[發明專利]中鉻型鐵鉻鋁合金及其生產方法

有效

• 申請號: 202110345954.6
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113174531B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 杜曉建;劉承志;成生偉;李濤濤;張利;邢佳;劉艷蓮
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/52;C22C38/48;C22C33/06;C21C7/068
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛

本發明公開了中鉻型鐵鉻鋁合金及其生產方法，該合金的成分為：碳0～0.03％、硅0～0.4％、錳0～0.5％、磷0～0.025％、硫0～0.02％、氮0～0.03％、鉻16.0％～19.0％、鎳0～0.6％、鋁3.0％～5.0％、鈷0～0.5％、鈮0～0.5％、稀土0～0.2％、余量的鐵及雜質；該方法包括：配料并熔煉：根據目標產品成分配料，將脫磷鐵水和高碳鉻鐵合金加入到熔煉爐內熔煉，碳含量降低至0.4％以下、溫度在1610～1640℃之間后出鋼；深脫碳處理：在VOD爐進行深脫碳處理，將碳含量降低至0.03％以下；鋁合金化處理：向鐵鉻鋁熔液加入鋁粒，將鋁含量控制在3.0％～5.0％；鈷、鈮合金化及加入稀土處理：在LF爐處理，向鐵鉻鋁熔液加入鈷合金、鈮合金，當鈷和鈮含量達到目標要求時，向鐵鉻鋁熔液加入稀土，將稀土含量控制在0.04％～0.2％。本發明提高了鐵鉻鋁合金的發熱效率和抗氧化性能，同時降低其成本。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，具體涉及一種中鉻型鐵鉻鋁合金及其生產方法。

背景技術

電阻加熱時所利用的導電材料稱為電熱工程材料，電熱工程材料按其組織結構特點可以分為電熱合金、高熔點金屬、非金屬和高溫熔體等。其中，電熱合金依照基體的不同分為兩大類，分別為鎳基和鐵基材料。鐵鉻鋁(Fe-Cr-Al)合金以鐵為基，該合金最高使用溫度可達1400℃左右，抗氧化性好、使用穩定性高、服役壽命長，是生產生活中理想的發熱材料。Fe-Cr-Al電熱合金因為其化學成分比較適合于中國資源情況，并且具有成本低、來源廣的優勢，成為了中國應用最廣泛的金屬電熱元件。

參考《GB/T 1234高電阻電熱合金》，現有的鐵鉻鋁合金主要有1Cr13Al4、0Cr20Al3、0Cr23A15、0Cr21Al6RE、0Cr25A15、0Cr21Al6Nb、0Cr24Al6RE、0Cr27A17Mo2。可以看到這些鐵鉻鋁合金Cr含量或偏高或偏低。在有些場合，Cr含量高的鐵鉻鋁合金成本過高，而另一方面，Cr含量低的鐵鉻鋁合金發熱效率達不到使用要求，因而，有必要開發一種既經濟又能符合實際需求的中鉻型鐵鉻鋁合金。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供一種中鉻型鐵鉻鋁合金及其生產方法。

本發明的中鉻型鐵鉻鋁合金的化學成分按質量百分比控制為：碳0～0.03％、硅0～0.4％、錳0～0.5％、磷0～0.025％、硫0～0.02％、氮0～0.03％、鉻16.0％～19.0％、鎳0～0.6％、鋁3.0％～5.0％、鈷0～0.5％、鈮0～0.5％、稀土0～0.2％、其余為鐵及不可避免的雜質余量。

優選地，在上述中鉻型鐵鉻鋁合金中，所述稀土是鑭、鈰、釔中的一種或多種。

本發明的中鉻型鐵鉻鋁合金生產方法包括如下步驟：

(一)配料并熔煉：根據目標產品成分要求進行配料，將作為主要原料的脫磷鐵水和高碳鉻鐵合金加入到AOD或K-OBM-S熔煉爐內進行熔煉，碳含量降低至質量百分比0.4％以下、溫度在1610～1640℃之間后，將熔煉爐內鐵鉻鋁熔液倒入鋼包內；

(二)深脫碳處理：將裝有經熔煉爐處理的鐵鉻鋁熔液的鋼包吊入至VOD爐進行深脫碳處理，將碳含量降低至質量百分比0.03％以下；

(三)鋁合金化處理：向經深脫碳處理后的鐵鉻鋁熔液內分批次加入鋁粒，將鋁含量控制在質量百分比3.0％～5.0％之間；

(四)鈷、鈮合金化及加入稀土處理：鋁合金化處理完成后，將鋼包吊入至LF爐處理，對鐵鉻鋁熔液進行測溫取樣，然后在鐵鉻鋁熔液中加入鈷合金、鈮合金，當鈷含量達到質量百分比0～0.5％、鈮含量達到質量百分比0～0.5％時，在鐵鉻鋁熔液中加入稀土，將稀土含量控制在質量百分比0.04％～0.2％之間。

優選地，在上述中鉻型鐵鉻鋁合金生產方法中，還包括步驟：(五)模鑄或連鑄，其中，將鐵鉻鋁熔液進行模鑄或連鑄，在連鑄時，中包溫度控制在1540～1570℃之間；在模鑄時，澆注溫度控制在1530～1560℃之間。