[發明專利]一種改善鎳基高溫合金鑄錠澆注質量的方法

有效

• 申請號: 201410219667.0
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN103990759A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 曾莉;王巖;李陽;李莎;舒瑋
• 申請（專利權）人: 太原鋼鐵（集團）有限公司
• 主分類號: B22C3/00
• 分類號: B22C3/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

技術領域

本發明涉及金屬材料制備領域，特別是涉及鎳基高溫合金材料鑄錠澆注質量改善問題。

背景技術

鎳基高溫合金具有優良的耐腐蝕、抗氧化及良好的機械性能，主要應用于航空、航天、能源及石油化工領域。鎳基高溫合金中含有大量的Ni、Cr、Co、Mo、Nb等屬于國家稀缺的昂貴元素。鎳基高溫合金通常采用真空感應冶煉+電渣重熔或者真空感應冶煉+真空自耗工藝生產。鎳基高溫合金感應鑄錠在進行后續加工之前必須進行表面機加工，切除冒口等處理，去除表面結疤等缺陷。因此，感應鑄錠澆注質量的優良將直接影響后期冶金質量以及成材率。具有好的澆注質量的鑄錠可以提高加工效率，降低金屬損耗，提高成材率，降低生產成本。影響鑄錠澆注質量的因素有很多，如澆注速度、澆注溫度、鑄模溫度、鑄模導熱率等等。

鑄鐵及鑄鋼材質鑄模被廣泛應用于鎳基高溫合金生產。但是由于鑄鐵及鑄鋼鑄模導熱率較大，并且鎳基高溫合金熔體流動性較差，粘度較大。因此，金屬熔體在澆入鑄模過程中，一方面，噴濺到鑄模內壁的金屬液滴會迅速凝固并依附在鑄模內壁，使鑄錠外表面產生結疤缺陷，必須進行車削；另一方面，鑄錠在凝固過程中很容易在鑄錠表面產生冷隔，易產生較深的一次及二次縮孔，必須完全切除。兩種情況將使加工過程成材率顯著降低，生產成本增加。

發明內容

為了克服現有鎳基高溫合金鑄錠澆注質量的不足，避免鎳基高溫合金鑄錠外表面產生結疤現象，本發明提供一種顯著改善鎳基高溫合金鑄錠澆注質量的方法，尤其適用于合金中Mo≥7%（質量分數）的鎳基高溫合金。

本發明的技術方案是：

本發明所述的鎳基高溫合金中，合金中Ni≥50%（質量百分比）。合金具體牌號及主要成分見下表：

在真空感應冶煉鎳基高溫合金時，在鑄模內表面均勻涂刷一層懸浮液；

所述懸浮液配料質量百分比是：?Al₂O₃為50～70%，CaO為10～25%，MgO為10～25%，ZrO₂為5～15%；

將上述配料混合均勻后，加入水混合為密度是1200～1600Kg/m³的懸浮液，用毛刷蘸取懸浮液均勻涂刷于鑄模內表面；

鑄模經過加熱烘烤干燥后放入真空爐中使用。鑄模烘烤溫度在200～300℃，烘烤時間在3～4h，鑄模厚度為20～30mm。

所述的Al₂O₃、CaO、MgO及ZrO₂的粒度均是200～500目。

本發明利用Al₂O₃、CaO、MgO及ZrO₂導熱率較低、并且其混合水溶液涂層干燥后與鑄模依附性強的綜合特性，降低了鑄模的導熱率，同時也降低了金屬熔體的凝固速度。避免鎳基高溫合金鑄錠外表面產生結疤現象；用此鑄模澆注的鎳基高溫合金鑄錠表面質量光滑，冒口縮孔深度顯著降低。

具體實施例

實施例一：

在500Kg真空感應冶煉Inconel725鎳基高溫合金。

將粒度均為300目、質量百分比分別是60%的Al₂O₃、20%的CaO、15%的MgO、5%的ZrO₂粉末攪拌均勻，用水混合為懸浮液，懸浮液密度為1300Kg/m³。用毛刷蘸取均勻涂刷于鑄模內表面，鑄模經過200℃-3h烘烤后放入真空爐中使用。鑄模厚度為25mm，鑄模型腔尺寸為φ280×1000mm。

用此方法澆注的鎳基高溫合金鑄錠表面質量光滑，無需表面機加工，冒口處縮孔深度為60mm，不存在二次縮孔。采用相同尺寸、內表面未用此方法處理的鑄模，在冶煉合金、澆注工藝完全相同情況下，鎳基高溫合金鑄錠表面存在結疤，最深處為5mm，需表面機加工處理，冒口處縮孔深度為120mm，二次縮孔深度為20mm。

采用此方法澆注的Inconel725鎳基高溫合金鑄錠與傳統方法相比可提高約15%成材率。

實施例二：

在500Kg真空感應冶煉Inconel617鎳基高溫合金。