[發明專利]一種工業化生產Incone1690合金的超純凈熔煉方法

有效

• 申請號: 200810012731.2
• 申請日: 2008-08-08
• 公開（公告）號: CN101643876A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 高明;劉奎;馬穎澈;萬柏方;張建國;張順南;李依依
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21C7/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及真空感應熔煉領域，具體為一種工業化生產I-690合金的超純凈熔煉工藝方法。

背景技術

Inconel690合金是美國牌號，其主要成分范圍如下：

通常工業化真空感應熔煉生產Inconel690合金所使用的是MgO或MgO-Al₂O₃為耐火材料的坩堝，無法實現精煉期高溫脫氧、脫硫，熔煉末期也沒有加入強脫氧、脫硫劑。一般生產出的合金氧、硫含量大約為20ppm.wt(重量)左右，無法達到超純凈。因此，合金的高溫塑性較低，無法對合金進行理想的熱加工，使合金的熱加工成品率較低。

發明內容

本發明目的是提供一種工業化生產I-690合金的超純凈熔煉工藝方法，采用該方法可生產出氧、硫含量小于10ppm的超純凈Inconel690合金，提高了合金的高溫塑性，改善合金的熱加工性能。

本發明的技術方案是：

一種工業化生產Inconel690合金(以下簡稱I-690合金)的超純凈熔煉工藝方法，應用高純度(CaO＞98.5wt％)、熱力學穩定性好的CaO耐火材料作為熔煉的坩堝材料；采用真空感應熔煉的方法，具體熔煉工藝為：裝料→熔化期→精煉期→冷凝→脫氧、脫硫期→澆注；

精煉期：利用鈣質坩堝自身的優勢，有效提高精煉溫度，可以在1650℃～1730℃進行精煉，保溫10～30分鐘，較傳統的坩堝高出50℃～100℃，創造了更好的脫氧、脫硫的熱力學和動力學條件，使I-690合金通過坩堝壁和鋼液表面脫氧、脫硫。

合金冷凝，將I-690合金降溫至熔點，通過合金中氧、氮溶解度隨著溫度降低而減小的原理，冷凝過程中可實現一定的脫氧、脫氮效果。

脫氧、脫硫期，通過加入強脫氧、脫硫劑，對合金進行終脫氧脫硫，進一步降低合金中的氧、硫含量。

本發明中，脫氧劑為Ni-Ca或Ni-Mg中間合金，脫硫劑為Ni-Ca中間合金。

本發明提供的真空感應熔煉工藝方法中，工藝過程的機理如下：

(1)合金熔化期：在真空下熔煉主元素，通過此階段良好的碳-氧反應，達到合金一定的脫氧、脫氮目的。

(2)合金精煉期：采用高溫、高真空的精煉制度，利用感應熔煉良好的攪拌，增大鋼液中氧、硫的擴散速度，強化脫氧、脫硫的熱力學和動力學，通過坩堝壁和鋼液表面脫氧、脫硫。

(3)合金冷凝期：隨合金液溫度的降低，合金中氧、氮的溶解度降低，實現一定的脫氧、脫氮效果。

(4)脫氧、脫硫期：在氬氣保護性氣氛下，向鋼液中加入強脫氧、脫硫劑，進一步實現合金的強化脫氧、脫硫。

本發明的優點：

1、本發明應用高純度(CaO＞98.5wt％)、熱力學穩定性好的CaO耐火材料作為真空感應熔煉的坩堝材料，保證了超純凈化熔煉工藝得以實現。

2、本發明通過精煉期和脫氧、脫硫期相結合的方法，有效降低了合金中的氧、硫含量，確保合金的超純凈。

3、本發明的出現，有效的提高I-690合金的純度，進而提高合金的高溫塑性，改善了合金的熱加工性能。

具體實施方式

實施例1

采用高純度、熱力學穩定CaO耐火材料打結的坩堝，進行工業化生產I-690合金的熔煉，熔煉工藝包括：裝料→熔化期→精煉期→冷凝→脫氧、脫硫期→澆注；其中，裝料、熔化期、澆注為采用常規技術。具體過程為：

(1)熔煉的坩堝采用CaO打結500kg坩堝，CaO純度≥98.5wt％；

(2)合金原料：按照成分的要求，取Ni板、純Fe、金屬Cr、C等合金元素，脫氧、脫硫劑。

此步驟中，脫氧劑為Ni-Ca中間合金：Ni?80wt％，Ca?20wt％；或者，脫氧劑為Ni-Mg中間合金：Ni?80wt％，Mg?20wt％；脫硫劑為Ni-Ca中間合金：Ni?80wt％，Ca?20wt％。

(3)合金裝爐：將主原料Ni、Cr、C、Fe裝入坩堝，Ti、Al及脫氧、脫硫劑裝入合金加料斗不同格中；

(4)合金熔化：合爐抽真空至小于0.8Pa開始送電，先在200KW下20分鐘，后360KW至化清；

(5)合金精煉：合金化清后，在360KW下5分鐘升溫至1710℃，保溫20分鐘精煉；

(6)合金冷凝：精煉完停電冷凍至合金熔點以下(鋼液表面凝固，翻動坩堝無鋼液流動)；

Ti、Al均在加入終脫氧劑、終脫硫劑之前加入，海綿鈦以粒狀形式加入，鋁以塊狀形式加入。