一种新型低膨胀合金及其制备方法与流程

本发明涉及黑色金属冶炼，尤其涉及一种新型低膨胀合金及其制备方法。

背景技术：

1、近年来随着经济的高速发展，对电力的需求越来越大，电力行业线路扩容势在必行。而土地升值使得电力行业希望在对老旧线路进行改造时，不增加额外的投资成本，尽量不更换杆塔，只需更换导线，同时线路可增容一倍以上，同时强度更高，高温运行时输电线的弧垂小，导电性优良。国内电力行业迫切希望国内材料生产商开发更高效的倍容量导线。

2、输电导线通常由线芯和铝线两部分组成。传统线芯为普通钢芯，线膨胀系数高、强度一般、耐腐蚀性能一般。

3、据了解，国外十几年前就已开发了新型的倍容量导线，对一些老旧线路进行了更换。国际上以日本、丹麦开发的倍容量导线商业化很成功，但售价高昂，且技术封锁，技术细节无法掌握，大概知道线芯采用了低膨胀合金。

4、低膨胀合金制成的线芯具有低松驰度、膨胀系数小、强度高、导电性能好、耐腐蚀程度高、高频传输性好、可使输电容量成倍提高，因此成为制造新一代输电线线芯的首选材料。

5、根据调研，普通的低膨胀合金4j36膨胀系数小，但强度满足不了国内电力行业的要求，因此需要开发一种全新的具有独立知识产权的低膨胀合金，强度达到1100mpa以上，在20～250℃温度范围内的平均热膨胀系数小于等于4.5×10-6/℃。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种新型低膨胀合金及其制备方法，在4j36的基础上，通过添加c、mo、v等强化元素，开发了一种新型低膨胀合金，制成丝材后，完全可以满足强度达到1100mpa以上，同时在20～250℃温度范围内的平均热膨胀系数小于等于4.5×10-6/℃的技术要求。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种新型低膨胀合金，以质量百分含量计，所述新型低膨胀合金包括以下组分：

4、c：0.27～0.30％；s：0.0007～0.0011％；p：0.0027～0.0030％；cr≤0.20％；ni：38～38.5％；mo：2.2～2.6％；v：0.80～0.90％；mn≤0.30％；si≤0.20％；余量为fe和不可避免的杂质。

5、本发明还提供了一种新型低膨胀合金的制备方法，所述方法包括如下步骤：

6、步骤s1、电弧炉冶炼工艺：

7、在电弧炉炉底垫上石灰，将金属原材料装入电弧炉后送电熔化成钢液，通过吹氧氧化、造渣将钢液中的杂质元素进行去除，出钢后滗渣全部；

8、步骤s2、lf炉冶炼工艺：

9、经电弧炉冶炼得到的钢液入lf炉，先用大流量吹ar气进行搅拌，接着改用低流量吹ar气进行搅拌，然后喂入al线进行沉淀脱氧，并加入石灰、精炼渣、复合脱氧剂、碳粉，升温化渣进行还原脱硫反应，除一半钢渣后钢液进入vd炉；

10、步骤s3、vd炉冶炼工艺：

11、经lf炉冶炼得到的钢液入vd炉，调整氩气流量，测温取样全分析，抽真空，极限真空下先用大流量吹ar气进行搅拌，破空前调整低流量吹ar气，vd破空毕，取样，调整c含量，静吹ar后钢液出钢进行浇注；

12、步骤s4、浇注工艺：

13、经vd炉冶炼得到的钢液浇钢前锭模充ar气，浇注过程中采用氩气保护浇注，并加入适量保护渣及发热剂。

14、作为一种优选的实施方式，步骤s1中，通过吹氧氧化、造渣将钢液中的p、cr、si杂质元素进行去除，使钢液中的p、cr、si元素满足：p≤0.005％，cr≤0.10％，si≤0.05％。

15、作为一种优选的实施方式，步骤s2中，采用大流量吹ar气进行搅拌的条件包括：流量≥130l/min，搅拌时间≥2min；采用低流量吹ar气进行搅拌的条件为：流量为20～40l/min。

16、作为一种优选的实施方式，步骤s2中，喂入al线为200～300m，加入的石灰为500～700

17、kg，精炼渣为100～200kg，复合脱氧剂100～150kg，碳粉40～60kg。

18、作为一种优选的实施方式，步骤s2中，升温化渣的温度为1580～1610℃。

19、作为一种优选的实施方式，步骤s3中，抽真空后的真空度≤67pa，并在极限真空下保持时间≥15min。

20、作为一种优选的实施方式，步骤s3中，极限真空下采用大流量吹ar气进行搅拌的条件为：

21、流量≥100l/min；破空前约1～2min，将吹ar气低流量调到20～40l/min。

22、作为一种优选的实施方式，步骤s3中，调整c含量为0.275～0.30％，静吹ar时间≥15min后钢液出钢。

23、作为一种优选的实施方式，步骤s4中，浇钢前锭模充ar气时间为15～30min。

24、本发明的技术效果和优点：

25、本发明以镍铁或含镍含铁的返回料、纯铁、钼铁、钒铁、铝锭、硅铁为原材料，以石灰、萤石、增碳剂(碳粉)等为辅料，采用“ebt+lf+vd”的冶炼工艺，在4j36的基础上，通过添加c、mo、v等强化元素，成功制备了一种新型低膨胀合金，制成丝材后，完全可以满足强度达到1100mpa以上，同时在20～250℃温度范围内的平均热膨胀系数小于等于4.5×10-6/℃的技术要求。

26、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种新型低膨胀合金，其特征在于，以质量百分含量计，所述新型低膨胀合金包括以下组分：

2.一种如权利要求1所述的新型低膨胀合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种新型低膨胀合金的制备方法，其特征在于，步骤s1中，通过吹氧氧化、造渣将钢液中的p、cr、si杂质元素进行去除，使钢液中的p、cr、si元素满足：p≤0.005％，cr≤0.10％，si≤0.05％。

4.根据权利要求2或3所述的一种新型低膨胀合金的制备方法，其特征在于，步骤s2中，采用大流量吹ar气进行搅拌的条件包括：流量≥130l/min，搅拌时间≥2min；采用低流量吹ar气进行搅拌的条件为：流量为20～40l/min。

5.根据权利要求2所述的一种新型低膨胀合金的制备方法，其特征在于，步骤s2中，喂入al线为200～300m，加入的石灰为500～700kg，精炼渣为100～200kg，复合脱氧剂100～150kg，碳粉40～60kg。

6.根据权利要求2所述的一种新型低膨胀合金的制备方法，其特征在于，步骤s2中，升温化渣的温度为1580～1610℃。

7.根据权利要求2所述的一种新型低膨胀合金的制备方法，其特征在于，步骤s3中，抽真空后的真空度≤67pa，并在极限真空下保持时间≥15min。

8.根据权利要求2、5或6所述的一种新型低膨胀合金的制备方法，其特征在于，步骤s3中，极限真空下采用大流量吹ar气进行搅拌的条件为：流量≥100l/min；破空前约1～2min，将吹ar气低流量调到20～40l/min。

9.根据权利要求2所述的一种新型低膨胀合金的制备方法，其特征在于，步骤s3中，调整c含量为0.275～0.30％，静吹ar时间≥15min后钢液出钢。

10.根据权利要求2所述的一种新型低膨胀合金的制备方法，其特征在于，步骤s4中，浇钢前锭模充ar气时间为15～30min。

技术总结
本发明公开了一种新型低膨胀合金及其制备方法，涉及黑色金属冶炼技术领域，以质量百分含量计，所述新型低膨胀合金包括以下组分：C：0.27～0.30％；S：0.0007～0.0011％；P：0.0027～0.0030％；Cr≤0.20％；Ni：38～38.5％；Mo：2.2～2.6％；V：0.80～0.90％；Mn≤0.30％；Si≤0.20％；余量为Fe和不可避免的杂质。所述新型低膨胀合金依次采用电弧炉冶炼工艺、LF炉冶炼工艺、VD炉冶炼工艺和浇注工艺制备而成，制成丝材后，完全可以满足强度达到1100Mpa以上，同时在20～250℃温度范围内的平均热膨胀系数小于等于4.5×10‑6/℃的技术要求。

技术研发人员：方轶,张来明,李红杰,彭勇涛,郭友庄,刘涛,王瑞,裴丙红,付明德,魏育军,孙永福
受保护的技术使用者：攀钢集团江油长城特殊钢有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15