CN109371289A - 一种长寿命电热丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长寿命电热丝及其制备方法，包括以下重量百分比的化学成分：Cr：20‑50％、Mn：3‑5％、Mg：1.2～2.3％、Ca：0.2～0.8％、Zr：0.1～0.6％、Ti：0.05～0.15％，余量为Ni及不可避免的杂质。通过改变合金成分的用量范围及改进制备工艺，确保电阻丝各段直径相同，每米电阻值一致，进而使电热丝发热均匀，不会因局部温度偏高而导致电热丝损坏，延长了电热丝的使用寿命至50000h。
Description
技术领域
本发明属于电热丝制备技术领域，具体涉及一种长寿命电热丝及其制备方法。
背景技术
传统电热丝是自身电阻因电流的热效应而产生热量。同一电流下，电阻值越大产生的热量越多。此外传统电热丝中还存在气孔、毛刺等致命缺陷，往往造成发热不均、发热后断丝、异型弯曲等问题。造成加热体损坏或寿命缩短。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种长寿命电热丝及其制备方法，通过改变合金成分及改进制备工艺，确保电阻丝各段直径相同，每米电阻值一致，进而使电阻丝发热均匀，不会因局部温度偏高而导致电热丝损坏，延长了电热丝的使用寿命至50000h。
本发明采取的技术方案为：
一种长寿命电热丝，包括以下重量百分比的化学成分：Cr：20-50％、Mn：3-5％、Mg：1.2～2.3％、Ca：0.2～0.8％、Zr：0.1～0.6％、Ti：0.05～0.15％，余量为Ni及不可避免的杂质。
进一步地，所述长寿命电热丝优选为包括以下重量百分比的化学成分：Cr：25.6-42.1％、Mn：3.4-4.2％、Mg：1.5～2.0％、Ca：0.4～0.6％、Zr：0.2～0.5％、Ti：0.08～0.12％，，余量为Ni及不可避免的杂质。
本发明还提供了所述长寿命电热丝的制备方法，包括以下工艺步骤：配料--装料--熔化--精炼--浇注--合金--锻打--首次井式退火--表面抛光--圆盘拉丝--第二次井式退火--圆盘拉丝--第三次井式退火--水箱拉丝--光亮退火--成品检测--包装入库。
所述精炼工艺中，精炼的温度控制在所炼金属的熔点以上100～120℃。
所述首次井式退火的温度为850～950℃，时间为2.5～3.5h；所述第二次井式退火的温度为600-800℃，时间为2～3h；所述第三次井式退火的温度为800-830℃，时间为2～3h；三次井式退火均采用二氧化碳保护气退火。
所述光亮退火的温度为1100～1250℃，时间为3.5～4.5h，在氨气气氛中进行。以实现电热丝的光亮固溶退火。
所述圆盘拉丝的拉速速度均为5～10m/min，所述水箱拉丝的拉速速度为2～3m/min。采用这样的拉丝速度可保证电阻丝各段直径相同，每米电阻值一致，进而使电阻丝发热均匀。
所述电热丝的直径范围为0.5～3mm。
本发明提供的长寿命电热丝的配方中，通过Mg、Ca、Zr、Ti元素的添加，优化合金的成分，细化晶粒尺寸。三次退火工艺的设置可消除电热丝内部的残余应力，提高其性能。拉速速度的设置可确保电阻丝各段直径相同，每米电阻值一致，进而使电阻丝发热均匀，不会出现局部温度偏高导致电热丝损坏。本发明公开的电热丝组织致密，内部无夹渣、气孔等缺陷，使用寿命长达50000h以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种长寿命电热丝，包括如表1实施例1中所示的重量百分比的化学成分。
其制备工艺如下：配料--装料--熔化--精炼--浇注--合金--锻打--首次井式退火--表面抛光--圆盘拉丝--第二次井式退火--圆盘拉丝--第三次井式退火--水箱拉丝--光亮退火--成品检测--包装入库，所述精炼的温度控制在所炼金属的熔点以上100～120℃，各进式退火步骤中，均采用二氧化碳保护气进行保护。制备过程中的工艺参数控制如表2中实施例1所示。
表1各实施例和比较例中的电热丝合金成分及重量百分比
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例1 | 比较例2 | |
| Cr | 22.1 | 33.8 | 44.9 | 52.3 | 19.8 |
| Mn | 3.2 | 4.0 | 4.9 | 2.8 | 5.6 |
| Mg | 2.3 | 1.6 | 1.3 | 1.0 | 2.5 |
| Ca | 0.8 | 0.4 | 0.2 | 1.0 | 0.3 |
| Zr | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 0.5 | 0.7 |
| Ti | 0.08 | 0.12 | 0.15 | 0.05 | 0.23 |
| 余量为Ni | 余量为Ni | 余量为Ni | 余量为Ni | 余量为Ni |
表2各实施例和比较例中的电热丝制备工艺参数
实施例2
一种长寿命电热丝，包括如表1实施例2中所示的重量百分比的化学成分。
其制备工艺如下：配料--装料--熔化--精炼--浇注--合金--锻打--首次井式退火--表面抛光--圆盘拉丝--第二次井式退火--圆盘拉丝--第三次井式退火--水箱拉丝--光亮退火--成品检测--包装入库，所述精炼的温度控制在所炼金属的熔点以上100～120℃，各进式退火步骤中，均采用二氧化碳保护气进行保护。制备过程中的工艺参数控制如表2中实施2所示。
实施例3
一种长寿命电热丝，包括如表1实施例3中所示的重量百分比的化学成分。
其制备工艺如下：配料--装料--熔化--精炼--浇注--合金--锻打--首次井式退火--表面抛光--圆盘拉丝--第二次井式退火--圆盘拉丝--第三次井式退火--水箱拉丝--光亮退火--成品检测--包装入库，所述精炼的温度控制在所炼金属的熔点以上100～120℃，各进式退火步骤中，均采用二氧化碳保护气进行保护。制备过程中的工艺参数控制如表2中实施例3所示。
比较例1
一种长寿命电热丝，包括如表1比较例1中所示的重量百分比的化学成分。
其制备工艺如下：配料--装料--熔化--精炼--浇注--合金--锻打--首次井式退火--表面抛光--圆盘拉丝--第二次井式退火--圆盘拉丝--第三次井式退火--水箱拉丝--光亮退火--成品检测--包装入库，所述精炼的温度控制在所炼金属的熔点以上100～120℃，各进式退火步骤中，均采用二氧化碳保护气进行保护。制备过程中的工艺参数控制如表2中比较例1所示。
比较例2
一种长寿命电热丝，包括如表1比较例2中所示的重量百分比的化学成分。
其制备工艺如下：配料--装料--熔化--精炼--浇注--合金--锻打--首次井式退火--表面抛光--圆盘拉丝--第二次井式退火--圆盘拉丝--第三次井式退火--水箱拉丝--光亮退火--成品检测--包装入库，所述精炼的温度控制在所炼金属的熔点以上100～120℃，各进式退火步骤中，均采用二氧化碳保护气进行保护。制备过程中的工艺参数控制如表2中比较例2得电热丝的性能参数如下：
上述参照实施例对一种长寿命电热丝及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种长寿命电热丝，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：Cr：20-50％、Mn：3-5％、Mg：1.2～2.3％、Ca：0.2～0.8％、Zr：0.1～0.6％、Ti：0.05～0.15％，余量为Ni及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的长寿命电热丝，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：Cr：25.6-42.1％、Mn：3.4-4.2％、Mg：1.5～2.0％、Ca：0.4～0.6％、Zr：0.2～0.5％、Ti：0.08～0.12％，，余量为Ni及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的长寿命电热丝制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：配料--装料--熔化--精炼--浇注--合金--锻打--首次井式退火--表面抛光--圆盘拉丝--第二次井式退火--圆盘拉丝--第三次井式退火--水箱拉丝--光亮退火--成品检测--包装入库。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述精炼工艺中，精炼的温度控制在所炼金属的熔点以上100～120℃。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述首次井式退火的温度为850～950℃，时间为2.5～3.5h；所述第二次井式退火的温度为600-800℃，时间为2～3h；所述第三次井式退火的温度为800-830℃，时间为2～3h；三次井式退火均采用二氧化碳保护气退火。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述光亮退火的温度为1100～1250℃，时间为3.5～4.5h。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在氨气气氛中进行光亮退火。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述圆盘拉丝的拉速速度为5～10m/min。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水箱拉丝的拉速速度为2～3m/min。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述电热丝直径范围为0.5～3mm。
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