CN104975238A

CN104975238A - 一种铁铬铝电热合金

Info

Publication number: CN104975238A
Application number: CN201410141961.4A
Authority: CN
Inventors: 叶明华
Original assignee: Changshu City Co Ltd Of Electrothermal Alloy Material Factory
Current assignee: Changshu City Co Ltd Of Electrothermal Alloy Material Factory
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2015-10-14

Abstract

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种铁铬铝电热合金，按质量分数来计，该合金为：碳：0.03%～0.06%，硅：0.18%～0.35%，锰：0.260%～0.308%，磷：0.005%～0.02%，硫：0.005%～0.02%，铬：23.0%～25.0%，镍：0.246%～0.257%，铝：5.0%～6.5%，铌：小于0.004%，钛：0.096%～0.105%，钒：0.054%～0.061%，锑：0.051%～0.056%，镧：0.015%～0.020%，铈：0.041%～0.052%，余量为Fe；所述的铁铬铝电热合金导热系数为45.2～46.1KJ/m?h?℃，线胀系数为15.6～16.0。本发明选用铸币厂废铁料和冲床边角料，成本低廉，实现了废物的再利用。

Description

一种铁铬铝电热合金

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种铁铬铝电热合金，该合金适合用于工业和其它热用途中电热元件的合金。

背景技术

铁铬铝合金，是大量应用的电炉丝材料，其电阻率高、比重轻、抗氧化及抗渗碳能力强，且价格低廉，比镍铬电炉丝使用温度高300℃，但在高温使用后会变脆。这不仅限制了使用范围，也严重地缩短了使用寿命。

因此，如何开发具有低成本、发热快和使用寿命长的铁铬铝合金一直是本领域的研究热点。

文献：彭其春，李光强，朱诚意，稀土元素对Fe-Cr-Al系合金抗氧化性的影响，稀土，2003，24（5）：13-17。该文献表明，铁铬铝合金的抗高温氧化性能，主要是在合金表面形成有保护作用的Cr₂O₃膜、Al₂O₃膜或复合氧化膜而得以改善，而添加的稀土元素可进一步改善合金的抗氧化性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题：采用废铁为原料生产铁铬铝电热合金存在合金抗氧化能力差、使用寿命短的缺馅。

本发明的铁铬铝合金，其在生产过程中进行脱硫、脱磷和脱碳的步骤，同时添加微量稀有金属，可有效抑制合金晶粒的长大，提高了合金的抗氧化能力，延长了合金的使用寿命。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种铁铬铝电热合金，按质量分数来计，该合金为：碳：0.03%～0.06%，硅：0.18%～0.35%，锰：0.260%～0.308%，磷：0.005%～0.02%，硫：0.005%～0.02%，铬：23.0%～25.0%，镍：0.246%～0.257%，铝：5.0%～6.5%，铌：小于0.004%，钛：0.096%～0.105%，钒：0.054%～0.061%，锑：0.051%～0.056%，镧：0.015%～0.020%，铈：0.041%～0.052%，余量为Fe；所述的铁铬铝电热合金导热系数为45.2～46.1KJ/m·h·℃，线胀系数为15.6～16.0。

进一步地，按质量分数来计，该合金为：碳：0.03%～0.04%，硅：0.18%～0.35%，锰：0.260%～0.308%，磷：0.005%～0.01%，硫：0.005%～0.01%，铬：23.0%～25.0%，镍：0.246%～0.257%，铝：5.0%～6.5%，铌：小于0.004%，钛：0.096%～0.105%，钒：0.054%～0.061%，锑：0.051%～0.056%，镧：0.015%～0.020%，铈：0.041%～0.052%，余量为Fe。

本发明的铁铬铝合金可通过以下步骤制得：

步骤1）：称取重量配比的废料铁65%～70%、冲床边角料铁铬22%～28%；

步骤2）：进行熔炼，熔炼温度为1600℃以上，使铁和铬融化变成钢水；

步骤3）：在钢水中加入脱磷剂和脱硫剂，进行脱磷和脱硫处理，使得磷含量低于0.03%，硫含量低于0.04%；

步骤4）：进行精炼，调节供氧强度进行脱碳，当碳含量低于0.03%时，停止供氧，在精炼过程中加入微量元素，当磷含量低于0.01%，硫含量低于0.01%时进行出炉。

进一步地，步骤2）中，所述的熔炼温度为1600℃～1800℃，熔炼时间为2～4小时。

进一步地，在步骤2）中，当钢水温度达到1650℃后，进行机械搅拌。

进一步地，在步骤3）中，所述的脱磷剂为转炉渣、铁矿石和石灰，所述的脱硫剂为苏打粉。

进一步地，在步骤4）中，所述的微量元素为硅，铝和稀土。

进一步地，所述的稀土为镍、铌、钛、钒、锑、镧和铈。

进一步地，该合金应用于发热元件或电阻元件。

本发明的优点在于：1）采用的铸币厂废料铁在高温下进行脱硫、脱磷和脱碳处理，可制得符合工艺要求的铁原料，避免过量的硫、磷和碳对合金电热性能的不良影响。2）精炼过程中添加的微量元素，提高了铁铬铝合金高温快速寿命，同时选用的稀土材料增强了氧化膜对合金基体的结合强度，提高铁铬铝合金在变温过程中的抗氧化能力和抗腐蚀能力。3）选用铸币厂废铁料和冲床边角料，成本低廉，实现了废物的再利用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地说明。

实施例

步骤1：按重量配比，称取废料铁65%～70%、冲床边角料铁铬22%～28%。

步骤2：进行熔炼，熔炼温度为1600℃～1800℃，熔炼时间为2～4小时，使铁和铬融化变成钢水；为了去除铁铬表面杂质，当钢水温度达到1650℃时，需要进行机械搅拌。

步骤3：在钢水中加入脱磷剂转炉渣、铁矿石和石灰，脱硫剂苏打粉，进行脱磷和脱硫处理，处理时间2小时，使得磷含量低于0.03%，硫含量低于0.04%。

步骤4：进行精炼，调节供氧强度进行脱碳，当碳含量低于0.03%时，停止供氧，同时在该过程中加入微量元素硅，铝和稀土，当磷含量低于0.01%，硫含量低于0.01%时进行出炉。

在步骤4中，所述的稀土为镍、铌、钛、钒、锑、镧、铈和锰。

以铁铬铝电热合金0Cr25Al5为例，实施例1～4分别通过上述步骤制得0Cr25Al5，其中，微量元素硅含量为0.18%～0.35%，铝含量为5.0%～6.5%，其稀土成分如表1所示：

表1

实施例1～4所得的铁铬铝电热合金0Cr25Al5，其导热系数为45.2～46.1KJ/m·h·℃，线胀系数为15.6～16.0。

实施例1～4所得的铁铬铝电热合金0Cr25Al5，进行1300℃快速寿命试验表明，其寿命值不低于80小时。

本发明的铁铬铝电热合金，可加工成电加热用的铁铬铝电热合金电阻丝，即将轧制或锻造的棒材经拉拔工艺制成丝状产品。

本发明选用铸币厂废铁料和冲床边角料，成本低廉，实现了废物的再利用，生产成本降低约8%。

Claims

1.一种铁铬铝电热合金，其特征在于：按质量分数来计，该合金为：碳：0.03%～0.06%，硅：0.18%～0.35%，锰：0.260%～0.308%，磷：0.005%～0.02%，硫：0.005%～0.02%，铬：23.0%～25.0%，镍：0.246%～0.257%，铝：5.0%～6.5%，铌：小于0.004%，钛：0.096%～0.105%，钒：0.054%～0.061%，锑：0.051%～0.056%，镧：0.015%～0.020%，铈：0.041%～0.052%，余量为Fe；所述的铁铬铝电热合金导热系数为45.2～46.1KJ/m·h·℃，线胀系数为15.6～16.0。

2.根据权利要求1所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：按质量分数来计，该合金为：碳：0.03%～0.04%，硅：0.18%～0.35%，锰：0.260%～0.308%，磷：0.005%～0.01%，硫：0.005%～0.01%，铬：23.0%～25.0%，镍：0.246%～0.257%，铝：5.0%～6.5%，铌：小于0.004%，钛：0.096%～0.105%，钒：0.054%～0.061%，锑：0.051%～0.056%，镧：0.015%～0.020%，铈：0.041%～0.052%，余量为Fe。

3.根据权利要求1或2所述的一种铁铬铝电热合金，其特征在于：该合金由以下步骤制得：

4.根据权利要求3所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：步骤2）中所述的熔炼温度为1600℃～1800℃，熔炼时间为2～4小时。

5.根据权利要求3所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：在步骤2）中，当钢水温度达到1650℃后，进行机械搅拌。

6.根据权利要求3所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：在步骤3）中，所述的脱磷剂为转炉渣、铁矿石和石灰，所述的脱硫剂为苏打粉。

7.根据权利要求3所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：在步骤4）中，所述的微量元素为硅，锰，钛，铝和稀土。

8.根据权利要求3所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：所述的稀土为镍、铌、钛、钒、锑、镧和铈。

9.根据权利要求1或2所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：该合金应用于发热元件或电阻元件。