[發明專利]一種利用ZG0Cr17Ni4Cu3Nb合金返回料熔煉鑄造不銹鋼的方法

有效

• 申請號: 201410567527.2
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104357732A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 滿延林;王宇飛;王鴻光;倪偉;崔文虎
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C22C38/48
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及不銹鋼領域，特別涉及一種利用ZG0Cr17Ni4Cu3Nb合金返回料熔煉鑄造不銹鋼的方法。

背景技術

ZG0Cr17Ni4Cu3Nb是一種沉淀硬化鑄造不銹鋼，它具有強度高、塑性好、鑄造性能優良，具有良好的抗腐蝕性能，廣泛用于制造在320℃以下要求耐腐蝕、耐磨的燃氣輪機結構件。一般生產ZG0Cr17Ni4Cu3Nb合金錠的方法是用新料或返回料采用電弧爐裝入法熔煉或中頻爐熔煉后澆注合金錠，用這種方法在非真空下生產的合金錠氣體含量接近甚至超出技術要求上限，雜質含量易超標，難以滿足燃氣輪機零件的使用要求。采用真空感應爐熔煉ZG0Cr17Ni4Cu3Nb合金錠，可顯著降低合金中的氣體及雜質含量，化學成分穩定，機械性能超出規定指標的15％，足以保證零件的使用要求。

由于ZG0Cr17Ni4Cu3Nb合金在燃氣輪機精鑄件的生產過程中用量較大，生產中產生了大量的澆道、冒口及廢鑄件。在鑄件的生產中，合金的利用率約為35％。目前產生的大量澆道、冒口及廢鑄件等返回料還沒有得到有效的回收利用，造成了金屬材料的浪費，破壞生態環境。

發明內容

針對上述問題，本發明一種利用ZG0Cr17Ni4Cu3Nb合金返回料熔煉鑄造不銹鋼的方法，通過用100％的ZG0Cr17Ni4Cu3Nb返回料利用方案，用真空感應爐采用高真空高溫精煉+硅鋇鈣合金脫氧+真空下除渣+惰性氣體保護合金化工藝技術生產出滿足產品使用要求的合金錠，提高了材料利用率，減少資源浪費。合金中的Cr、Ni、Nb都屬于貴重金屬元素，在保證合金使用安全的前提下對返回料合理利用，可顯著降低生產成本。用于制造燃氣輪機的鑄件質量要求高且不允許鑄件存在任何缺陷，因此對合金的冶金質量要求高、對成分及雜質含量控制嚴格。

本發明一種利用ZG0Cr17Ni4Cu3Nb合金返回料熔煉鑄造不銹鋼的方法，按照以下步驟進行：

(1)返回料的凈化處理

對鑄造生產過程中產生的澆道、冒口及廢鑄件等返回料滾磨(5～6)小時，再對返回料表面進行吹砂，除掉表面的銹蝕、模殼、夾雜、夾砂等，用壓縮空氣將返回料表面逐塊吹凈，清除表面粘附的雜物；

(2)熔化返回料

采用500kg半連續真空感應熔煉爐進行熔煉，將返回料分2～3批裝入到坩堝中，在真空下進行熔煉，送電真空度不大于0.67Pa；

(3)加入脫氧劑、高真空高溫精煉、真空下除渣

合金的精煉溫度控制在(1600～1620)℃；精煉時間控制在(25～35)min，精煉期真空度不大于1.33Pa，合金精煉前加入占合金質量百分含量0.1％的硅鈣鋇復合脫氧劑，完成合金精煉后，在真空下對合金熔體表面進行除渣操作；

(4)充氬補加元素并澆注成品合金錠

在高真空條件下冷凍時間大于30min，排除合金中的雜質；冷凍結束后充入氬氣至熔煉室真空表壓力值為0.075MPa～0.06MPa，再送電沖膜；補充加入0.3％的Mn和0.15～0.2％的Cu；熔化后在(1530～1550)℃、送電功率(140～150)kW的條件下，精煉(5～8)min，然后進行澆注，成為成品合金錠。

所述硅鈣鋇復合脫氧劑為：硅鈣鋇合金，其中按質量百分比計含Si：55％～60％、Ca：15％～20％、Ba：14％～18％。

所述返回料是指澆道、冒口及廢鑄件。

所述ZG0Cr17Ni4Cu3Nb的化學成分為按質量百分比計：C≤0.06、Cr(15.50-16.70)、Si(0.50-1.00)、Ni(3.80-4.60)、Cu(2.90-3.50)、Nb(0.20-0.40)、Al≤0.050、Ta≤0.050、Sn≤0.020、N≤0.050、Mn≤0.70、S≤0.030、P≤0.040、為余量Fe

所述步驟(2)熔化返回料具體為：采用500kg半連續真空感應熔煉爐進行熔煉；將第一批返回料裝到坩堝中，當真空度達到不大于0.67Pa時，開始送電熔化，先用(120～140)kW功率對返回料加熱(20～30)min，再用200kW功率對返回料加熱(30～45)min，待料表面變成暗紅色后，以240～300kW功率送電，直到料全熔；在真空下將第二批返回料從加料室加入坩堝中，然后用240～300kW功率送電，直到料全熔；將第三批返回料從加料室加入坩堝中，然后用240～300kW功率送電，直到料全熔；每爐鋼水量480～500kg。