CN115161502A - 一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，具体工艺流程如下：按照合金的组分配比进行配料，对配料进行熔炼，浇注为电极棒；采用电渣重熔设备，将电极棒的表面进行打磨处理后插入熔渣内，经过脱锭冷却，得到合金锭；将合金锭放入加热炉内进行变温加热；热轧退火：将合金坯加热后进行热轧，热轧成丝材，将其冷却至常温；对镍基电热合金丝材通过酸洗；通过冷拉工艺，将镍基电热合金丝材逐步拉细直设定细度；将冷拉处理后的镍基电热合金丝材进行氢退处理，形成镍基高电阻电热合金丝，本发明适用于镍基合金丝制备，通过本发明工艺制备得到的电热合金丝具有电阻率高、屈服强度高以及延伸率较低的性能。
Description
技术领域
本发明属于镍基合金丝制备技术领域，具体是一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺。
背景技术
镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金，按照主要性能又细分为镍基耐热合金，镍基耐蚀合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金与镍基形状记忆合金等。高温合金按照基体的不同，分为：铁基高温合金，镍基高温合金与钴基高温合金。其中镍基高温合金简称镍基合金；
而电热元件用镍基高电阻电热合金丝是一种主要应用于电热元件中的高电阻的电热合金丝，电热合金丝的电阻率直接影响其发热的性能，其电阻率越大发热效果越好，目前现有的电热合金丝的电阻率基本是固定的难以提升，但是目前的电热合金丝的发热效率还是难以满足人们的需求，且电热合金丝的强度也不够。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中电热合金丝的电阻率基本是固定的难以提升，但是目前的电热合金丝的发热效率还是难以满足人们的需求，且电热合金丝的强度也不够的缺陷，提供一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，通过本发明工艺制备得到的电热合金丝具有电阻率高、屈服强度高以及延伸率较低的性能，且通过本发明工艺制备得到的电热合金丝硬度较大。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，具体工艺流程如下：
(S1)、合金熔炼：按照合金的组分配比进行配料，对配料进行熔炼，浇注为电极棒；
(S2)、电渣重熔：采用电渣重熔设备，将电极棒的表面进行打磨处理后插入熔渣内，经过脱锭冷却，得到合金锭；
(S3)、热锻开坯：将合金锭放入加热炉内进行变温加热，其中，所述变温加热分为三个加热温段，第一加热温段温度为300-420℃，保温时间为15-20min，第二加热温段为700-800℃，保温时间为20-25min，第三加热温段为1300-1325℃，保温时间为15-20min，再锻造成合金坯后冷却至常温；
(S4)、热轧退火：将合金坯加热后进行热轧，热轧成丝材，将其冷却至常温；
(S5)、酸洗、修磨：对镍基电热合金丝材通过酸洗；
(S6)、冷拉：通过冷拉工艺，将镍基电热合金丝材逐步拉细直设定细度；
(S7)、氢退：将冷拉处理后的镍基电热合金丝材进行氢退处理，形成镍基高电阻电热合金丝。
在一种可能的实现方式中，所述步骤(S1)合金的组分及质量百分比为C：0.42％-0.50％、Mn：1.10％-1.15％、Si：0.33％-0.38％、P：0.02％-0.03％、S：0.01％-0.02％、Cr：29.20％-30.00％、Ni：45.00％-50.68％、Co：0.03％、Mo：0.05％、Ti：0.02％、Al：0.04％、W：4.05％，其余为铁。
在一种可能的实现方式中，所述步骤(S1)合金的组分及质量百分比为C：0.42％、Mn：1.10％、Si：0.33％、P：0.02％、S：0.01％、Cr：29.20％、Ni：50.68％、Co：0.03％、Mo：0.05％、Ti：0.02％、Al：0.04％、W：4.26％，其余为铁。
在一种可能的实现方式中，所述步骤(S1)合金的组分及质量百分比为C：0.50％、Mn：1.15％、Si：0.38％、P：0.03％、S：0.02％、Cr：30.00％、Ni：45.00％、Co：0.03％、Mo：0.05％、Ti：0.02％、Al：0.04％、W：4.05％，其余为铁。
在一种可能的实现方式中，所述步骤(S2)中的熔渣采用CaF2、Al2O3、CaO渣系，所述熔渣渣系中CaF2的质量百分比含量为70％，Al2O3的质量百分比含量为20％，CaO的质量百分比含量为10％。
在一种可能的实现方式中，所述步骤(S2)中的脱锭冷却4min。
在一种可能的实现方式中，所述步骤(S4)中的热轧退火温度为1150℃-1200℃。
在一种可能的实现方式中，所述步骤(S5)中的酸洗采用硫酸酸洗。
在一种可能的实现方式中，所述步骤(S7)中的氢退处理温度为1035℃～1065℃。
本发明中，通过在电热合金丝进行热锻开坯的过程中，对其加热分为三个阶段，三个阶段加热能够使合金锭加热更均匀彻底，能够更好的解决合金锭的内部应力问题，使得后期通过合金锭制成电热合金丝的能够具有优异的电阻性能，并且这种分段式加热使得热锻后期的高温时间大大缩减，这样可以降低生产成本；
本发明中，通过本发明工艺制备得到的电热合金丝具有电阻率高、屈服强度高以及延伸率较低的性能，且通过本发明工艺制备得到的电热合金丝硬度较大。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图1，进一步说明本发明一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺的具体实施方式。通过本发明工艺制备的电热合金丝克服了现有技术中电热合金丝的电阻率基本是固定的难以提升，但是目前的电热合金丝的发热效率还是难以满足人们的需求，且电热合金丝的强度也不够的缺陷，通过本发明工艺制备得到的电热合金丝具有电阻率高、屈服强度高以及延伸率较低的性能，且通过本发明工艺制备得到的电热合金丝硬度较大，本发明一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺不限于以下实施例的描述。
实施例1：
本实施例给出一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，如图1所示，具体工艺流程如下：
(S1)、合金熔炼：按照合金的组分配比进行配料，对配料进行熔炼，浇注为电极棒，其中，合金的组分及质量百分比为C：45％、Mn：1.13％、Si：0.35％、P：0.02％、S：0.01％、Cr：29.50％、Ni：48.00％、Co：0.03％、Mo：0.05％、Ti：0.02％、Al：0.04％、W：4.05％，其余为铁；
(S2)、电渣重熔：采用电渣重熔设备，将电极棒的表面进行打磨处理后插入熔渣内，经过脱锭冷却，得到合金锭，其中，熔渣采用CaF2、Al2O3、CaO渣系，熔渣渣系中CaF2的质量百分比含量为70％，Al2O3的质量百分比含量为20％，CaO的质量百分比含量为10％；
(S3)、热锻开坯：将合金锭放入加热炉内进行变温加热，其中，变温加热分为三个加热温段，第一加热温段温度为300-420℃，保温时间为15-20min，第二加热温段为700-800℃，保温时间为20-25min，第三加热温段为1300-1325℃，保温时间为15-20min，再锻造成合金坯后冷却至常温，脱锭冷却时间为4min；
(S4)、热轧退火：将合金坯加热后进行热轧，热轧成丝材，将其冷却至常温，其中，热轧退火温度为1150℃-1200℃；
(S5)、酸洗、修磨：对镍基电热合金丝材通过硫酸酸洗；
(S6)、冷拉：通过冷拉工艺，将镍基电热合金丝材逐步拉细直设定细度；
(S7)、氢退：将冷拉处理后的镍基电热合金丝材进行氢退处理，形成镍基高电阻电热合金丝，其中，氢退处理温度为1035℃～1065℃。
实施例2：
本实施例给出一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，如图1所示，具体工艺流程如下：
(S1)、合金熔炼：按照合金的组分配比进行配料，对配料进行熔炼，浇注为电极棒，其中，合金的组分及质量百分比为C：0.42％、Mn：1.10％、Si：0.33％、P：0.02％、S：0.01％、Cr：29.20％、Ni：50.68％、Co：0.03％、Mo：0.05％、Ti：0.02％、Al：0.04％、W：4.26％，其余为铁；
(S2)、电渣重熔：采用电渣重熔设备，将电极棒的表面进行打磨处理后插入熔渣内，经过脱锭冷却，得到合金锭，其中，熔渣采用CaF2、Al2O3、CaO渣系，熔渣渣系中CaF2的质量百分比含量为70％，Al2O3的质量百分比含量为20％，CaO的质量百分比含量为10％；
(S3)、热锻开坯：将合金锭放入加热炉内进行变温加热，其中，变温加热分为三个加热温段，第一加热温段温度为300-420℃，保温时间为15-20min，第二加热温段为700-800℃，保温时间为20-25min，第三加热温段为1300-1325℃，保温时间为15-20min，再锻造成合金坯后冷却至常温，脱锭冷却时间为4min；
(S4)、热轧退火：将合金坯加热后进行热轧，热轧成丝材，将其冷却至常温，其中，热轧退火温度为1150℃-1200℃；
(S5)、酸洗、修磨：对镍基电热合金丝材通过硫酸酸洗；
(S6)、冷拉：通过冷拉工艺，将镍基电热合金丝材逐步拉细直设定细度；
(S7)、氢退：将冷拉处理后的镍基电热合金丝材进行氢退处理，形成镍基高电阻电热合金丝，其中，氢退处理温度为1035℃～1065℃。
步骤(S1)合金的组分及质量百分比为C：0.42％-0.50％、Mn：1.10％-1.15％、Si：0.33％-0.38％、P：0.02％-0.03％、S：0.01％-0.02％、Cr：29.20％-30.00％、Ni：45.00％-50.68％、Co：0.03％、Mo：0.05％、Ti：0.02％、Al：0.04％、W：4.05％，其余为铁。
实施例3：
本实施例给出一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，如图1所示，具体工艺流程如下：
(S1)、合金熔炼：按照合金的组分配比进行配料，对配料进行熔炼，浇注为电极棒，其中，合金的组分及质量百分比为C：0.50％、Mn：1.15％、Si：0.38％、P：0.03％、S：0.02％、Cr：30.00％、Ni：45.00％、Co：0.03％、Mo：0.05％、Ti：0.02％、Al：0.04％、W：4.05％，其余为铁；
(S2)、电渣重熔：采用电渣重熔设备，将电极棒的表面进行打磨处理后插入熔渣内，经过脱锭冷却，得到合金锭，其中，熔渣采用CaF2、Al2O3、CaO渣系，熔渣渣系中CaF2的质量百分比含量为70％，Al2O3的质量百分比含量为20％，CaO的质量百分比含量为10％；
(S3)、热锻开坯：将合金锭放入加热炉内进行变温加热，其中，变温加热分为三个加热温段，第一加热温段温度为300-420℃，保温时间为15-20min，第二加热温段为700-800℃，保温时间为20-25min，第三加热温段为1300-1325℃，保温时间为15-20min，再锻造成合金坯后冷却至常温，脱锭冷却时间为4min；
(S4)、热轧退火：将合金坯加热后进行热轧，热轧成丝材，将其冷却至常温，其中，热轧退火温度为1150℃-1200℃；
(S5)、酸洗、修磨：对镍基电热合金丝材通过硫酸酸洗；
(S6)、冷拉：通过冷拉工艺，将镍基电热合金丝材逐步拉细直设定细度；
(S7)、氢退：将冷拉处理后的镍基电热合金丝材进行氢退处理，形成镍基高电阻电热合金丝，其中，氢退处理温度为1035℃～1065℃。
表1为对实施例1-3制备得到的镍基高电阻电热合金丝进行的性能测试(镍基高电阻电热合金丝的直径为0.2mm)，测试结果如下表。
表1
由表1试验数据可知，本申请制备得到的电热合金丝具有电阻率高、屈服强度高以及延伸率较低的性能，且通过本发明工艺制备得到的电热合金丝硬度大，另由表1可知通过实施例1中工艺制备的电热合金丝的硬度、屈服强度以及延伸率的性能最为优异，且电阻率最高，极大地提升了电热合金丝的使用寿命，降低了其使用成本。
通过在电热合金丝进行热锻开坯的过程中，对其加热分为三个阶段，三个阶段加热能够使合金锭加热更均匀彻底，能够更好的解决合金锭的内部应力问题，使得后期通过合金锭制成电热合金丝的能够具有优异的电阻性能，并且这种分段式加热使得热锻后期的高温时间大大缩减，这样可以降低生产成本。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，其特征在于：具体工艺流程如下：
（S1）、合金熔炼：按照合金的组分配比进行配料，对配料进行熔炼，浇注为电极棒；
（S2）、电渣重熔：采用电渣重熔设备，将电极棒的表面进行打磨处理后插入熔渣内，经过脱锭冷却，得到合金锭；
（S3）、热锻开坯：将合金锭放入加热炉内进行变温加热，其中，所述变温加热分为三个加热温段，第一加热温段温度为300-420℃，保温时间为15-20min，第二加热温段为700-800℃，保温时间为20-25min，第三加热温段为1300-1325℃，保温时间为15-20min，再锻造成合金坯后冷却至常温；
（S4）、热轧退火：将合金坯加热后进行热轧，热轧成丝材，将其冷却至常温；
（S5）、酸洗、修磨：对镍基电热合金丝材通过酸洗；
（S6）、冷拉：通过冷拉工艺，将镍基电热合金丝材逐步拉细直设定细度；
（S7）、氢退：将冷拉处理后的镍基电热合金丝材进行氢退处理，形成镍基高电阻电热合金丝。
2.如权利要求1所述的一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤（S1）合金的组分及质量百分比为C：0.42%-0.50%、Mn：1.10%-1.15%、Si：0.33%-0.38%、P：0.02%-0.03%、S：0.01%-0.02%、Cr：29.20%-30.00%、Ni：45.00%-50.68%、Co：0.03%、Mo：0.05%、Ti：0.02%、Al：0.04%、W：4.05%，其余为铁。
3.如权利要求1所述的一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤（S1）合金的组分及质量百分比为C：0.42%、Mn：1.10%、Si：0.33%、P：0.02%、S：0.01%、Cr：29.20%、Ni：50.68%、Co：0.03%、Mo：0.05%、Ti：0.02%、Al：0.04%、W：4.26%，其余为铁。
4.如权利要求1所述的一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤（S1）合金的组分及质量百分比为C：0.50%、Mn：1.15%、Si：0.38%、P：0.03%、S：0.02%、Cr：30.00%、Ni：45.00%、Co：0.03%、Mo：0.05%、Ti：0.02%、Al：0.04%、W：4.05%，其余为铁。
5.如权利要求1所述的一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤（S2）中的熔渣采用CaF2、Al2O3、CaO渣系，所述熔渣渣系中CaF2的质量百分比含量为70%，Al2O3的质量百分比含量为20%，CaO的质量百分比含量为10%。
6.如权利要求1所述的一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤（S2）中的脱锭冷却4min。
7.如权利要求1所述的一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤（S4）中的热轧退火温度为1150℃-1200℃。
8.如权利要求1所述的一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤（S5）中的酸洗采用硫酸酸洗。
9.如权利要求1所述的一种电热元件用镍基高电阻电热合金丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤（S7）中的氢退处理温度为1035℃～1065℃。
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