一种铁铬铝电热合金的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种铁铬铝电热合金，该合金适合用于 工业和其它热用途中电热元件的合金。
【背景技术】
[0002] 铁铬铝合金，是大量应用的电炉丝材料，其电阻率高、比重轻、抗氧化及抗渗碳能 力强，且价格低廉，比镍铬电炉丝使用温度高300°C，但在高温使用后会变脆。这不仅限制了 使用范围，也严重地缩短了使用寿命。
[0003] 因此，如何开发具有低成本、发热快和使用寿命长的铁铬铝合金一直是本领域的 研究热点。
[0004] 文献：彭其春，李光强，朱诚意，稀土元素对Fe-Cr-Al系合金抗氧化性的影响，稀 土，2003,24 (5M3-17。该文献表明，铁铬铝合金的抗高温氧化性能，主要是在合金表面形 成有保护作用的Cr2O3膜、Al2O3膜或复合氧化膜而得以改善，而添加的稀土元素可进一步改 善合金的抗氧化性能。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题：采用废铁为原料生产铁铬铝电热合金存在合金抗氧化 能力差、使用寿命短的缺馅。
[0006] 本发明的铁铬铝合金，其在生产过程中进行脱硫、脱磷和脱碳的步骤，同时添加微 量稀有金属，可有效抑制合金晶粒的长大，提高了合金的抗氧化能力，延长了合金的使用寿 命。
[0007] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种铁铬铝电热合金，按质量分数来计，该合 金为：碳：〇· 03% ~0· 06%，硅：0· 18% ~0· 35%，锰：0· 260% ~0· 308%，磷：0· 005% ~0· 02%， 硫：0· 005% ~0· 02%，铬：23· 0% ~25. 0%，镍：0· 246% ~（λ 257%，铝：5· 0% ~6. 5%，铌：小于 0· 004%，钛：0· 096% ~0· 105%，钒：0· 054% ~0· 061%，锑：0· 051% ~0· 056%，镧：0· 015% ~ 0. 020%，铈：0. 041%~0. 052%，余量为Fe ;所述的铁铬铝电热合金导热系数为45. 2~ 46. lKJ/m*h*°C，线胀系数为 15.6 ~16.0。
[0008] 进一步地，按质量分数来计，该合金为：碳：0. 03%~0. 04%，硅：0. 18%~0. 35%， 锰：0· 260% ~0· 308%，磷：0· 005% ~0· 01%，硫：0· 005% ~0· 01%，铬：23· 0% ~25. 0%，镍： 0· 246% ~0· 257%，铝：5· 0% ~6. 5%，铌：小于 0· 004%，钛：0· 096% ~0· 105%，钒：0· 054% ~ 0· 061%，锑：0· 051% ~0· 056%，镧：0· 015% ~0· 020%，铈：0· 041% ~0· 052%，余量为 Fe。
[0009] 本发明的铁铬铝合金可通过以下步骤制得： 步骤1):称取重量配比的废料铁65%~70%、冲床边角料铁铬22%~28% ; 步骤2):进行熔炼，熔炼温度为1600°C以上，使铁和铬融化变成钢水； 步骤3):在钢水中加入脱磷剂和脱硫剂，进行脱磷和脱硫处理，使得磷含量低于0. 03%， 硫含量低于〇. 04% ; 步骤4):进行精炼，调节供氧强度进行脱碳，当碳含量低于0. 03%时，停止供氧，在精炼 过程中加入微量元素，当磷含量低于0. 01%，硫含量低于0. 01%时进行出炉。
[0010] 进一步地，步骤2)中，所述的熔炼温度为1600°C~1800°C，熔炼时间为2~4小 时。
[0011] 进一步地，在步骤2)中，当钢水温度达到1650°C后，进行机械搅拌。
[0012] 进一步地，在步骤3)中，所述的脱磷剂为转炉渣、铁矿石和石灰，所述的脱硫剂为 苏打粉。
[0013] 进一步地，在步骤4)中，所述的微量元素为硅，铝和稀土。
[0014] 进一步地，所述的稀土为镍、铌、钛、钒、锑、镧和铈。
[0015] 进一步地,该合金应用于发热元件或电阻元件。
[0016] 本发明的优点在于：1)采用的铸币厂废料铁在高温下进行脱硫、脱磷和脱碳处理， 可制得符合工艺要求的铁原料，避免过量的硫、磷和碳对合金电热性能的不良影响。2)精炼 过程中添加的微量元素，提高了铁铬铝合金高温快速寿命，同时选用的稀土材料增强了氧 化膜对合金基体的结合强度，提高铁铬铝合金在变温过程中的抗氧化能力和抗腐蚀能力。 3)选用铸币厂废铁料和冲床边角料，成本低廉，实现了废物的再利用。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明作进一步地说明。 实施例
[0018] 步骤1 :按重量配比，称取废料铁65%~70%、冲床边角料铁铬22%~28%。
[0019] 步骤2 :进行熔炼，熔炼温度为1600°C~1800°C，熔炼时间为2~4小时，使铁和 铬融化变成钢水；为了去除铁铬表面杂质，当钢水温度达到1650°C时，需要进行机械搅拌。
[0020] 步骤3 :在钢水中加入脱磷剂转炉渣、铁矿石和石灰，脱硫剂苏打粉，进行脱磷和 脱硫处理，处理时间2小时，使得磷含量低于0. 03%，硫含量低于0. 04%。
[0021] 步骤4 :进行精炼，调节供氧强度进行脱碳，当碳含量低于0. 03%时，停止供氧，同 时在该过程中加入微量元素娃，错和稀土，当磷含量低于0. 01%，硫含量低于0. 01%时进行 出炉。
[0022] 在步骤4中，所述的稀土为镍、铌、钛、钒、锑、镧、铈和锰。
[0023] 以铁铬铝电热合金0Cr25A15为例，实施例1~4分别通过上述步骤制得 0Cr25A15,其中，微量元素硅含量为0. 18%~0. 35%，铝含量为5. 0%~6. 5%，其稀土成分如 表1所示： 表1
实施例1~4所得的铁铬铝电热合金0Cr25A15,其导热系数为45. 2~46. lKJ/m*h· °C， 线胀系数为15. 6~16. 0。
[0024] 实施例1~4所得的铁铬铝电热合金0Cr25A15,进行1300°C快速寿命试验表明， 其寿命值不低于80小时。
[0025] 本发明的铁铬铝电热合金，可加工成电加热用的铁铬铝电热合金电阻丝，即将轧 制或锻造的棒材经拉拔工艺制成丝状产品。
[0026] 本发明选用铸币厂废铁料和冲床边角料，成本低廉，实现了废物的再利用，生产成 本降低约8%。
【主权项】
1. 一种铁铬铝电热合金，其特征在于：按质量分数来计，该合金为：碳：〇. 03%~ 0? 06%，硅：0? 18% ~0? 35%，锰：0? 260% ~0? 308%，磷：0? 005% ~0? 02%，硫：0? 005% ~0? 02%， 铬：23. 0% ~25. 0%，镍：0? 246% ~0? 257%，铝：5. 0% ~6. 5%，铌：小于 0? 004%，钛：0? 096% ~ 0? 105%，钒：0? 054% ~0? 061%，锑：0? 051% ~0? 056%，镧：0? 015% ~0? 020%，铈：0? 041% ~ 0. 052%，余量为Fe ;所述的铁铬铝电热合金导热系数为45. 2~46. lKJ/m*h* °C，线胀系数为 15. 6 ~16. 0〇2. 根据权利要求1所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：按质量分数来计，该合金为： 碳：0? 03% ~0? 04%，硅：0? 18% ~0? 35%，锰：0? 260% ~0? 308%，磷：0? 005% ~0? 01%，硫： 0? 005% ~0? 01%，铬：23. 0% ~25. 0%，镍：0? 246% ~0? 257%，铝：5. 0% ~6. 5%，铌：小于 0? 004%，钛：0? 096% ~0? 105%，钒：0? 054% ~0? 061%，锑：0? 051% ~0? 056%，镧：0? 015% ~ 0? 020%，铈：0? 041% ~0? 052%，余量为 Fe。3. 根据权利要求1或2所述的一种铁铬铝电热合金，其特征在于：该合金由以下步骤 制得： 步骤1):称取重量配比的废料铁65%~70%、冲床边角料铁铬22%~28% ; 步骤2):进行熔炼，熔炼温度为1600°C以上，使铁和铬融化变成钢水； 步骤3):在钢水中加入脱磷剂和脱硫剂，进行脱磷和脱硫处理，使得磷含量低于0. 03%， 硫含量低于〇. 04% ; 步骤4):进行精炼，调节供氧强度进行脱碳，当碳含量低于0. 03%时，停止供氧，在精炼 过程中加入微量元素，当磷含量低于0. 01%，硫含量低于0. 01%时进行出炉。4. 根据权利要求3所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：步骤2)中所述的熔炼温度为 1600°C~1800°C，熔炼时间为2~4小时。5. 根据权利要求3所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：在步骤2)中，当钢水温度达 到1650°C后，进行机械搅拌。6. 根据权利要求3所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：在步骤3)中，所述的脱磷剂 为转炉渣、铁矿石和石灰，所述的脱硫剂为苏打粉。7. 根据权利要求3所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：在步骤4)中，所述的微量元 素为娃，猛，钛，错和稀土。8. 根据权利要求3所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：所述的稀土为镍、铌、钛、钒、 铺、綱和铺。9. 根据权利要求1或2所述的铁铬铝电热合金，其特征在于：该合金应用于发热元件 或电阻元件。
【专利摘要】本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种铁铬铝电热合金，按质量分数来计，该合金为：碳：0.03%～0.06%，硅：0.18%～0.35%，锰：0.260%～0.308%，磷：0.005%～0.02%，硫：0.005%～0.02%，铬：23.0%～25.0%，镍：0.246%～0.257%，铝：5.0%～6.5%，铌：小于0.004%，钛：0.096%～0.105%，钒：0.054%～0.061%，锑：0.051%～0.056%，镧：0.015%～0.020%，铈：0.041%～0.052%，余量为Fe；所述的铁铬铝电热合金导热系数为45.2～46.1KJ/m?h?℃，线胀系数为15.6～16.0。本发明选用铸币厂废铁料和冲床边角料，成本低廉，实现了废物的再利用。
【IPC分类】C21C7/068, C22C38/60, H05B3/12, C22C33/06, C21C7/064
【公开号】CN104975238
【申请号】CN201410141961
【发明人】叶明华
【申请人】常熟市电热合金材料厂有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月10日