[发明专利]中铬型铁铬铝合金及其生产方法

说明书

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。

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。