、Cr：17-18％、Co：4-5％、Mo：2-3％、Zr：4-6％、Nb：2-3％、Ti：0.5-0.9％、Ce：0.1-0.5％、La：0.1-0.5％、B：0.001-0.01％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为铁和不可避免的杂质；(2)熔炼：抽真空至1×10-4Pa，将上述原料在高真空条件下熔化，熔化后进行吹氧脱碳，碳含量低于0.02％后停止吹氧，后进行高真空沸腾，沸腾时间大于25min，熔炼前使用铝箔将硼粉包裹放置于最底部，Ce和La在出炉前4分钟使用加料钳放入已熔化的合金液中；(3)造渣：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；(4)脱氧：加铝深入脱氧，铝的加入量为1.5Kg/t，脱氧时间大于15分钟；(5)吹氩，在钢包底部吹氩，氩气流控制在4-5L/min，吹氩时间2-3min，静置2min后浇铸成铸锭；(6)热轧盘条：热轧温度：1360℃-1400℃，开轧温度：1400℃，终轧温度：1360℃；(7)去应力退火：在真空热处理炉内，真空度1×10-3Pa，退火温度900℃，保温10h；(8)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所述的方法，合金成分：C：0.013％、Si：0.35％、Ni：1％、Al：4.4％、Cr：17.9％、Co：4.6％、Mo：2.5％、Zr：4.3％、Nb：2.2％、Ti：0.6％、Ce：0.2％、La：0.3％、B：0.007％、S≤0.0001％、P≤0.0001％，余量为铁和不可避免的杂质。
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