CN112575247A - 一种高压电阻箱用电热合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压电阻箱用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;成品钢带单件重量可达500kg以上,综合性能良好,成品钢带表面平整,无裂纹、脱皮、休班、分层等缺陷,抗拉强度大于500MPa,延伸率35‑55%,硬度150‑200HB,镰刀弯小于2mm/m,弯曲性能180度重合,应用于高压电阻箱中,使用寿命延长。
Description
技术领域
本发明涉及电热合金制备技术领域,尤其涉及一种高压电阻箱用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合金材料,在冶金、机械、石化、电气、建筑、家电等领域中用于制造各种电热元件。目前,电热合金已经成为一种重要的工程合金材料,在国民经济中占有重要地位。电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器,高压电阻箱需要在1000-35000伏高压下工作,高压电阻箱中的电阻带采用的电热合金材料需要具有较高的高温强度,良好的抗氧化和抗腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能,在各种温度下需要具有良好的组织稳定性和使用可靠性。目前高压电阻箱用电热合金材料的制备方法成材率较低,生产周期长,制造成本较高,成品存在裂纹、脱皮等不良现象。
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,而提出的一种高压电阻箱用电热合金的制备方法,提高成品质量及综合性能,提高成材率,缩短生产周期,降低制造成本。
为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种高压电阻箱用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,电热合金的元素组成按重量分数为:C:≤0.08%,Si:1.0-3.0%,Mn:≤1.0%,P:≤0.020%,S:≤0.015%,Cr:18.0-21.0%,Ni:30.0-34.0%,Al:≤0.40%,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1500-1520℃,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=85*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=(0.45±0.016)*250mm或S=(0.50±0.016)*250mm,单件重量500-600kg,内筒直径Φ400mm-Φ490mm。
优选地,电热合金的元素组成按重量分数为:C:≤0.08%,Si:1.5-2.8%,Mn:≤1.0%,P:≤0.015%,S:≤0.010%,Cr:19.5-21.5%,Ni:30.0-32.5%,Al:≤0.40%,Ti:0.25-0.45%,La+Ce:0.15-0.25%,余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地,电热合金的元素组成按重量分数为:C:0.06%,Si:1.80%,Mn:0.85%,P:0.010%,S:0.008%,Cr:20.2%,Ni:30.0%,Al:0.35%,Ti:0.35%,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,抗拉强度大于500MPa,延伸率35-55%,硬度150-200HB,镰刀弯小于2mm/m,弯曲性能180度重合。
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;成品钢带单件重量可达500kg以上,综合性能良好,成品钢带表面平整,无裂纹、脱皮、休班、分层等缺陷,抗拉强度大于500MPa,延伸率35-55%,硬度150-200HB,镰刀弯小于2mm/m,弯曲性能180度重合,应用于高压电阻箱中,使用寿命延长。
附图说明
图1为本发明的一种高压电阻箱用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,本发明的一种高压电阻箱用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、硅铁需在400℃烘烤不少于2小时,镍板需在400℃烘烤不少于6小时,电解锰需在200℃烘烤大于2小时;同钢种返回料配入量≤45%,其余采用新料;电热合金的元素组成按重量分数为:C:≤0.08%,Si:1.0-3.0%,Mn:≤1.0%,P:≤0.020%,S:≤0.015%,Cr:18.0-21.0%,Ni:30.0-34.0%,Al:≤0.40%,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1500-1520℃,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=85*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=(0.45±0.016)*250mm或S=(0.50±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,抗拉强度大于500MPa,延伸率35-55%,硬度150-200HB,镰刀弯小于2mm/m,弯曲性能180度重合。
优选地,电热合金的元素组成按重量分数为:C:≤0.08%,Si:1.5-2.8%,Mn:≤1.0%,P:≤0.015%,S:≤0.010%,Cr:19.5-21.5%,Ni:30.0-32.5%,Al:≤0.40%,Ti:0.25-0.45%,La+Ce:0.15-0.25%,余量为Fe和不可避免的杂质。
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,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的高压电阻箱用电热合金的元素组成按重量分数为:C:0.06%,Si:1.80%,Mn:0.85%,P:0.010%,S:0.008%,Cr:20.2%,Ni:30.0%,Al:0.35%,Ti:0.35%,La+Ce:0.15%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明实施例1的高压电阻箱用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。
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1500-1520℃,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=85*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=(0.45±0.016)*250mm或S=(0.50±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,抗拉强度大于500MPa,延伸率35-55%,硬度150-200HB,镰刀弯小于2mm/m,弯曲性能180度重合。
实施例2:
本发明实施例2的高压电阻箱用电热合金的元素组成按重量分数为:C:0.07%,Si:2.50%,Mn:0.80%,P:0.010%,S:0.008%,Cr:20.0%,Ni:30.5%,Al:0.30%,Ti:0.35%,La+Ce:0.15%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明实施例2的高压电阻箱用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。
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1500-1520℃,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=85*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=(0.45±0.016)*250mm或S=(0.50±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,抗拉强度大于500MPa,延伸率35-55%,硬度150-200HB,镰刀弯小于2mm/m,弯曲性能180度重合。
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;成品钢带单件重量可达500kg以上,综合性能良好,成品钢带表面平整,无裂纹、脱皮、休班、分层等缺陷,抗拉强度大于500MPa,延伸率35-55%,硬度150-200HB,镰刀弯小于2mm/m,弯曲性能180度重合,应用于高压电阻箱中,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)
1.一种高压电阻箱用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,电热合金的元素组成按重量分数为:C:≤0.08%,Si:1.0-3.0%,Mn:≤1.0%,P:≤0.020%,S:≤0.015%,Cr:18.0-21.0%,Ni:30.0-34.0%,Al:≤0.40%,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1500-1520℃,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=85*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=(0.45±0.016)*250mm或S=(0.50±0.016)*250mm,单件重量500-600kg,内筒直径Φ400mm-Φ490mm。
2.如权利要求1所述的高压电阻箱用电热合金的制备方法,其特征在于:电热合金的元素组成按重量分数为:C:≤0.08%,Si:1.5-2.8%,Mn:≤1.0%,P:≤0.015%,S:≤0.010%,Cr:19.5-21.5%,Ni:30.0-32.5%,Al:≤0.40%,Ti:0.25-0.45%,La+Ce:0.15-0.25%,余量为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的高压电阻箱用电热合金的制备方法,其特征在于:电热合金的元素组成按重量分数为:C:0.06%,Si:1.80%,Mn:0.85%,P:0.010%,S:0.008%,Cr:20.2%,Ni:30.0%,Al:0.35%,Ti:0.35%,La+Ce:0.15%,余量为Fe和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的高压电阻箱用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所述的高压电阻箱用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所述的高压电阻箱用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所述的高压电阻箱用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所述的高压电阻箱用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,抗拉强度大于500 MPa,延伸率35-55%,硬度150-200HB,镰刀弯小于2mm/m,弯曲性能180度重合。
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