CN108754310A - 一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法，步骤如下：按所含成分的重量百分比计算进行原料配制：将原料装入中频炉中冶炼；造渣，在中频炉内加入造渣剂进行造渣，造渣剂为石灰、石灰石、萤石、电石以及铝凡土的混合物；脱氧，在中频炉内加入脱氧剂进行脱氧，脱氧剂为膨润土、木炭粉和碳化硅粉的混合物；热轧盘条；退火；漂洗：将热轧盘条、退火后的坯件进行酸洗1～2次，再进行水洗1～2次；酸洗时采用的酸洗液为柠檬酸、硫酸、磷酸、氟钛酸的混合液；漂洗后进行多道次拉拔得产品。本发明制备的高性能镍铬铁合金成品具有较高而稳定的电阻率，耐腐蚀，表面抗氧化性能好。

Description

一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法
技术领域
本发明特别涉及一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法。
背景技术
电热合金是指利用金属的电阻特性制作发热体的电阻合金。广泛用于各种工业电炉、实验室电炉和家用电器的电加热元件。
当电流I通过电阻R时产生焦耳热。电热合金就是利用这种电能转换为热能特性的电阻合金。无论是工业生产还是日常生活，电加热器的应用都十分广泛，其发热材料即为电热合金。电热合金一般具有较高的电阻率和稳定而较小的电阻温度系数，通过电流能产生较高的热量和稳定的功率。
随着电加热器行业的发展，对于电阻丝的合金材料要求也越来越高，越来越多的研发人员关注于研发出一种抗高温氧化性，耐腐蚀性，高温强度，使用寿命，加工性能均能够具有极好效果的合金材料研发。
发明内容
本发明针对上述问题提出了一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法。
具体的技术方案如下：
一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）按所含成分的重量百分比计算进行原料配制：
C：≤0.12%； Si：0.5～1.3%； Mn：1.5～2.3%；
Ti：1.5～2.3%； Mo：5.5～7.3%； Cr：17～22%；
Al：≤0.5%； Ni：29～45%；
余量为Fe；
2）将按步骤1）配制原料装入中频炉中冶炼，冶炼温度控制在 1300℃～1440℃，冶炼时间30min，继续升温至1500℃，保持温度1H，此时得到金属液；
3）造渣，在中频炉内加入占金属液7～10wt%的造渣剂进行造渣，还原时间 1～2min；所述造渣剂为石灰、石灰石、萤石、电石以及铝凡土的混合物；石灰、石灰石、萤石、电石以及铝凡土的混合质量比例为2:3:4:1:1；
5）脱氧，在中频炉内加入脱氧剂进行脱氧，脱氧剂的加入量为3.7～3.9Kg/t，脱氧时间为40～60min；所述脱氧剂为膨润土、木炭粉和碳化硅粉的混合物，所述膨润土、木炭粉和碳化硅粉的重量比例为3:5:8；
6）热轧盘条：热轧温度1500℃～1630℃，开轧温度1510℃，终轧温度为1450℃；
7）退火，在真空热处理炉内，真空度1.5×10-3Pa，退火温度1300℃～1400℃，退火保温3～7H；
8）漂洗：将热轧盘条、退火后的坯件进行酸洗1～2次，再进行水洗1～2次；酸洗时采用的酸洗液为柠檬酸、硫酸、磷酸、氟钛酸的混合液，柠檬酸、硫酸、磷酸、氟钛酸的混合质量比例为1：:4：2：1；
9）漂洗后进行多道次拉拔得到成品。
进一步的，膨润土粒径为300目，木炭粉粒径为200目，碳化硅粉粒径为500目。
进一步的，石灰粒径为200目、石灰石粒径为50目、萤石粒径为20目、电石粒径为20目，铝凡土粒径为50目。
进一步的，所述柠檬酸的浓度为11g/L，所述硫酸的浓度为15g/L，所述磷酸的浓度为13g/L，所述氟钛酸的浓度为18g/L。
进一步的，原料使用前部分原料需要进行烘烤处理，具体烘烤条件如下：Si：350℃～450℃烘烤5小时； Mn：350℃～450℃烘烤5小时；Cr：650℃～730℃烘烤8小时；Al：700℃～800℃烘烤8小时；Fe：350℃～450℃烘烤5小时；Ni：700℃～800℃烘烤8小时；。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明制备的合金成品具有较高而稳定的电阻率，耐腐蚀，表面抗氧化性能好。造渣时使用复合造渣剂，多种材质的早渣颗粒可使得造渣效果大大改善；特殊的酸洗液采用的多种酸液混合配方，大大提高了合金最后的酸洗效果，能够改善合金的使用性能，本发明采用特殊的复合脱氧剂，采用三种脱氧剂混合而成的混合脱氧剂，对于电热合金的脱氧效果好。
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；本发明通过对原料进行预先烘烤处理，配合造渣、 脱氧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28％，夹杂物形貌趋于规整，尺寸也大大减少。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
本发明的实施例中所采用的膨润土粒径为300目，木炭粉粒径为200目，碳化硅粉粒径为500目；石灰粒径为200目、石灰石粒径为50目、萤石粒径为20目、电石粒径为20目，铝凡土粒径为50目；所述柠檬酸的浓度为11g/L，所述硫酸的浓度为15g/L，所述磷酸的浓度为13g/L，所述氟钛酸的浓度为18g/L。
实施例1
一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）按所含成分的重量百分比计算进行原料配制：
C：0.1%； Si：0.9%； Mn：1.8%；
Ti：1.7%； Mo：6.3%； Cr：19%；
Al： 0.3%； Ni：35%；
余量为Fe；
2）原料使用前部分原料需要进行烘烤处理，具体烘烤条件如下：Si：400℃烘烤5小时；Mn：400℃烘烤5小时；Cr：700℃烘烤8小时；Al：750℃烘烤8小时；Fe：400℃烘烤5小时；Ni：800℃烘烤8小时；
3）将按步骤1）配制原料装入中频炉中冶炼，冶炼温度控制在 1400℃，冶炼时间30min，继续升温至1500℃，保持温度1H，此时得到金属液；
4）造渣，在中频炉内加入占金属液8.7wt%的造渣剂进行造渣，还原时间 1.5min；所述造渣剂为石灰、石灰石、萤石、电石以及铝凡土的混合物；石灰、石灰石、萤石、电石以及铝凡土的混合质量比例为2:3:4:1:1；
5）脱氧，在中频炉内加入脱氧剂进行脱氧，脱氧剂的加入量为3.8Kg/t，脱氧时间为50min；所述脱氧剂为膨润土、木炭粉和碳化硅粉的混合物，所述膨润土、木炭粉和碳化硅粉的重量比例为3:5:8；
6）热轧盘条：热轧温度1600℃，开轧温度1510℃，终轧温度为1450℃；
7）退火，在真空热处理炉内，真空度1.5×10-3Pa，退火温度1350℃，退火保温5H；
8）漂洗：将热轧盘条、退火后的坯件进行酸洗2次，再进行水洗1次；酸洗时采用的酸洗液为柠檬酸、硫酸、磷酸、氟钛酸的混合液，柠檬酸、硫酸、磷酸、氟钛酸的混合质量比例为1：:4：2：1；
9）漂洗后进行多道次拉拔得到成品。
实施例2
一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）按所含成分的重量百分比计算进行原料配制：
C： 0.12%； Si： 1.3%； Mn： 2.3%；
Ti： 2.3%； Mo： 7.3%； Cr： 22%；
Al： 0.5%； Ni： 45%；
余量为Fe；
2）原料使用前部分原料需要进行烘烤处理，具体烘烤条件如下：Si： 450℃烘烤5小时；Mn： 450℃烘烤5小时；Cr： 730℃烘烤8小时；Al： 800℃烘烤8小时；Fe： 450℃烘烤5小时；Ni：800℃烘烤8小时；
3）将按步骤1）配制原料装入中频炉中冶炼，冶炼温度控制在1440℃，冶炼时间30min，继续升温至1500℃，保持温度1H，此时得到金属液；
4）造渣，在中频炉内加入占金属液10wt%的造渣剂进行造渣，还原时间2min；所述造渣剂为石灰、石灰石、萤石、电石以及铝凡土的混合物；石灰、石灰石、萤石、电石以及铝凡土的混合质量比例为2:3:4:1:1；
5）脱氧，在中频炉内加入脱氧剂进行脱氧，脱氧剂的加入量为3.9Kg/t，脱氧时间为60min；所述脱氧剂为膨润土、木炭粉和碳化硅粉的混合物，所述膨润土、木炭粉和碳化硅粉的重量比例为3:5:8；
6）热轧盘条：热轧温度1630℃，开轧温度1510℃，终轧温度为1450℃；
7）退火，在真空热处理炉内，真空度1.5×10-3Pa，退火温度1400℃，退火保温7H；
8）漂洗：将热轧盘条、退火后的坯件进行酸洗2次，再进行水洗2次；酸洗时采用的酸洗液为柠檬酸、硫酸、磷酸、氟钛酸的混合液，柠檬酸、硫酸、磷酸、氟钛酸的混合质量比例为1：:4：2：1；
9）漂洗后进行多道次拉拔得到成品。
实施例3
一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）按所含成分的重量百分比计算进行原料配制：
C：0.02%； Si：0.5%； Mn：1.5%；
Ti：1.5%； Mo：5.5%； Cr：17%；
Al：0.1%； Ni：29%；
余量为Fe；
2）原料使用前部分原料需要进行烘烤处理，具体烘烤条件如下：Si：350℃烘烤5小时；Mn：350℃烘烤5小时；Cr：650℃烘烤8小时；Al：700℃烘烤8小时；Fe：350℃烘烤5小时；Ni：700℃烘烤8小时；
3）将按步骤1）配制原料装入中频炉中冶炼，冶炼温度控制在 1300℃，冶炼时间30min，继续升温至1500℃，保持温度1H，此时得到金属液；
4）造渣，在中频炉内加入占金属液7wt%的造渣剂进行造渣，还原时间1min；所述造渣剂为石灰、石灰石、萤石、电石以及铝凡土的混合物；石灰、石灰石、萤石、电石以及铝凡土的混合质量比例为2:3:4:1:1；
5）脱氧，在中频炉内加入脱氧剂进行脱氧，脱氧剂的加入量为3.7Kg/t，脱氧时间为40min；所述脱氧剂为膨润土、木炭粉和碳化硅粉的混合物，所述膨润土、木炭粉和碳化硅粉的重量比例为3:5:8；
6）热轧盘条：热轧温度1500℃0℃，开轧温度1510℃，终轧温度为1450℃；
7）退火，在真空热处理炉内，真空度1.5×10-3Pa，退火温度1300℃，退火保温3H；
8）漂洗：将热轧盘条、退火后的坯件进行酸洗1次，再进行水洗1次；酸洗时采用的酸洗液为柠檬酸、硫酸、磷酸、氟钛酸的混合液，柠檬酸、硫酸、磷酸、氟钛酸的混合质量比例为1：:4：2：1；
9）漂洗后进行多道次拉拔得到成品。
实施例1—3的镍铬合金的性能指标
实施例1 实施例2 实施例3
最高使用溫度℃ 1440 1200 1250
密度g/cm3 8.3 8.1 8.0
电阻率20℃mm2/m 1.45±0.05 1.19±0.05 1.28±0.05
熔点℃ 1520 1430 1440
抗拉強度Mpa 737～842 637～784 588～735
延伸率% ＞26 ＞19 ＞21
断面收縮率% 74 71 69
弯曲次数 ＞11 ＞9 ＞9
快速寿命实验℃/小时 1290/100 1210/100 1150/100

Claims (5)

1.一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）按所含成分的重量百分比计算进行原料配制：
C：≤0.12%； Si：0.5～1.3%； Mn：1.5～2.3%；
Ti：1.5～2.3%； Mo：5.5～7.3%； Cr：17～22%；
Al：≤0.5%； Ni：29～45%；
余量为Fe；
2）将按步骤1）配制原料装入中频炉中冶炼，冶炼温度控制在 1300℃～1440℃，冶炼时间30min，继续升温至1500℃，保持温度1H，此时得到金属液；
3）造渣，在中频炉内加入占金属液7～10wt%的造渣剂进行造渣，还原时间 1～2min；所述造渣剂为石灰、石灰石、萤石、电石以及铝凡土的混合物；石灰、石灰石、萤石、电石以及铝凡土的混合质量比例为2:3:4:1:1；
4）脱氧，在中频炉内加入脱氧剂进行脱氧，脱氧剂的加入量为3.7～3.9Kg/t，脱氧时间为40～60min；所述脱氧剂为膨润土、木炭粉和碳化硅粉的混合物，所述膨润土、木炭粉和碳化硅粉的重量比例为3:5:8；
5）热轧盘条：热轧温度1500℃～1630℃，开轧温度1510℃，终轧温度为1450℃；
6）退火，在真空热处理炉内，真空度1.5×10-3Pa，退火温度1300℃～1400℃，退火保温3～7H；
7）漂洗：将热轧盘条、退火后的坯件进行酸洗1～2次，再进行水洗1～2次；酸洗时采用的酸洗液为柠檬酸、硫酸、磷酸、氟钛酸的混合液，柠檬酸、硫酸、磷酸、氟钛酸的混合质量比例为1：:4：2：1；
8）漂洗后进行多道次拉拔得到高性能镍铬铁合金。
2.如权利要求1所述的一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法，其特征在于，膨润土粒径为300目，木炭粉粒径为200目，碳化硅粉粒径为500目。
3.如权利要求1所述的一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法，其特征在于，石灰粒径为200目、石灰石粒径为50目、萤石粒径为20目、电石粒径为20目，铝凡土粒径为50目。
4.如权利要求1所述的一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸的浓度为11g/L，所述硫酸的浓度为15g/L，所述磷酸的浓度为13g/L，所述氟钛酸的浓度为18g/L。
5.如权利要求1所述的一种防爆加热器专用高电阻电热合金的制备方法，其特征在于，原料使用前需要进行烘烤处理，具体烘烤条件如下：Si：350℃～450℃烘烤5小时； Mn：350℃～450℃烘烤5小时；Cr：650℃～730℃烘烤8小时；Al：700℃～800℃烘烤8小时；Fe：350℃～450℃烘烤5小时；Ni：700℃～800℃烘烤8小时；萤石烘烤温度为700℃～800℃，时间为6～8H。
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