CN112359250A - 一种高电阻电热合金的制备方法 - Google Patents

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CN112359250A CN202011183560.7A CN202011183560A CN112359250A CN 112359250 A CN112359250 A CN 112359250A CN 202011183560 A CN202011183560 A CN 202011183560A CN 112359250 A CN112359250 A CN 112359250A
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Abstract

本发明提供一种高电阻电热合金的制备方法，包括原料准备、中频冶炼、电渣重熔、锻造、热轧、冷轧、热处理、精轧成品的步骤；本发明采用中频冶炼和电渣重熔双联熔炼法，加入硅钙、Ni‑Mg合金以及稀土材料用于脱氧脱硫，能够提高电热合金的纯度，减少杂质含量，保证电热合金脱气充分、金相组织和化学成分均匀；本发明的制备方法能够提高成材率，降低制造成本，缩短生产周期；成品钢带表面平整，无裂纹、脱皮、休班、分层等缺陷，米电阻为0.00747Ώ±3%，抗拉强度大于550 MPa，延伸率≥35%，硬度≤200HB，镰刀弯小于3mm/m，弯曲性能180度重合，具备良好的高温强度和抗氧化性能，使用寿命延长。

Description

一种高电阻电热合金的制备方法
技术领域
本发明涉及电热合金制备技术领域，尤其涉及一种高电阻电热合金的制备方法。
背景技术
电热合金是将电能转化为热能的功能性材料，它的最高使用温度可达1400℃，在冶金、机械、石化、电气、建筑、军工、家电等领域中用于制造各种电热元件。目前电热合金材料己成为一种重要的工程合金材料，在国民经济中占有重要的地位。随着家用电器工业的发展、各种工业电炉的广泛使用，对高电阻电热合金的需求量急剧增大。目前工业上所用电热元件，要求其材料既要具有熔点高、热膨胀系数小、抗氧化性能良好和高温强度好的优良性能，又要求其具有较高的电阻率。
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，而提出的一种高电阻电热合金的制备方法，优化合金性能，提高合金抗氧化性能，增强合金高温强度，提高合金电阻率。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高电阻电热合金的制备方法，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≤45%，其余采用新料；其中，高电阻电热合金的元素组成按重量分数为：C：≤0.08%，Si：0.75-1.60%，Mn：≤0.60%，P：≤0.020%，S：≤0.015%，Cr：15.0-18.0%，Ni：55.0-61.0%，Al：≤0.50%，Ti：0.20-0.50%，La+Ce：0.10-0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质；
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1520-1540℃，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400-450kg的方锭，空冷；
步骤S4：锻造：钢锭采用天然气炉加热，加热温度1150-1180℃，先缓慢加热至800℃，保温2小时，再升温至1000℃，保温1小时，再升温至1170℃，保温2小时；开锻温度≥1140℃，终锻温度≥950℃，回火＞40分钟；锻造规格S=80*258*L=900-1200mm；
步骤S5：热轧：热轧温度1150-1180℃，保温60分钟；热轧规格S=2.8*267mm打松卷，空冷；碱浸酸白干净，表面无黑斑、氧化皮；
步骤S6：冷轧：切除钢带两头缺陷，接带平焊牢固，确保冷轧成品无明显焊接头；冷轧至S=1.5*262mm，单件重量1.8-2吨/卷，表面全面抛磨，确保表面无裂纹、无脱皮；
步骤S7：热处理：光亮退火温度1080-1150℃；
步骤S8：精轧成品：精轧尺寸S=（0.60±0.016）*250mm，单件重量500-600kg，内筒直径Φ400mm-Φ490mm。
优选地，所述高电阻电热合金的元素组成按重量分数为：C：0.06%，Si：1.20%，Mn：0.40%，P：0.015%，S：0.010%，Cr：15.6%，Ni：60.0%，Al：0.45%，La+Ce：0.15%，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，所述高电阻电热合金的元素组成按重量分数为：C：0.08%，Si：0.90%，Mn：0.50%，P：0.010%，S：0.008%，Cr：17.5%，Ni：60.5%，Al：0.40%，Ti：0.15%，La+Ce：0.15%，余量为Fe和不可避免的杂质。
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。
优选地，所述步骤S8中，精轧后再经光亮退火处理的成品钢带，米电阻为0.00747Ώ±3%，抗拉强度大于550 MPa，延伸率≥35%，硬度≤200HB，镰刀弯小于3mm/m，弯曲性能180度重合，无肉眼可见裂纹或脱皮现象。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用中频冶炼和电渣重熔双联熔炼法，加入硅钙、Ni-Mg合金以及稀土材料用于脱氧脱硫，能够提高电热合金的纯度，减少杂质含量，保证电热合金脱气充分、金相组织和化学成分均匀；本发明的制备方法能够提高成材率，降低制造成本，缩短生产周期；成品钢带表面平整，无裂纹、脱皮、休班、分层等缺陷，米电阻为0.00747Ώ±3%，抗拉强度大于550 MPa，延伸率≥35%，硬度≤200HB，镰刀弯小于3mm/m，弯曲性能180度重合，具备良好的高温强度和抗氧化性能，使用寿命延长。
附图说明
图1为本发明的一种高电阻电热合金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。
请参见图1，本发明的一种高电阻电热合金的制备方法，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；其中，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；同钢种返回料配入量≤45%，其余采用新料；其中，高电阻电热合金的元素组成按重量分数为：C：≤0.08%，Si：0.75-1.60%，Mn：≤0.60%，P：≤0.020%，S：≤0.015%，Cr：15.0-18.0%，Ni：55.0-61.0%，Al：≤0.50%，Ti：0.20-0.50%，La+Ce：0.10-0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
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1520-1540℃，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，金属钙的加入量为2kg，稀土材料加入量2kg。脱氧剂的加入，能够提高合金的纯度，减少有害元素的含量，优化电热合金的金相组织，提高综合性能。
步骤S3：电渣重熔：电渣重熔前切除电极两端缩孔，可允许小于40%缩孔存在，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400-450kg的方锭，空冷。
步骤S4：锻造：钢锭采用天然气炉加热，加热温度1150-1180℃，先缓慢加热至800℃，保温2小时，再升温至1000℃，保温1小时，再升温至1170℃，保温2小时；开锻温度≥1140℃，终锻温度≥950℃，回火＞40分钟；锻造规格S=80*258*L=900-1200mm。
步骤S5：热轧：热轧温度1150-1180℃，保温60分钟；热轧规格S=2.8*267mm打松卷，空冷；碱浸酸白干净，表面无黑斑、氧化皮。
步骤S6：冷轧：切除钢带两头缺陷，接带平焊牢固，确保冷轧成品无明显焊接头；冷轧至S=1.5*262mm，单件重量1.8-2吨/卷，表面全面抛磨，确保表面无裂纹、无脱皮。
步骤S7：热处理：光亮退火温度1080-1150℃。
步骤S8：精轧成品：精轧尺寸S=（0.60±0.016）*250mm，单件重量500-600kg，内筒直径Φ400mm-Φ490mm。精轧后再经光亮退火处理的成品钢带，米电阻为0.00747Ώ±3%，抗拉强度大于550 MPa，延伸率≥35%，硬度≤200HB，镰刀弯小于3mm/m，弯曲性能180度重合，无肉眼可见裂纹或脱皮现象。
本发明的电热合金的制备方法采用中频冶炼和电渣重熔双联熔炼法，能够提高电热合金的纯度，减少杂质含量，保证电热合金脱气充分、金相组织和化学成分均匀；能够提高成材率，降低制造成本，缩短生产周期；成品钢带单件重量可达500kg以上，综合性能良好，电阻率提高，具备良好的高温强度和抗氧化性能；钢带表面平整，无可见机械损伤，无裂纹、辊压痕迹、麻点、结巴、锈斑、分层等缺陷，边部平整，无飞边、毛刺、裂边及分层现象。
实施例1：
本发明实施例1的一种高电阻电热合金的元素组成按重量分数为：C：0.06%，Si：1.20%，Mn：0.40%，P：0.015%，S：0.010%，Cr：15.6%，Ni：60.0%，Al：0.45%，La+Ce：0.15%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明实施例1的一种高电阻电热合金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；其中，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；同钢种返回料配入量≤45%，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1520-1540℃，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，金属钙的加入量为2kg，稀土材料加入量2kg。脱氧剂的加入，能够提高合金的纯度，减少有害元素的含量，优化电热合金的金相组织，提高综合性能。
步骤S3：电渣重熔：电渣重熔前切除电极两端缩孔，可允许小于40%缩孔存在，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400-450kg的方锭，空冷。
步骤S4：锻造：钢锭采用天然气炉加热，加热温度1150-1180℃，先缓慢加热至800℃，保温2小时，再升温至1000℃，保温1小时，再升温至1170℃，保温2小时；开锻温度≥1140℃，终锻温度≥950℃，回火＞40分钟；锻造规格S=80*258*L=900-1200mm。
步骤S5：热轧：热轧温度1150-1180℃，保温60分钟；热轧规格S=2.8*267mm打松卷，空冷；碱浸酸白干净，表面无黑斑、氧化皮。
步骤S6：冷轧：切除钢带两头缺陷，接带平焊牢固，确保冷轧成品无明显焊接头；冷轧至S=1.5*262mm，单件重量1.8-2吨/卷，表面全面抛磨，确保表面无裂纹、无脱皮。
步骤S7：热处理：光亮退火温度1080-1150℃。
步骤S8：精轧成品：精轧尺寸S=（0.60±0.016）*250mm，单件重量500-600kg，内筒直径Φ400mm-Φ490mm。精轧后再经光亮退火处理的成品钢带，米电阻为0.00747Ώ±3%，抗拉强度大于550 MPa，延伸率≥35%，硬度≤200HB，镰刀弯小于3mm/m，弯曲性能180度重合，无肉眼可见裂纹或脱皮现象。
实施例2：
本发明实施例2的一种高电阻电热合金的元素组成按重量分数为：C：0.08%，Si：0.90%，Mn：0.50%，P：0.010%，S：0.008%，Cr：17.5%，Ni：60.5%，Al：0.40%，Ti：0.15%，La+Ce：0.15%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明实施例2的一种高电阻电热合金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；其中，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；同钢种返回料配入量≤45%，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1520-1540℃，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，金属钙的加入量为2kg，稀土材料加入量2kg。脱氧剂的加入，能够提高合金的纯度，减少有害元素的含量，优化电热合金的金相组织，提高综合性能。
步骤S3：电渣重熔：电渣重熔前切除电极两端缩孔，可允许小于40%缩孔存在，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400-450kg的方锭，空冷。
步骤S4：锻造：钢锭采用天然气炉加热，加热温度1150-1180℃，先缓慢加热至800℃，保温2小时，再升温至1000℃，保温1小时，再升温至1170℃，保温2小时；开锻温度≥1140℃，终锻温度≥950℃，回火＞40分钟；锻造规格S=80*258*L=900-1200mm。
步骤S5：热轧：热轧温度1150-1180℃，保温60分钟；热轧规格S=2.8*267mm打松卷，空冷；碱浸酸白干净，表面无黑斑、氧化皮。
步骤S6：冷轧：切除钢带两头缺陷，接带平焊牢固，确保冷轧成品无明显焊接头；冷轧至S=1.5*262mm，单件重量1.8-2吨/卷，表面全面抛磨，确保表面无裂纹、无脱皮。
步骤S7：热处理：光亮退火温度1080-1150℃。
步骤S8：精轧成品：精轧尺寸S=（0.60±0.016）*250mm，单件重量500-600kg，内筒直径Φ400mm-Φ490mm。精轧后再经光亮退火处理的成品钢带，米电阻为0.00747Ώ±3%，抗拉强度大于550 MPa，延伸率≥35%，硬度≤200HB，镰刀弯小于3mm/m，弯曲性能180度重合，无肉眼可见裂纹或脱皮现象。
本发明采用中频冶炼和电渣重熔双联熔炼法，加入硅钙、Ni-Mg合金以及稀土材料用于脱氧脱硫，能够提高电热合金的纯度，减少杂质含量，保证电热合金脱气充分、金相组织和化学成分均匀；本发明的制备方法能够提高成材率，降低制造成本，缩短生产周期；成品钢带表面平整，无裂纹、脱皮、休班、分层等缺陷，米电阻为0.00747Ώ±3%，抗拉强度大于550 MPa，延伸率≥35%，硬度≤200HB，镰刀弯小于3mm/m，弯曲性能180度重合，具备良好的高温强度和抗氧化性能，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)

1.一种高电阻电热合金的制备方法，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≤45%，其余采用新料；其中，高电阻电热合金的元素组成按重量分数为：C：≤0.08%，Si：0.75-1.60%，Mn：≤0.60%，P：≤0.020%，S：≤0.015%，Cr：15.0-18.0%，Ni：55.0-61.0%，Al：≤0.50%，Ti：0.20-0.50%，La+Ce：0.10-0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质；
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1520-1540℃，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400-450kg的方锭，空冷；
步骤S4：锻造：钢锭采用天然气炉加热，加热温度1150-1180℃，先缓慢加热至800℃，保温2小时，再升温至1000℃，保温1小时，再升温至1170℃，保温2小时；开锻温度≥1140℃，终锻温度≥950℃，回火＞40分钟；锻造规格S=80*258*L=900-1200mm；
步骤S5：热轧：热轧温度1150-1180℃，保温60分钟；热轧规格S=2.8*267mm打松卷，空冷；碱浸酸白干净，表面无黑斑、氧化皮；
步骤S6：冷轧：切除钢带两头缺陷，接带平焊牢固，确保冷轧成品无明显焊接头；冷轧至S=1.5*262mm，单件重量1.8-2吨/卷，表面全面抛磨，确保表面无裂纹、无脱皮；
步骤S7：热处理：光亮退火温度1080-1150℃；
步骤S8：精轧成品：精轧尺寸S=（0.60±0.016）*250mm，单件重量500-600kg，内筒直径Φ400mm-Φ490mm。
2.如权利要求1所述的高电阻电热合金的制备方法，其特征在于：所述高电阻电热合金的元素组成按重量分数为：C：0.06%，Si：1.20%，Mn：0.40%，P：0.015%，S：0.010%，Cr：15.6%，Ni：60.0%，Al：0.45%，La+Ce：0.15%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的高电阻电热合金的制备方法，其特征在于：所述高电阻电热合金的元素组成按重量分数为：C：0.08%，Si：0.90%，Mn：0.50%，P：0.010%，S：0.008%，Cr：17.5%，Ni：60.5%，Al：0.40%，Ti：0.15%，La+Ce：0.15%，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的高电阻电热合金的制备方法，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。
5.如权利要求1所述的高电阻电热合金的制备方法，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。
6.如权利要求1所述的高电阻电热合金的制备方法，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。
7.如权利要求6所述的高电阻电热合金的制备方法，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。
8.如权利要求1所述的高电阻电热合金的制备方法，其特征在于：所述步骤S8中，精轧后再经光亮退火处理的成品钢带，米电阻为0.00747Ώ±3%，抗拉强度大于550 MPa，延伸率≥35%，硬度≤200HB，镰刀弯小于3mm/m，弯曲性能180度重合，无肉眼可见裂纹或脱皮现象。
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