一种高效电磁加热用碳钢材料及其制备方法及步骤

　　本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高效电磁加热用碳钢材料及其制备方法。

　　背景技术：

　　电磁加热技术，利用电磁加热的原理，通过电子线路板组成部分产生交变磁场，当用含铁质容器放置上面时，容器表面即切割交变磁力线而在容器底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使容器底部的铁原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果。因为是铁制容器自身发热，所以热转化率特别高，最高可达到95%，是一种直接加热的方式。碳钢是含碳量在0.0218%~2.11%的铁碳合金，也叫碳素钢，是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但目前大多数材料的导磁率较低，磁损耗大，含铁量少。

　　技术实现要素：

　　本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种高效电磁加热用碳钢合金材料及其制备方法。本发明的碳钢合金材料在原稀土碳钢中加入铬铁和镍铁，导磁率高，磁损耗小，稳定性好，含铁量高。

　　为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高效电磁加热用碳钢合金材料及其制备方法，其特征在于，该碳钢合金材料及其制备方法具有以下特征：

　　一种高效电磁加热用碳钢合金材料，按质量百分比计，包括以下化学元素：碳0.03%~0.08%，硅0.3%~0.6%，锰0.6%~1.2%，磷0.02%~0.05%，硫0.002%~0.005%，铬15%~22%，镍5%~10%，余量为铁。

　　所述碳钢材料的导磁率为400~40000h/m。

　　所述碳钢材料的屈服强度σ0.2≥150mpa，抗拉强度σb≥500mpa，延伸率δ5≥20%，硬度hrb≤100。

　　所述碳钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：

　　s1.先以质量百分比计进行配料，以确保最终的碳钢合金管材的成分为：碳0.03%~0.08%，硅0.3%~0.6%，锰0.6%~1.2%，磷0.02%~0.05%，硫0.002%~0.005%，铬15%~22%，镍5%~10%，余量为铁；将所述配料在适应1200~1800℃熔炼温度的熔炼炉中高温熔炼后，得到碳钢合金材料熔液；

　　s2.将步骤s1所得碳钢合金材料熔液经钢锭模自然冷却制得钢锭初坯；或经连铸机连铸工艺直接连铸得到厚板钢坯；

　　s3.将步骤s2所得的钢锭初坯或厚板钢坯放置于600℃~800℃的热轧机上热轧后退火、酸洗，得到热轧钢板卷材；

　　s4.将步骤s3得到的热轧钢板卷材放置于冷轧机上冷轧得到冷轧钢板卷材初品；

　　s5.将步骤s4中所得冷轧钢板卷材初品利用无缝钢管制备工艺制备碳钢合金管材，并将得到的碳钢合金管材检验、包装后入库。

　　本发明与现有技术相比具有以下优点：

　　本发明的碳钢合金材料在原碳钢中加入铬铁可以在电磁感应下快速升温加热，镍铁可以提高电阻率，并改进材料磁性能，导磁率高，磁损耗小，稳定性好，含铁量高。

　　下面通过具体的实施方式对本发明的技术方案作进一步详细说明。

　　具体实施方式

　　实施例1

　　一种高效电磁加热用碳钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：

　　s1、先以质量百分比计进行配料，以确保最终的碳钢合金管材的成分为：碳0.055%，硅0.35%，锰1.09%，磷0.03%，硫0.003%，铬18.26%，镍8.11%，余量为铁，将配料在1600℃的熔炼炉中高温熔炼，得到碳钢合金熔液；

　　s2、将步骤s1所得碳钢合金熔液倒入连铸机连铸，得到合金钢连铸板坯；

　　s3、将步骤s2所得的合金钢连铸板坯，放置于750℃热轧机上热轧，之后退火并酸洗得到热轧钢板卷材；

　　s4、将步骤s3得到的热轧钢板卷材放置于冷轧机上冷轧得冷轧钢板卷材初品；

　　s5.将步骤s4中所得冷轧钢板卷材初品利用无缝钢管制备工艺制备碳钢合金管材，并将得到的碳钢合金管材检验、包装后入库。

　　步骤s3和步骤s4中所述退火速度均为5米/分钟，退火温度均为800℃。

　　本实施例制得的碳钢合金材料的导磁率为36000h/m，屈服强度σ0.2=160mpa，抗拉强度σb=580mpa，延伸率δ5=22.3%，硬度hrb=89。

　　实施例2

　　一种高效电磁加热用碳钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：

　　s1.先以质量百分比计进行配料，以确保最终的碳钢合金管材的成分为：碳0.03%，硅0.6%，锰1.09%，磷0.05%，硫0.002%，铬18.26%，镍8.11%，余量为铁；将所述配料在适应1200℃熔炼温度的熔炼炉中高温熔炼后，得到碳钢合金材料熔液；

　　s2.将步骤s1所得碳钢合金材料熔液经钢锭模自然冷却制得钢锭初坯；或经连铸机连铸工艺直接连铸得到厚板钢坯；

　　s3.将步骤s2所得的钢锭初坯或厚板钢坯放置于600℃的热轧机上热轧后退火、酸洗，得到热轧钢板卷材；

　　s4.将步骤s3得到的热轧钢板卷材放置于冷轧机上冷轧得到冷轧钢板卷材初品；

　　s5.将步骤s4中所得冷轧钢板卷材初品利用无缝钢管制备工艺制备碳钢合金管材，并将得到的碳钢合金管材检验、包装后入库。

　　本实施例制得的碳钢合金材料的导磁率为1700h/m，屈服强度σ0.2=362mpa，抗拉强度σb=520mpa，延伸率δ5=20.6%，硬度hrb=94。

　　实施例3

　　一种高效电磁加热用碳钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：

　　s1.先以质量百分比计进行配料，以确保最终的碳钢合金管材的成分为：碳0.08%，硅0.38%，锰0.6%，磷0.02%，硫0.003%，铬15%，镍5%，余量为铁；将所述配料在适应1800℃熔炼温度的熔炼炉中高温熔炼后，得到碳钢合金材料熔液；

　　s2.将步骤s1所得碳钢合金材料熔液经钢锭模自然冷却制得钢锭初坯；或经连铸机连铸工艺直接连铸得到厚板钢坯；

　　s3.将步骤s2所得的钢锭初坯或厚板钢坯放置于800℃的热轧机上热轧后退火、酸洗，得到热轧钢板卷材；

　　s4.将步骤s3得到的热轧钢板卷材放置于冷轧机上冷轧得到冷轧钢板卷材初品；

　　s5.将步骤s4中所得冷轧钢板卷材初品利用无缝钢管制备工艺制备碳钢合金管材，并将得到的碳钢合金管材检验、包装后入库。

　　本实施例制得的碳钢合金材料的导磁率为11000h/m，屈服强度σ0.2=157mpa，抗拉强度σb=620mpa，延伸率δ5=27%，硬度hrb=78。

　　实施例4

　　一种高效电磁加热用碳钢合金材料的制备方法，包括如下步骤：

　　s1.先以质量百分比计进行配料，以确保最终的碳钢合金管材的成分为：碳0.055%，硅0.3%，锰1.2%，磷0.03%，硫0.005%，铬22%，镍10%，余量为铁；将所述配料在适应1400℃熔炼温度的熔炼炉中高温熔炼后，得到碳钢合金材料熔液；

　　s2.将步骤s1所得碳钢合金材料熔液经钢锭模自然冷却制得钢锭初坯；或经连铸机连铸工艺直接连铸得到厚板钢坯；

　　s3.将步骤s2所得的钢锭初坯或厚板钢坯放置于700℃的热轧机上热轧后退火、酸洗，得到热轧钢板卷材；

　　s4.将步骤s3得到的热轧钢板卷材放置于冷轧机上冷轧得到冷轧钢板卷材初品；

　　s5.将步骤s4中所得冷轧钢板卷材初品利用无缝钢管制备工艺制备碳钢合金管材，并将得到的碳钢合金管材检验、包装后入库。

　　本实施例制得的碳钢合金材料的导磁率为40000h/m，屈服强度σ0.2=204mpa，抗拉强度σb=620mpa，延伸率δ5=28.7%，硬度hrb=91。

　　以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

　　技术特征：

　　技术总结

　　本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高效电磁加热用碳钢合金材料及其制备方法。本发明的碳钢合金材料按质量百分比计，包括以下化学元素：碳0.03%~0.08%，硅0.3%~0.6%，锰0.6%~1.2%，磷0.02%~0.05%，硫0.002%~0.005%，铬15%~22%，镍5%~10%，余量为铁。本发明制备的碳钢合金材料在原碳钢中加入铬铁和镍铁，导磁率高，磁损耗小，稳定性好，含铁量高，导磁率为400~40000H/m，屈服强度σ0.2≥150MPa，抗拉强度σb≥500MPa，延伸率δ5≥20%，硬度HRB≤100。

　　技术研发人员：孙昊;高鑫宇;范吕慧;卫灵君;卢莉璟;胡雁龙

　　受保护的技术使用者：江南大学

　　技术研发日：2019.07.30

　　技术公布日：2019.10.15