[發明專利]Cr30Ni70Nb棒材及其制造工藝

在審

• 申請號: 201810710364.7
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN109055822A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 華大鳳;劉威;邵興明;華鵬
• 申請（專利權）人: 江蘇新華合金電器有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C1/02;C22B9/18;C22F1/10
• 代理公司: 南京科知維創知識產權代理有限責任公司 32270
• 代理人: 許益民

本發明提出一種Cr30Ni70Nb棒材，其各成分的重量百分含量為：C為≤0.06%，Si為0.8%~1.2%，Mn為≤0.3%，P為≤0.015%，S為≤0.010%，Cr為29.0%~30.0%，Nb為0.40%~0.60%，Al為≤0.30%，Fe為≤0.40%，Ti為≤0.15%，其余為Ni。該Cr30Ni70Nb棒材的制造工藝包括：原料準備、真空冶煉、電渣重熔、鍛造和熱處理。本發明的Cr30Ni70Nb棒材通過優化材料配方并精確控制，添加Nb元素，細化晶粒，提高了棒材的耐高溫性能和強度，延長了使用壽命；采用真空冶煉+電渣雙聯的冶煉工藝以提高棒材純凈度和脫氣效果；控制熱加工（鍛造和熱處理）的溫度來得到合適的金相組織結構。

技術領域

本發明涉及電熱合金材料制備技術領域，特別是涉及Cr30Ni70Nb棒材及其制造工藝。

背景技術

在玻璃行業中，用于輸送玻璃流體的管道需要具有良好的耐高溫性能和強度，同時需要有較長的使用壽命，而Ni-Cr系電熱合金由于高溫強度高，高溫冷卻后無脆性，使用壽命較長，易于加工和焊接，是廣泛使用的電熱合金。

在Ni-Cr系中，鎳與鉻形成有限固溶體。當鉻含量（質量分數）小于20%時，隨鉻含量增加電阻率提高，電阻溫度系數減小；鉻含量大于20%時，電阻溫度系數增加，加工性能變差；而鉻含量大于30%時靠近兩相區，脆性增加，加工困難。因此鉻含量以15%~30%為宜。加入鐵使加工性能改善，但耐蝕性降低。而添加少量Si、Al、Ti、Zr或稀土元素可提高合金的工作溫度和使用壽命。如何通過添加其他元素提高合金的各項性能是需要解決的問題。

發明內容

針對現有應用中對于Ni-Cr合金的特殊需求，本發明旨在通過化學元素的組合以達到提高Ni-Cr系電熱合金性能的目的。

本發明的Cr30Ni70Nb棒材，各成分的重量百分含量為：C為≤0.06%，Si為0.8%~1.2%，Mn為≤0.3%，P為≤0.015%，S為≤0.010%，Cr為29.0%~30.0%，Nb為0.40%~0.60%，Al為≤0.30%，Fe為≤0.40%，Ti為≤0.15%，其余為Ni。

本發明的Cr30Ni70Nb棒材的制造工藝，所要制造的Cr30Ni70Nb棒材的各成分的重量百分含量為：C為≤0.06%，Si為0.8%~1.2%，Mn為≤0.3%，P為≤0.015%，S為≤0.010%，Cr為29.0%~30.0%，Nb為0.40%~0.60%，Al為≤0.30%，Fe為≤0.40%，Ti為≤0.15%，其余為Ni，該制造工藝包括以下各步驟：

A.原料準備：純金屬材料Mn、Cr、Nb、Al、Fe、Ti、Ni配料，同鋼種返回料20%，同時對原材料進行烘烤干燥，烘烤溫度200度，時間大于2h；

B.真空冶煉：將原材料放入真空爐內的坩堝中，對真空爐預抽真空，真空度小于10帕送電熔煉；熔煉開始后，小功率逐級送電，最后以最大功率送電直至熔清，熔清后傾動坩堝2-3次，降低功率進行精煉；精煉結束后停電，進行降溫結膜；大功率送電沖膜升溫，然后降低功率，加入C和Si，傾動坩堝2-3次；調整溫度，然后加入微量元素S和P；澆注220㎏電擊棒，空冷卻；

C.電渣重熔：渣系配比：CaF2：Al2O3：CaO：MgO=70:15:10:5加TiO2；電力制度：50-55V，電流4500-5500A，電渣400㎏；充分補縮，鋼錠出模空冷，表面清理缺陷；

D.鍛造：加熱制度：1160-1180℃，開鍛造溫度大于1130℃，終鍛造溫度大于950℃，加回火時間大于50分鐘；開始輕鍛造再重錘鍛造，φ145㎜元棒，鍛后空冷卻；表面修磨，探傷切除缺陷，兩端無裂紋、縮孔；

E.熱處理：裝爐擺放至有效加熱區，四面預留空間；熱處理制度1050±10℃，保溫1.5h，水冷。

其中，B步驟中的精煉溫度為1460-1480℃，精煉期保持45分鐘；C 步驟全程氬氣保護操作。