本發明涉及一種防銹耐蝕鐵鎳合金帶材的制備方法，屬合金材料制備技術領域。

背景技術：

近年來家用、工業電器產品的更新與技術進步迅速，對電器材料的要求也越來越高。特別在一些特殊應用環境上，對使用到熱雙金屬材料作為控溫元件，除了內在動作特性要求質量穩定、一致性良好外，對材料外觀表面質量，如防腐耐蝕等也提出了更高要求，近年來，各國在防銹耐蝕型熱雙金屬研制方面有兩種不同的途徑。一是采用耐腐蝕性合金作為組元層，直接研制成防銹耐蝕型熱雙金屬。我國曾有單位研發出牌號5j1075的耐腐蝕高強度熱雙金屬，但其性能較低，無法滿足使用要求；另一種途徑是，采用在高膨脹層表面進行加復防腐蝕層方法。一般加復防腐層有三種方法：1)在原有雙金屬外面加復一層耐腐蝕金屬或合金，以形成三層金屬和四層金屬。2)采用電鍍工藝加以覆蓋。3)在雙金屬表面涂復有機層，如清漆或聚脂塑料等，但這種方法效果不好，因為有機涂層隨著時間的推移容易變脆，剝落，所以只能用于較低的工作溫度。另外，電器元件所用的熱雙金屬材料多要經過貯能點焊，因此采用第二種、第三種方種制造耐腐蝕熱雙金屬都存在一定的問題。而采用熱雙金屬表面加復一層耐腐蝕合金材料方法可滿足用戶要求的特殊耐蝕性，但用加復防腐蝕層制造的熱雙金屬，因復層有一定厚度，所以會影響原有熱雙金屬性能，造成產品質量不高，實際運用中還是會遇到各種問題。

對于防銹耐蝕要求高的復合帶材，最根本的解決方法是首先制備出防銹耐蝕型鐵鎳合金，使其本身具備了防銹耐蝕功能，且具有良好的綜合性能，然后通過復合軋制工藝技術生產具防銹耐蝕的層狀熱雙金屬帶材產品，復合產品的性能滿足溫控器用戶的使用要求。

現有技術中通常鐵鎳合金帶材的制備，都是先澆注成鑄錠，加熱鍛造成鍛坯，然后經精整后再加熱軋制，工序多而長，材料和能源損耗大。現有技術中澆注扁錠時，澆注口和鑄模的位置相對固定，鑄錠的寬度通常不超過200mm。如果鑄錠過寬，容易在冷卻時出現冷隔斷尺和縮孔、表面質量差等缺陷現象，以及裂紋、中空間隙等問題；因此，如果需要制作寬度較大的扁錠，必須采用在澆注后進行加熱鍛造、精整后重新加熱軋制成帶坯的工藝。此外，部分合金鍛坯精理后表面凹凸不平，導致熱軋坯的同板度差、表面質量不好等缺陷。采用傳統的方法冶煉澆注鐵鎳合金錠時，合金熔液的注入口與澆注的鑄模都是固定的，當合金熔液澆注到鑄模內時合金熔液集中于注入口處后向兩邊擴散，鑄錠表面質量不佳。

技術實現要素：

為了克服現有技術的缺陷，本發明所要解決的技術問題在于提出一種防銹耐蝕鐵鎳合金帶材的制備方法，通過添加鎳、鉻、鋯等元素，使合金具有較好的防銹耐蝕性能；采用移動澆注扁錠裝置生產合金扁錠的方式，避免合金鍛造工序，可直接軋制，制備出防銹耐蝕型鐵鎳合金帶材。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供的一種防銹耐蝕鐵鎳合金帶材的制備方法，按如下步驟實施：

s1：將原材料按配料比例裝入真空感應冶煉爐內，在真空條件下升溫至1510～1580℃，熔化并精煉成合金熔液；所述原材料的質量百分比分別為鎳16.0％～18.0％、鉻8.0％～9.0％、鋯0.6％～1.0％、錳0.3％～0.8％、硅0.15％～0.3％、碳≤0.03％，余量為鐵；

s2：將所述合金熔液澆注到扁鑄模中，澆注溫度控制在1530～1560℃，制成合金扁錠；

s3：將所述合金扁錠經精整后，加熱到1100～1200℃，熱軋至厚度為5.0～6.0mm，得到熱軋帶；

s4：將所述熱軋帶進行退火處理，退火溫度為850～950℃，保溫3～5小時；

s5：將所述熱軋帶用水磨機進行表面修磨；

s6：將所述熱軋帶進行多道次冷軋至厚度1.6～2.0mm，得到冷軋帶；

s7：將所述冷軋帶進行還原氣氛下退火處理，溫度是920℃。

優選的，在s2的澆注過程中，所述扁鑄模使用扁組合錠模。

優選的，在澆注過程中通過往復移動所述扁組合錠模，將所述合金熔液均勻地澆注到所述扁組合錠模內。

優選的，所述合金扁錠的寬度為300～500mm，厚度為40～70mm。

優選的，所述步驟s3中，熱軋前將所述精整過的合金扁錠裝入加熱爐中在600℃保溫30～60分鐘，在800～900℃保溫30～60分鐘，升至1100～1200℃保溫40～80分鐘

優選的，所述步驟s3中，所述合金扁錠熱軋完成時的溫度高于850℃。

優選的，所述步驟s5還包括校直所述熱軋帶和清理所述熱軋帶水磨后未能去除的表面缺陷。

優選的，在s7中，所述冷軋帶退火處理時使用還原氣氛連續光亮退火爐。

優選的，所述還原氣氛連續光亮退火爐的長度為15～25米。

優選的，所述還原氣氛連續光亮退火爐的走帶速度為0.4～1.0米/分鐘。

本發明有益效果是：鎳基鐵鎳合金作為一組元經復合軋制成熱雙金屬帶材產品，其加工變形量較大，對力學性能要求不高；采用移動澆注扁錠裝置澆注生產鐵鎳合金扁錠的方式，合金扁錠經精整后可不經鍛造工序直接加熱軋制，簡化了生產工藝，節約了能耗，可以提高產品成材率，同時節省了人力，尤其是不需要對鍛坯修磨精整處理，減少了合金材料的損耗，有利于降低生產成本。合金通過添加鎳、鉻、鋯等元素，使合金具有較好的防銹耐蝕性能，適用于通過復合軋制工藝技術生產的層狀熱雙金屬帶材產品，使其性能滿足溫控器用戶的使用要求。

附圖說明

圖1為實施例一使用的合金扁錠澆注裝置中扁組合錠模移動至最左側時的結構示意圖；

圖2為實施例一使用的合金扁錠澆注裝置中扁組合錠模移動至最右側時的結構示意圖；

圖3為圖1中的裝置沿箭頭a方向視圖的結構示意圖；

圖4為實施例一使用的合金扁錠澆注裝置中兩塊l型模具組合結構的俯視示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

實施例一

本實施例提供的一種防銹耐蝕鐵鎳合金帶材的制備方法，按如下步驟實施：

s1：將原材料按配料比例裝入真空感應冶煉爐內，在真空條件下升溫至1510℃，熔化并精煉成合金熔液；所述原材料的質量百分比分別為鎳16.0％、鉻8.0％、鋯0.6％、錳0.3％、硅0.15％、碳0.01％，鐵74.94％。

s2：將所述合金熔液均勻地澆注到扁組合錠模中，澆注溫度控制在1530℃，在澆注過程中，通過往復移動所述扁組合錠模，將所述合金熔液均勻地澆注到扁組合錠模內形成寬度為300mm，厚度為70mm的合金扁錠，并在所述合金扁錠脫模冷卻后對其進行局部精整。

s3：將所述合金扁錠裝入加熱爐中在600℃保溫60分鐘，然后升溫至800℃后保溫60分鐘，再升溫至1100℃保溫80分鐘，然后進行熱軋，并于所述合金扁錠的溫度降至850℃之前將其熱軋至厚度為6mm；得到熱軋帶。

s4：將所述熱軋帶進行退火處理，退火溫度950℃，保溫3小時；

s5：將所述熱軋帶校直后用水磨機進行表面修磨，去除熱軋帶上的氧化皮及缺陷。

s5a：用拋光片清理所述熱軋帶的表面裂紋、麻點等局部缺陷。

s6：將熱軋帶進行多道次冷軋至2.0mm厚，得到冷軋帶。

s7：所述冷軋帶表面清理后使用氨分解還原氣氛的連續光亮退火爐來進行退火處理，所述連續光亮退火爐的長度為15米，將所述冷軋帶放置在所述連續光亮退火爐內的走帶上，所述連續光亮退火爐的走帶速度為0.4米/分鐘，退火溫度是920℃。

步驟s2中使用一種合金扁錠澆注裝置澆注步驟s1中形成的合金熔液。如圖1至圖4所示，所述合金扁錠澆注裝置，包括一個漏斗固定架1、架設于所述漏斗固定架1上的漏斗磚2、扁組合錠模3、兩條橫截面為正梯形的耐熱不銹鋼導軌4和設置于兩條導軌4之間的驅動機構5；所述漏斗磚2采用耐火材料制成，上部為敞口，底部中央設有孔徑為20mm的漏斗孔21，所述扁組合錠模3包括矩形底板31和定型模具，所述定型模具包括兩個l型模具35和用于緊固所述l型模具35的四條對稱設置的鋼板36以及用于緊固連接所述鋼板36的螺母37和螺栓38；所述矩形底板31上表面尺寸為200*600mm，下表面設置有兩條與所述耐熱不銹鋼導軌4上端部配合的凹槽43，豎立于所述矩形底板31上表面的兩個l型模具35的高度為400mm、厚度為50mm，所述兩個l型模具35相對搭扣固定并結合所述矩形底板31的上表面形成一個具有頂端開口33的矩形澆注腔34，所述頂端開口33的尺寸為w＝300mm，d＝70mm(見圖4)，所述矩形底板31架設于所述導軌4上的兩個限位裝置41、42之間，所述兩個限位裝置41、42之間限定了800mm寬的移動區間，所述移動區間的中點位于所述漏斗孔21的中軸線上。所述矩形底板31和l型模具35均為球墨鑄鐵材質；所述驅動機構5包括液壓伸縮桿51、液壓缸52、用于保護液壓伸縮桿51的不銹鋼保護罩53和控制所述液壓伸縮桿51伸縮的控制電路(圖未示)，所述液壓伸縮桿51一端連接所述液壓缸52，另一端與所述底板31的一側連接，其可伸縮距離為300mm。所述驅動機構5驅動所述扁組合錠模3往復移動時，所述漏斗孔21的中軸線始終與所述矩形澆注腔34在移動方向的中心線b-b線處于同一平面內。

如圖1所示，合金澆注過程中，所述驅動機構5驅動所述扁組合錠模3移動到所述矩形底板31左側抵靠在所述導軌4左側的限位裝置41時，所述漏斗孔21在豎直方向的投影21a位于所述頂端開口33內靠近右邊界的位置；如圖2所示，合金澆注過程中，所述驅動機構5驅動所述扁組合錠模3移動到所述矩形底板31的右側抵靠在所述導軌4右側的限位裝置42時，所述漏斗孔21在豎直方向的投影21b位于所述頂端開口33內靠近左邊界的位置。也就是說步驟s1中真空感應冶煉爐內的合金熔液倒入所述漏斗磚2后，從漏斗孔21流出并始終保持經所述扁組合錠模3的頂端開口33進入矩形澆注腔34內；同時，液壓缸52驅動所述液壓伸縮桿51伸縮帶動所述底板31往復移動，使合金熔液均勻澆注，冷卻后形成扁長塊狀的合金扁錠。在本實施例步驟s2的澆注過程中，所述定型模具也可以采用其他類型的模具形成所述矩形澆注腔34，例如一體成型的扁錠定型模具或著由四個模具壁組合形成的所述矩形澆注腔34。

在步驟s2中，澆注過程中通過驅動機構驅動使得所述扁組合錠模往復移動，使合金熔液均勻的澆注到扁組合錠模內，使合金組織更均勻，無氣孔；由于所述扁組合錠模的頂端開口的長邊尺寸大于所述限位裝置限定的移動區間和所述漏斗孔的寬度之和，保證了在往復移動過程中，澆注的合金熔液始終維持流入所述扁組合錠模的頂端開口內，不會造成合金熔液的浪費，也不會因濺出的合金熔液造成其他部件的損傷。

實施例二

本實施例提供的一種防銹耐蝕鐵鎳合金帶材的制備方法，按如下步驟實施：

s1：將原材料按配料比例裝入真空感應冶煉爐內，在真空條件下升溫至1530℃，熔化并精煉成合金熔液；所述原材料的質量百分比分別為鎳18.0％、鉻9.0％、鋯1％、錳0.8％、硅0.3％、碳0.03％，鐵70.87％。；

s2：將所述合金熔液均勻地澆注到扁組合錠模中，澆注溫度控制在1540℃，在澆注過程中，通過往復移動所述扁組合錠模，將所述合金熔液均勻地澆注到扁組合錠模內形成寬度為500mm，厚度為50mm的合金扁錠，并在所述合金扁錠脫模冷卻后對其進行局部精整。

s3：將所述合金扁錠裝入加熱爐中在600℃保溫45分鐘，然后升溫至850℃后保溫45分鐘，再升溫至1150℃保溫60分鐘，然后進行熱軋，并于所述合金扁錠的溫度降至850℃之前將其熱軋至厚度為5.5mm，得到熱軋帶。

s4：將所述熱軋帶進行退火處理，退火溫度900℃，保溫4小時；

s5：將所述熱軋帶校直后用水磨機進行表面修磨，去除熱軋帶上的氧化皮及缺陷。

s5a：用拋光片清理所述熱軋帶的表面裂紋、麻點等局部缺陷。

s6：將熱軋帶進行多道次冷軋至1.85mm厚，得到冷軋帶。

s7：所述冷軋帶表面清理后使用氨分解還原氣氛的連續光亮退火爐來進行退火處理，所述連續光亮退火爐的長度為20米，將所述冷軋帶放置在所述連續光亮退火爐內的走帶上，所述連續光亮退火爐的走帶速度為0.6米/分鐘，退火溫度是920℃。

本實施例中步驟s2用于澆注的合金扁錠澆注裝置與實施例一中的合金扁錠澆注裝置類似，在此不做贅述。

實施例三

本實施例提供的一種防銹耐蝕鐵鎳合金帶材的制備方法，按如下步驟實施：

s1：將原材料按配料比例裝入真空感應冶煉爐內，在真空條件下升溫至1580℃，熔化并精煉成合金熔液；所述原材料的質量百分比分別為鎳17.0％、鉻8.5％、鋯0.8％、錳0.5％、硅0.2％、碳0.02％，鐵72.98％。

s2：將所述合金熔液均勻地澆注到扁組合錠模中，澆注溫度控制在1560℃，在澆注過程中，通過往復移動所述扁組合錠模，將所述合金熔液均勻地澆注到扁組合錠模內形成寬度為400mm，厚度為40mm的合金扁錠，并在所述合金扁錠脫模冷卻后對其進行局部精整。

s3：將所述合金扁錠裝入加熱爐中在600℃保溫30分鐘，然后升溫至900℃后保溫30分鐘，再升溫至1200℃保溫40分鐘，然后進行熱軋，并于所述合金扁錠的溫度降至850℃之前將其熱軋至厚度為5mm，得到熱軋帶。

s4：將所述熱軋帶進行退火處理，退火溫度850℃，保溫5小時；

s5：將所述熱軋帶校直后用水磨機進行表面修磨，去除熱軋帶上的氧化皮及缺陷。

s5a：用拋光片清理所述熱軋帶的表面的裂紋、麻點等局部缺陷。

s6：將所述熱軋帶進行多道次冷軋至1.6mm厚，得到冷軋帶。

s7：所述冷軋帶表面清理后使用氨分解還原氣氛的連續光亮退火爐來進行退火處理，所述連續光亮退貨爐的長度為25米，將所述冷軋帶放置在所述連續光亮退火爐內的走帶上，所述連續光亮退火爐的走帶速度為1米/分鐘，退火溫度是920℃。

本實施例中步驟s2用于澆注的合金扁錠澆注裝置與實施例一中的合金扁錠澆注裝置類似，在此不做贅述。

通過本發明提供的一種防銹耐蝕鐵鎳合金帶材的制備方法，通過添加鎳、鉻、鋯等合金元素，制備的合金帶材具有較好的防銹耐蝕性能，作為一組元經復合軋制成熱雙金屬帶材產品，性能滿足溫控器用戶的使用要求。采用移動澆注扁錠裝置生產合金扁錠的方式，裝卸方便、容易脫模，能鑄出寬且整齊、組織均勻、致密、表面質量好的合金扁錠。可不經鍛造工序，生產出表面質量、同板度都好的帶坯；簡化工藝流程，降低材料和能源損耗，可以提高產品成材率，同時節省了人力。特別是不需要對鍛坯修磨精整處理，減少了合金材料的損耗，有利于降低生產成本。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。