[發明專利]高溫合金的真空冶煉工藝

有效

• 申請號: 201610192681.5
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105624473B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 李道乾;劉玉庭;馬中鋼;王光華;孫紅波
• 申請（專利權）人: 山東瑞泰新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C1/02;C22C1/06
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 王燕,耿霞

技術領域

本發明涉及合金冶煉工藝，具體涉及一種高溫合金的真空冶煉工藝。

背景技術

航空航天以及民用高溫合金真空冶煉的技術難點在于，嚴格控制合金中的氣體含量(氧，氮，氫)，降低合金中的有害雜質含量，減少合金元素的偏析，提高合金熔液的純凈度，從而達到提高合金的使用性能和壽命。然而，真空冶煉過程是一個十分復雜的熱加工工藝過程，任何一個工藝步驟的設計都會對合金的氣體含量，雜質含量以及合金的性能有重要影響。

合金中的O，N，S在合金溶液中會形成非金屬夾雜物，如(Al₂O₃)，(Ti，Ta)C/N，(Ti，Ta)S。合金中非金屬夾雜物的多少和形態都會對合金綜合性能有重大影響。此外合金熔液的純凈度是衡量母合金錠質量和制造水平的重要指標。真空冶煉中是以碳為主要脫氧元素，由于碳的分解反應而達到將金屬溶液的氧脫除，從而達到減少合金中的氣體含量，純凈金屬溶液提高合金質量的目的。隨著碳脫氧反應的進行，一氧化碳氣體的溢出，將合金中的氫、氮有害氣體帶出。氧含量越低，金屬熔液更易蒸發，合金中的低熔點有害雜質元素也易于排除。

因而，脫氧是真空冶煉過程的一個關鍵步驟，脫氧效果直接決定了合金中的有害雜質含量，決定著能否提高合金的使用性能和壽命。

發明內容

本發明的目的是提供一種脫氧效果好、提高合金熔液的純凈度，減少合金元素的偏析，提高合金使用性能及壽命的高溫合金的真空冶煉工藝。

本發明所述的高溫合金的真空冶煉工藝，包括以下步驟：

(1)第一步碳脫氧：

將占高溫合金總含碳質量50％的石墨加入到真空爐坩堝內，置于坩堝最底部，再加入高溫合金所有元素冶煉至全部熔化形成金屬熔液；

(2)第二步碳脫氧：

金屬熔液溫度升至1570～1590℃，向坩堝內加入剩余的石墨，精煉，之后降溫；

(3)金屬鈣脫氧：

加入金屬鈣，全部熔化后，升溫至1550～1570℃，進行精煉，精煉過程中搖動坩堝，使得上浮到金屬熔液液面的浮渣排到坩堝壁的后部；

(4)冷凍金屬熔液：

降溫，溫度降至1360～1380℃；

(5)出鋼澆注：

升溫，溫度升至1450～1470℃時，進行出鋼澆注。

其中：

步驟(1)石墨為光譜石墨電極破碎至2～5mm的顆粒。

步驟(1)冶煉溫度1560～1580℃，冶煉時間20～30min。

步驟(2)金屬熔液溫度升至1570～1590℃，向坩堝內加入剩余的石墨，于功率80KW下精煉20～30min。

步驟(3)加入的金屬鈣全部熔化后，再將金屬熔液溫度升至1550～1570℃，于80KW下進行精煉10min，精煉5min時，開始搖動坩堝，使得上浮到金屬熔液液面的浮渣排到坩堝壁的后部，進行排渣處理。

步驟(3)金屬鈣的用量為高溫合金總質量的0.02～0.05％。金屬鈣應在最后加入，加入量過大，會在金屬熔液中形成脫氧反應夾雜物，因此要嚴格控制金屬鈣的加入量。加入金屬鈣進行深脫氧后要進行排渣處理也十分重要。

步驟(4)冷凍金屬熔液，可以采用停電后，自然降溫的形式，也可以采用其他降溫形式，本發明優選停電自然降溫的形式。

本發明的有益效果如下：

本發明采用了二次加碳深脫氧工藝、金屬鈣脫氧工藝以及冷凍金屬熔液工藝，在開始冶煉前先加入占高溫合金總含碳量的二分之一的石墨，石墨加在坩堝的底部。待加入的金屬全部熔化后，將金屬熔液升到一定溫度，進行二次加碳操作進一步深脫氧，降低功率開始精煉，在熔煉的后期冷凍金屬熔液之前，加入金屬鈣進行鈣脫氧，最后進行冷凍金屬熔液處理，保證最大限度的降低高溫合金中O，N，H有害氣體的含量和低熔點有害雜質的含量，達到純凈合金熔液，減少合金元素的偏析，保證合金性能的目的。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明做進一步描述。

實施例1

按照K4169合金的標準采用本發明的真空冶煉工藝進行生產，其化學成分如表1所示，其性能見表2。

以200Kg真空爐為例，本發明的真空冶煉工藝如下：

(1)第一步碳脫氧：

將占高溫合金總含碳質量50％的石墨加入到真空爐坩堝內，置于坩堝最底部，再加入所有元素于1570±10℃下冶煉25min，至全部熔化形成金屬熔液；石墨采用光譜石墨電極破碎至2～5mm的顆粒；

(2)第二步碳脫氧：