[发明专利]一种减少Ni-Cr-Fe电热合金非金属夹杂物的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电热合金，特别是一种减少Ni-Cr-Fe电热合金非金属夹杂物的方法。

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。电热合金按照化学成分可分为镍铬合金、镍铬铁合金和铁铬铝合金三个系列，常用牌号有0Cr25A15、0Cr21A16Nb、Cr15Ni60、Cr20Ni80、Cr30Ni70等。其中，Cr20Ni35是镍铬铁合金的典型代表，它的最高使用温度为1100℃，属于中温级电热合金。我国专业生产电热合金的厂家多达上百家，但产品质量参差不齐，Cr20Ni35产品质量和使用寿命与进口合金丝相比有很大差距。本领域公知的合金中的非金属夹杂物对合金强度、韧性、疲劳强度、抗氧化性等具有重要影响，随着对合金质量要求的日趋严格，进一步降低夹杂物含量、改善夹杂物形貌成为目前本行业的主要目标之一。本发明通过优化Ni-Cr-Fe电热合金的元素组成及其配比，优化制备工艺，改善夹杂物形貌，提高合金的力学性能、使用温度和寿命。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种减少Ni-Cr-Fe电热合金非金属夹杂物的方法。

一种减少Ni-Cr-Fe电热合金非金属夹杂物的方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)配料：按照以下组成进行配料：C≤0.0003％、Si：4-5％、Mn：1-2％、Al：3-4％、Cr：9-10％、Ni：30-31％、Co：1-2％、Zr：0.2-0.3％、Nb：3-4％、Ti：0.5-1％、Mo：0.5-1％、Ce：0.2-0.3％、La：0.2-0.3％、B：0.1-0.2％、S≤0.001％、P≤0.001％，余量为铁和不可避免的杂质；(2)熔炼：抽真空至1×10^-4Pa，将上述原料在高真空条件下熔化，熔化后进行吹氧脱碳，碳含量低于0.0003％后停止吹氧，后进行高真空沸腾，沸腾时间大于30min；(3)造渣：加入占总金属液2wt的硅铁、3.1wt％的石灰和1.4wt的萤石料造渣，还原时间2-4分钟；(4)脱氧：加铝深入脱氧，铝的加入量为1.5Kg/t，脱氧时间大于20分钟；(5)吹氩，在钢包底部吹氩，氩气流控制在4-5L/min，吹氩时间4-6min，静置3min后浇铸成铸锭；(6)热轧盘条：热轧温度：1250℃-1280℃，开轧温度：1300℃，终轧温度：1250℃；(7)去应力退火：在真空热处理炉内，真空度1×10^-3Pa，退火温度1000℃，保温6h；(8)漂洗后进行多道次拉拔得到Ni-Cr-Fe电热合金成品。

所述的方法熔炼前使用铝箔将硼粉包裹放置于最底部，Ce和La在出炉前4分钟使用加料钳放入已熔化的合金液中。

所述制备方法中原料配比优选C：0.0002％、Si：4.5％、Mn：1.8％、Al：3.2％、Cr：9.5％、Ni：30.3％、Co：1.4％、Zr：0.2％、Nb：3.5％、Ti：0.6％、Mo：0.8％、Ce：0.25％、La：0.26％、B：0.1％、S≤0.001％、P≤0.001％，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明制备的Ni-Cr-Fe电热合金成品具有较高的力学性能、使用温度和寿命。Cr在高温下能够形成Cr₂O₃氧化膜，能够有效的提高产品的高温抗氧化性，从而提高产品的使用寿命，其含量控制在9-10％为宜；稀土Ce和La的加入能够净化合金基体，改善夹杂物形貌，细化晶粒，同时在晶界处形成的富氧颗粒能够对位错滑移形成阻碍，从而提高合金强度和产品的使用寿命；通过添加Co、Zr、Nb、Ti、Mo等元素能够有效改善合金高温力学性能和抗氧化性；Al作为脱氧剂而添加，含量控制在3-4％为宜；Zr、Co具有较高的抗腐蚀性，高熔点、高强度等特性，0.2-0.3％的Zr和1-2％Co可以明显的提高合金的力学性能和抗氧化性；Ti能够提高耐腐蚀性，含量控制在0.5-1％为宜。

通过钢包底吹氩工艺在钢液中形成的氩气泡中的氧、氮、氢的分压低于其在钢液中的分压，氧、氮、氢会向氩气泡中扩散，钢液中的夹杂物同时吸附在气泡上，夹杂物随着氩气泡的上浮而带出。通过造渣、脱氧也能够有效地减少合金液中的非金属夹杂物。使用本发明的方法制备的电热合金丝，夹杂物总量减少了25％，夹杂物形貌趋于规整，尺寸也大大减少。

具体实施方式：

下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。