CN113174531A - 中铬型铁铬铝合金及其生产方法 - Google Patents

中铬型铁铬铝合金及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了中铬型铁铬铝合金及其生产方法，该合金的成分为：碳0～0.03％、硅0～0.4％、锰0～0.5％、磷0～0.025％、硫0～0.02％、氮0～0.03％、铬16.0％～19.0％、镍0～0.6％、铝3.0％～5.0％、钴0～0.5％、铌0～0.5％、稀土0～0.2％、余量的铁及杂质；该方法包括：配料并熔炼：根据目标产品成分配料，将脱磷铁水和高碳铬铁合金加入到熔炼炉内熔炼，碳含量降低至0.4％以下、温度在1610～1640℃之间后出钢；深脱碳处理：在VOD炉进行深脱碳处理，将碳含量降低至0.03％以下；铝合金化处理：向铁铬铝熔液加入铝粒，将铝含量控制在3.0％～5.0％；钴、铌合金化及加入稀土处理：在LF炉处理，向铁铬铝熔液加入钴合金、铌合金，当钴和铌含量达到目标要求时，向铁铬铝熔液加入稀土，将稀土含量控制在0.04％～0.2％。本发明提高了铁铬铝合金的发热效率和抗氧化性能，同时降低其成本。

Description

中铬型铁铬铝合金及其生产方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种中铬型铁铬铝合金及其生产方法。
背景技术
电阻加热时所利用的导电材料称为电热工程材料，电热工程材料按其组织结构特点可以分为电热合金、高熔点金属、非金属和高温熔体等。其中，电热合金依照基体的不同分为两大类，分别为镍基和铁基材料。铁铬铝(Fe-Cr-Al)合金以铁为基，该合金最高使用温度可达1400℃左右，抗氧化性好、使用稳定性高、服役寿命长，是生产生活中理想的发热材料。Fe-Cr-Al电热合金因为其化学成分比较适合于中国资源情况，并且具有成本低、来源广的优势，成为了中国应用最广泛的金属电热元件。
参考《GB/T 1234高电阻电热合金》，现有的铁铬铝合金主要有1Cr13Al4、0Cr20Al3、0Cr23A15、0Cr21Al6RE、0Cr25A15、0Cr21Al6Nb、0Cr24Al6RE、0Cr27A17Mo2。可以看到这些铁铬铝合金Cr含量或偏高或偏低。在有些场合，Cr含量高的铁铬铝合金成本过高，而另一方面，Cr含量低的铁铬铝合金发热效率达不到使用要求，因而，有必要开发一种既经济又能符合实际需求的中铬型铁铬铝合金。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种中铬型铁铬铝合金及其生产方法。
本发明的中铬型铁铬铝合金的化学成分按质量百分比控制为：碳0～0.03％、硅0～0.4％、锰0～0.5％、磷0～0.025％、硫0～0.02％、氮0～0.03％、铬16.0％～19.0％、镍0～0.6％、铝3.0％～5.0％、钴0～0.5％、铌0～0.5％、稀土0～0.2％、其余为铁及不可避免的杂质余量。
优选地，在上述中铬型铁铬铝合金中，所述稀土是镧、铈、钇中的一种或多种。
本发明的中铬型铁铬铝合金生产方法包括如下步骤：
(一)配料并熔炼：根据目标产品成分要求进行配料，将作为主要原料的脱磷铁水和高碳铬铁合金加入到AOD或K-OBM-S熔炼炉内进行熔炼，碳含量降低至质量百分比0.4％以下、温度在1610～1640℃之间后，将熔炼炉内铁铬铝熔液倒入钢包内；
(二)深脱碳处理：将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，将碳含量降低至质量百分比0.03％以下；
(三)铝合金化处理：向经深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，将铝含量控制在质量百分比3.0％～5.0％之间；
(四)钴、铌合金化及加入稀土处理：铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，对铁铬铝熔液进行测温取样，然后在铁铬铝熔液中加入钴合金、铌合金，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时，在铁铬铝熔液中加入稀土，将稀土含量控制在质量百分比0.04％～0.2％之间。
优选地，在上述中铬型铁铬铝合金生产方法中，还包括步骤：(五)模铸或连铸，其中，将铁铬铝熔液进行模铸或连铸，在连铸时，中包温度控制在1540～1570℃之间；在模铸时，浇注温度控制在1530～1560℃之间。
作为一种具体实施方式，在上述中铬型铁铬铝合金生产方法中：
在配料并熔炼步骤中，在K-OBM-S熔炼炉内，根据目标产品成分要求进行配料，采用铁水包兑入加入脱磷铁水，再从高位料仓加入高碳铬铁合金，吹入氧气和惰性气体的混合气体进行脱碳，氧气与惰性气体的吹入量随着碳含量的降低而变化，直至碳含量降低至质量百分比0.4％以下，停止吹炼，然后加入硅铁还原后出钢，K-OBM-S熔炼炉内温度控制在1633℃，铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.38％、硅0.11％、锰0.11％、磷0.012％、硫0.016％、氮0.014％、铬16.72％、镍0.12％；
在深脱碳处理步骤中，将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，深脱碳处理结束后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.005％、硅0.03％、锰0.09％、磷0.011％、硫0.024％、氮0.012％、铬17.51％、镍0.13％；
在铝合金化处理步骤中，向深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.005％、硅0.35％、锰0.13％、磷0.011％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.53％、镍0.14％、铝4.02％；
在钴、铌合金化及加入稀土处理步骤中，铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，测温取样，在铁铬铝熔液中加入钴铁、铌铁，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时加入稀土，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.008％、硅0.36％、锰0.13％、磷0.011％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.51％、镍0.14％、铝4.05％、钴0.31％、铌0.28％、稀土0.05％；
所述中铬型铁铬铝合金生产方法还包括连铸步骤：将铁铬铝熔液进行连铸，连铸时，中包温度控制为1555℃～1558℃，采用铁铬铝合金专用保护渣、电磁搅拌进行连铸，连铸结束后，在72小时内进行热轧。
作为一种具体实施方式，在上述中铬型铁铬铝合金生产方法中：
在配料并熔炼步骤中，在AOD熔炼炉内，根据目标产品成分要求进行配料，采用铁水包兑入加入脱磷铁水，再从高位料仓加入高碳铬铁合金，吹入氧气和惰性气体的混合气体进行脱碳，氧气与惰性气体的吹入量随着碳含量的降低而变化，直至碳含量降低至质量百分比0.4％以下，停止吹炼，然后加入硅铁还原后出钢，AOD熔炼炉内温度控制在1620℃，铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.25％、硅0.15％、锰0.12％、磷0.012％、硫0.01％、氮0.014％、铬16.88％、镍0.21％；
在深脱碳处理步骤中，将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，深脱碳处理结束后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.007％、硅0.04％、锰0.09％、磷0.012％、硫0.021％、氮0.014％、铬17.48％、镍0.21％；
在铝合金化处理步骤中，向深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.007％、硅0.32％、锰0.11％、磷0.012％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.48％、镍0.21％、铝4.03％；
在钴、铌合金化及加入稀土处理步骤中，铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，测温取样，在铁铬铝熔液中加入钴铁、铌铁，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时加入稀土，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.01％、硅0.33％、锰0.11％、磷0.012％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.49％、镍0.21％、铝4.06％、钴0.33％、铌0.31％、稀土0.06％；
所述中铬型铁铬铝合金生产方法还包括连铸步骤：将铁铬铝熔液进行连铸，连铸时，中包温度控制为1556℃～1558℃，采用铁铬铝合金专用保护渣、电磁搅拌进行连铸，连铸结束后，在72小时内进行热轧。
作为一种具体实施方式，在上述中铬型铁铬铝合金生产方法中：
在配料并熔炼步骤中，在K-OBM-S熔炼炉内，根据目标产品成分要求进行配料，采用铁水包兑入加入脱磷铁水，再从高位料仓加入高碳铬铁合金，吹入氧气和惰性气体的混合气体进行脱碳，氧气与惰性气体的吹入量随着碳含量的降低而变化，直至碳含量降低至质量百分比0.4％以下，停止吹炼，然后加入硅铁还原后出钢，K-OBM-S熔炼炉内温度控制在1618℃，铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.37％、硅0.12％、锰0.12％、磷0.01％、硫0.02％、氮0.015％、铬16.66％、镍0.1％；
在深脱碳处理步骤中，将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，深脱碳处理结束后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.004％、硅0.02％、锰0.09％、磷0.01％、硫0.025％、氮0.013％、铬17.32％、镍0.1％；
在铝合金化处理步骤中，向深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.004％、硅0.32％、锰0.12％、磷0.01％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.37％、镍0.1％、铝4.12％；
在钴、铌合金化及加入稀土处理步骤中，铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，测温取样，在铁铬铝熔液中加入钴铁、铌铁，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时加入稀土，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.007％、硅0.33％、锰0.13％、磷0.01％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.38％、镍0.1％、铝4.12％、钴0.29％、铌0.31％、稀土0.05％；
所述中铬型铁铬铝合金生产方法还包括模铸步骤：将铁铬铝熔液进行模铸，模铸时，浇注温度控制为1546℃～1547℃，钢锭脱模后，在72小时内进行热轧。
本发明的中铬型铁铬铝合金及其生产方法中，合理控制了贵重合金Cr的含量，并加入一定量的钴、铌、稀土等元素，提高了中铬型铁铬铝合金的发热效率、抗氧化性能和抗介质腐蚀能力，同时有效降低铁铬铝合金的成本，满足本领域对铁铬铝合金经济性、发热性能、抗氧化性能、抗介质腐蚀性能的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的中铬型铁铬铝合金生产方法的流程示意图；
图2为利用本发明的中铬型铁铬铝合金生产方法生产的中铬型铁铬铝合金与现有技术中的铁铬铝合金的抗氧化性能试验结果对照图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的中铬型铁铬铝合金的化学成分按质量百分比控制为：碳0～0.03％、硅0～0.4％、锰0～0.5％、磷0～0.025％、硫0～0.02％、氮0～0.03％、铬16.0％～19.0％、镍0～0.6％、铝3.0％～5.0％、钴0～0.5％、铌0～0.5％、稀土(La、Ce、Y等稀土元素中的一种或多种的总量)0～0.2％、其余为铁及不可避免的杂质余量。
本发明的中铬型铁铬铝合金的化学成分按照上述质量百分比控制的原因在于：
碳(C)：在铁铬铝合金中，碳是影响合金塑性的元素，在铁铬铝合金生产过程中易产生碳化物析出，导致铁铬铝合金脆化，因而，需要尽可能去除铁铬铝合金中的碳元素，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中，碳的质量百分比含量控制为0～0.03％。
硅(Si)：硅在铁铬铝合金中可以起到抗渗碳的作用，也能提高抗氧化能力，但硅元素也是降低铁铬铝合金塑性的元素，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中，硅的质量百分比含量控制为0～0.4％。
锰(Mn)：锰是奥氏体形成元素，会导致铁铬铝合金在高温时形成少量奥氏体，在冷却过程中转变成马氏体，影响铁铬铝合金的韧性，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中，锰的质量百分比含量控制为0～0.5％。
磷(P)：磷在铁铬铝合金中属于杂质元素，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中，磷的质量百分比含量控制为0～0.025％。
硫(S)：硫与磷类似，在铁铬铝合金中属于杂质元素，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中，硫的质量百分比含量控制为0～0.02％。
氮(N)：氮与碳类似，在铁铬铝合金中易与铬、铝生成氮化铬、氮化铝，影响铁铬铝合金塑性，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中，氮的质量百分比含量控制为0～0.03％。
铬(Cr)：铬是铁铬铝合金中的主要元素，铬含量越高，铁铬铝合金的抗氧化能力和抗介质腐蚀能力越强；但铬在铁铬铝合金中是最贵重的金属，铬含量越高，则合金成本越高，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中，铬的质量百分比含量控制为16.0％～19.0％。
镍(Ni)：镍是奥氏体形成元素，在铁铬铝合金中与锰的作用类似，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中，镍的质量百分比含量控制为0～0.6％。
铝(Al)：铝是铁铬铝合金中除铬之外的另一主要元素，铝不仅对铁铬铝合金的抗氧化能力有利，而且对提高其电阻率、降低电阻温度系数等也有作用；但在铁铬铝合金中，铝含量需与铬含量相匹配，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中，铝的质量百分比含量控制为3.0％～5.0％。
钴(Co)：钴和铁能够形成连续的固溶体，提高铁铬铝合金的高温强度，抑制延缓碳化物的析出和聚集，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中适量加入了钴，并将钴的质量百分比含量控制为0～0.5％。
铌(Nb)：铌具有很好的固定碳元素的作用，能提高铁铬铝合金的高温蠕变强度，在一定程度上还可以提高深冲性能，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中适量加入了铌，并将铌的质量百分比含量控制为0～0.5％。
稀土(RE)：稀土元素能减少碳氮化物在晶界及晶内的析出，从而提高合金的塑性，同时，稀土元素能促进铬和铝的优先氧化，促使合金表面很快形成均匀致密的氧化膜，提高合金的抗氧化性能，因此，在本发明的中铬型铁铬铝合金中适量加入了稀土，并将稀土的质量百分比含量控制为0～0.2％。作为一种具体实施方式，本发明的中铬型铁铬铝合金中的稀土可以是镧(La)、铈(Ce)、钇(Y)中的一种或多种，其加入总量按质量百分比控制为0～0.2％。
如图1所示，本发明的中铬型铁铬铝合金生产方法包括如下步骤：
(一)配料并熔炼
根据目标产品成分要求进行配料，将作为主要原料的脱磷铁水和高碳铬铁合金加入到AOD或K-OBM-S等熔炼炉内进行熔炼，碳含量降低至质量百分比0.4％以下、温度在1610～1640℃之间后，将熔炼炉内铁铬铝熔液倒入钢包内；
(二)深脱碳处理
将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，将碳含量降低至质量百分比0.03％以下；
(三)铝合金化处理
向经深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，将铝含量控制在质量百分比3.0％～5.0％之间；
(四)钴、铌合金化及加入稀土处理
铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，对铁铬铝熔液进行测温取样，然后在铁铬铝熔液中加入钴合金、铌合金，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时，在铁铬铝熔液中加入稀土，将稀土含量控制在质量百分比0.04％～0.2％之间；
(五)模铸或连铸
将铁铬铝熔液进行模铸或连铸，其中，在连铸时，中包温度控制在1540～1570℃之间；在模铸时，浇注温度控制在1530～1560℃之间。
以下结合具体实施例，详细说明本发明的中铬型铁铬铝合金及其生产方法。
实施例一
本发明实施例一的中铬型铁铬铝合金生产方法包括以下步骤：
1、配料并熔炼
在K-OBM-S熔炼炉内，根据目标产品成分要求进行配料，采用铁水包兑入加入脱磷铁水，再从高位料仓加入高碳铬铁合金，吹入氧气和惰性气体的混合气体进行脱碳，氧气与惰性气体的吹入量随着碳含量的降低而变化，直至碳含量降低至质量百分比0.4％以下，停止吹炼，然后加入硅铁还原后出钢，K-OBM-S熔炼炉内温度控制在1633℃，铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.38％、硅0.11％、锰0.11％、磷0.012％、硫0.016％、氮0.014％、铬16.72％、镍0.12％；
2、深脱碳处理
将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，深脱碳处理结束后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.005％、硅0.03％、锰0.09％、磷0.011％、硫0.024％、氮0.012％、铬17.51％、镍0.13％；
3、铝合金化处理
向深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.005％、硅0.35％、锰0.13％、磷0.011％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.53％、镍0.14％、铝4.02％；
4、钴、铌合金化及加入稀土处理
铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，测温取样，在铁铬铝熔液中加入钴铁、铌铁，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时加入稀土，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.008％、硅0.36％、锰0.13％、磷0.011％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.51％、镍0.14％、铝4.05％、钴0.31％、铌0.28％、稀土0.05％；
5、连铸
将铁铬铝熔液进行连铸，连铸时，中包温度控制为1555℃～1558℃，采用铁铬铝合金专用保护渣、电磁搅拌等连铸工艺手段进行连铸，连铸结束后，在72小时内进行热轧。
实施例二
本发明实施例二的中铬型铁铬铝合金生产方法包括以下步骤：
1、配料并熔炼
在AOD熔炼炉内，根据目标产品成分要求进行配料，采用铁水包兑入加入脱磷铁水，再从高位料仓加入高碳铬铁合金，吹入氧气和惰性气体的混合气体进行脱碳，氧气与惰性气体的吹入量随着碳含量的降低而变化，直至碳含量降低至质量百分比0.4％以下，停止吹炼，然后加入硅铁还原后出钢，AOD熔炼炉内温度控制在1620℃，铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.25％、硅0.15％、锰0.12％、磷0.012％、硫0.01％、氮0.014％、铬16.88％、镍0.21％；
2、深脱碳处理
将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，深脱碳处理结束后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.007％、硅0.04％、锰0.09％、磷0.012％、硫0.021％、氮0.014％、铬17.48％、镍0.21％；
3、铝合金化处理
向深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.007％、硅0.32％、锰0.11％、磷0.012％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.48％、镍0.21％、铝4.03％；
4、钴、铌合金化及加入稀土处理
铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，测温取样，在铁铬铝熔液中加入钴铁、铌铁，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时加入稀土，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.01％、硅0.33％、锰0.11％、磷0.012％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.49％、镍0.21％、铝4.06％、钴0.33％、铌0.31％、稀土0.06％；
5、连铸
将铁铬铝熔液进行连铸，连铸时，中包温度控制为1556℃～1558℃，采用铁铬铝合金专用保护渣、电磁搅拌等连铸工艺手段进行连铸，连铸结束后，在72小时内进行热轧。
实施例三
本发明实施例三的中铬型铁铬铝合金生产方法包括以下步骤：
1、配料并熔炼
在K-OBM-S熔炼炉内，根据目标产品成分要求进行配料，采用铁水包兑入加入脱磷铁水，再从高位料仓加入高碳铬铁合金，吹入氧气和惰性气体的混合气体进行脱碳，氧气与惰性气体的吹入量随着碳含量的降低而变化，直至碳含量降低至质量百分比0.4％以下，停止吹炼，然后加入硅铁还原后出钢，K-OBM-S熔炼炉内温度控制在1618℃，铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.37％、硅0.12％、锰0.12％、磷0.01％、硫0.02％、氮0.015％、铬16.66％、镍0.1％；
2、深脱碳处理
将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，深脱碳处理结束后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.004％、硅0.02％、锰0.09％、磷0.01％、硫0.025％、氮0.013％、铬17.32％、镍0.1％；
3、铝合金化处理
向深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.004％、硅0.32％、锰0.12％、磷0.01％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.37％、镍0.1％、铝4.12％；
4、钴、铌合金化及加入稀土处理
铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，测温取样，在铁铬铝熔液中加入钴铁、铌铁，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时加入稀土，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.007％、硅0.33％、锰0.13％、磷0.01％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.38％、镍0.1％、铝4.12％、钴0.29％、铌0.31％、稀土0.05％；
5、模铸
将铁铬铝熔液进行模铸，模铸时，浇注温度控制为1546℃～1547℃，钢锭脱模后，在72小时内进行热轧。
本发明的中铬型铁铬铝合金的主要物理性能
将利用本发明的上述三个实施例生产的中铬型铁铬铝合金与现有技术中的铁铬铝合金进行主要物理性能对比，所得到的试验数据如下表所示：
Figure BDA0003000820370000091
显然，在本发明的中铬型铁铬铝合金中，由于合理控制了贵重合金Cr的含量，加入一定量的钴、铌、稀土等元素，提高了中铬型铁铬铝合金的发热效率，同时有效降低铁铬铝合金的成本，完全满足使用要求。
本发明的中铬型铁铬铝合金的抗氧化性能
将利用本发明的上述三个实施例生产的中铬型铁铬铝合金与现有技术中的铁铬铝合金进行抗氧化性能试验对比，所得到的试验结果如图2所示。显然，在本发明的中铬型铁铬铝合金中，由于合理控制了贵重合金Cr的含量，同时加入一定量的钴、铌、稀土等元素，提高了中铬型铁铬铝合金抗氧化性能和抗介质腐蚀能力，尤其是在1000℃下具有较好的抗氧化能力，同时兼顾中铬型铁铬铝合金的发热效率和成本，满足本领域对铁铬铝合金经济性、发热性能、抗氧化性能、抗介质腐蚀性能的要求。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。
还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。

Claims (7)

1.一种中铬型铁铬铝合金，其特征在于，所述中铬型铁铬铝合金的化学成分按质量百分比控制为：碳0～0.03％、硅0～0.4％、锰0～0.5％、磷0～0.025％、硫0～0.02％、氮0～0.03％、铬16.0％～19.0％、镍0～0.6％、铝3.0％～5.0％、钴0～0.5％、铌0～0.5％、稀土0～0.2％、其余为铁及不可避免的杂质余量。
2.如权利要求1所述的中铬型铁铬铝合金，其特征在于，所述稀土是镧、铈、钇中的一种或多种。
3.一种生产如权利要求1或2所述的中铬型铁铬铝合金的中铬型铁铬铝合金生产方法，其特征在于，所述中铬型铁铬铝合金生产方法包括如下步骤：
(一)配料并熔炼：根据目标产品成分要求进行配料，将作为主要原料的脱磷铁水和高碳铬铁合金加入到AOD或K-OBM-S熔炼炉内进行熔炼，碳含量降低至质量百分比0.4％以下、温度在1610～1640℃之间后，将熔炼炉内铁铬铝熔液倒入钢包内；
(二)深脱碳处理：将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，将碳含量降低至质量百分比0.03％以下；
(三)铝合金化处理：向经深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，将铝含量控制在质量百分比3.0％～5.0％之间；
(四)钴、铌合金化及加入稀土处理：铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，对铁铬铝熔液进行测温取样，然后在铁铬铝熔液中加入钴合金、铌合金，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时，在铁铬铝熔液中加入稀土，将稀土含量控制在质量百分比0.04％～0.2％之间。
4.如权利要求3所述的中铬型铁铬铝合金生产方法，其特征在于，所述中铬型铁铬铝合金生产方法还包括步骤：(五)模铸或连铸，其中，将铁铬铝熔液进行模铸或连铸，在连铸时，中包温度控制在1540～1570℃之间；在模铸时，浇注温度控制在1530～1560℃之间。
5.如权利要求3所述的中铬型铁铬铝合金生产方法，其特征在于：
在配料并熔炼步骤中，在K-OBM-S熔炼炉内，根据目标产品成分要求进行配料，采用铁水包兑入加入脱磷铁水，再从高位料仓加入高碳铬铁合金，吹入氧气和惰性气体的混合气体进行脱碳，氧气与惰性气体的吹入量随着碳含量的降低而变化，直至碳含量降低至质量百分比0.4％以下，停止吹炼，然后加入硅铁还原后出钢，K-OBM-S熔炼炉内温度控制在1633℃，铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.38％、硅0.11％、锰0.11％、磷0.012％、硫0.016％、氮0.014％、铬16.72％、镍0.12％；
在深脱碳处理步骤中，将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，深脱碳处理结束后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.005％、硅0.03％、锰0.09％、磷0.011％、硫0.024％、氮0.012％、铬17.51％、镍0.13％；
在铝合金化处理步骤中，向深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.005％、硅0.35％、锰0.13％、磷0.011％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.53％、镍0.14％、铝4.02％；
在钴、铌合金化及加入稀土处理步骤中，铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，测温取样，在铁铬铝熔液中加入钴铁、铌铁，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时加入稀土，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.008％、硅0.36％、锰0.13％、磷0.011％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.51％、镍0.14％、铝4.05％、钴0.31％、铌0.28％、稀土0.05％；
所述中铬型铁铬铝合金生产方法还包括连铸步骤：将铁铬铝熔液进行连铸，连铸时，中包温度控制为1555℃～1558℃，采用铁铬铝合金专用保护渣、电磁搅拌进行连铸，连铸结束后，在72小时内进行热轧。
6.如权利要求3所述的中铬型铁铬铝合金生产方法，其特征在于：
在配料并熔炼步骤中，在AOD熔炼炉内，根据目标产品成分要求进行配料，采用铁水包兑入加入脱磷铁水，再从高位料仓加入高碳铬铁合金，吹入氧气和惰性气体的混合气体进行脱碳，氧气与惰性气体的吹入量随着碳含量的降低而变化，直至碳含量降低至质量百分比0.4％以下，停止吹炼，然后加入硅铁还原后出钢，AOD熔炼炉内温度控制在1620℃，铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.25％、硅0.15％、锰0.12％、磷0.012％、硫0.01％、氮0.014％、铬16.88％、镍0.21％；
在深脱碳处理步骤中，将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，深脱碳处理结束后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.007％、硅0.04％、锰0.09％、磷0.012％、硫0.021％、氮0.014％、铬17.48％、镍0.21％；
在铝合金化处理步骤中，向深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.007％、硅0.32％、锰0.11％、磷0.012％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.48％、镍0.21％、铝4.03％；
在钴、铌合金化及加入稀土处理步骤中，铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，测温取样，在铁铬铝熔液中加入钴铁、铌铁，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时加入稀土，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.01％、硅0.33％、锰0.11％、磷0.012％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.49％、镍0.21％、铝4.06％、钴0.33％、铌0.31％、稀土0.06％；
所述中铬型铁铬铝合金生产方法还包括连铸步骤：将铁铬铝熔液进行连铸，连铸时，中包温度控制为1556℃～1558℃，采用铁铬铝合金专用保护渣、电磁搅拌进行连铸，连铸结束后，在72小时内进行热轧。
7.如权利要求3所述的中铬型铁铬铝合金生产方法，其特征在于：
在配料并熔炼步骤中，在K-OBM-S熔炼炉内，根据目标产品成分要求进行配料，采用铁水包兑入加入脱磷铁水，再从高位料仓加入高碳铬铁合金，吹入氧气和惰性气体的混合气体进行脱碳，氧气与惰性气体的吹入量随着碳含量的降低而变化，直至碳含量降低至质量百分比0.4％以下，停止吹炼，然后加入硅铁还原后出钢，K-OBM-S熔炼炉内温度控制在1618℃，铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.37％、硅0.12％、锰0.12％、磷0.01％、硫0.02％、氮0.015％、铬16.66％、镍0.1％；
在深脱碳处理步骤中，将装有经熔炼炉处理的铁铬铝熔液的钢包吊入至VOD炉进行深脱碳处理，深脱碳处理结束后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.004％、硅0.02％、锰0.09％、磷0.01％、硫0.025％、氮0.013％、铬17.32％、镍0.1％；
在铝合金化处理步骤中，向深脱碳处理后的铁铬铝熔液内分批次加入铝粒，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.004％、硅0.32％、锰0.12％、磷0.01％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.37％、镍0.1％、铝4.12％；
在钴、铌合金化及加入稀土处理步骤中，铝合金化处理完成后，将钢包吊入至LF炉处理，测温取样，在铁铬铝熔液中加入钴铁、铌铁，当钴含量达到质量百分比0～0.5％、铌含量达到质量百分比0～0.5％时加入稀土，之后取样，将铁铬铝熔液的成分按质量百分比控制为：碳0.007％、硅0.33％、锰0.13％、磷0.01％、硫0.001％、氮0.005％、铬17.38％、镍0.1％、铝4.12％、钴0.29％、铌0.31％、稀土0.05％；
所述中铬型铁铬铝合金生产方法还包括模铸步骤：将铁铬铝熔液进行模铸，模铸时，浇注温度控制为1546℃～1547℃，钢锭脱模后，在72小时内进行热轧。
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