[發明專利]降低鎳基高溫合金中O、N、S含量的真空感應熔煉工藝

有效

• 申請號: 201710356702.7
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107190158B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 王顏臣;王博;謝建新;王俊;肖麗俊;祝國梁;浦益龍;周向東;呂斌
• 申請（專利權）人: 江蘇隆達超合金航材有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C1/06;C22C19/05
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;張仕婷

1.降低鎳基高溫合金中O、N、S含量的真空感應熔煉工藝，其特征是步驟如下：

（1）一次熔煉和精煉：將熔煉鎳基高溫合金原材料中1/2的C，以及所有的與O、N親和力較低的元素Ni、Ta、Mo、Cr、Fe一起進行第一次熔煉和精煉；精煉過程中，待熔體熔清30分鐘后隨爐取樣測量熔體中的N含量，當N含量小于7 ppm后結束第一次精煉；

（2）二次精煉：向步驟（1）所得物料中加入所剩余1/2的C，進行第二次精煉；精煉15分鐘后隨爐取樣測量熔體中的O含量，當O含量達到小于5ppm后結束第二次精煉；

（3）二次熔煉和三次精煉：向步驟（2）所得物料中加入強氮化物和氧化物形成元素Nb、Ti、Al，加熱至所加物料完全熔化后，進行第三次精煉；

（4）四次精煉：三次精煉結束后，向步驟（3）所得物料中加入脫硫劑進行精煉脫硫，隨爐取樣測量熔體中的S含量，當S含量達到目標要求后結束第四次精煉；

（5）三次熔煉：四次精煉結束后，停止送電至合金液表面結膜后，對真空感應爐爐腔充氬氣到1-1.2KPa，向步驟（4）所得物料中加入易燒損和易揮發的微量元素B和Zr，同時進行攪拌，送電直至合金液再次完全化清后澆注，完成合金熔煉；

所述鎳基高溫合金的化學成分按質量分數計為：0%-6.5%Al，0%-30%Cr，0%-25%Mo，0%-20%Co，0%-11%W，0%-10%Ta，0%-6%Re，0%-6%Nb，0%-5%Ti，0%-28%Fe，0.01%-0.12%C，0.002%-0.02%B，0.005%-0.15%Zr，余量為Ni，單爐熔煉2000kg合金；

步驟（1）中一次熔煉前裝入坩堝內的原料為C，以及五種與N、O親合力較低的金屬Ni、Ta、Mo、Cr、Fe，其排布和加入量為：以鎳基高溫合金原材料中各元素質量計，20%-40%Ni、50%C、100%Ta、100%Mo、100%Cr、100%Fe、60%-80%Ni；

步驟（2）中第一次精煉結束后又加入了所需碳添加量50%的C，控制熔體溫度在1420-1430℃，保持5-8min后升溫至1540-1560℃，保溫25-35min，進行第二次精煉；

步驟（1）中一次熔煉過程采用階梯式加熱方式，具體步驟為：當爐內真空度達到20Pa時，開始以40-60kW功率送電加熱排除附著氣體，當真空度達到5Pa時，調功率至200-250kW保持30-40min，再加大功率至300-350KW保持30-40min后繼續加大功率至400-450kW，此時Ni塊開始熔化，進一步加大功率至500-550kW，Ni塊、Ta條、Mo條、Cr塊、Fe塊依次熔化，待所有金屬原料全部熔進已熔化的金屬液，繼續加大功率至560-570kW，快速使熔體升溫至1560-1570℃后調整功率使熔體溫度維持在1560-1570℃，保溫15min-20min；當真空度達到5×10^-2Pa時，進行一次精煉，調整熔體溫度到1630-1650℃，保溫30-40min，停止送電待熔體結膜并且凝固；

步驟（3）中二次熔煉開始后抽真空，當爐內真空度達到1Pa時，開始以200-250kW功率送電加熱排除附著氣體，當真空度達到1×10^-1Pa時，一次性加大功率至500-550kW保持5-8min后合金開始熔化，繼續保持5-8min使后加入的金屬原料全部完全熔進熔體中；調整功率至100-150kW，進行第二次精煉，保持熔體溫度在1420-1440℃，保溫15-20min，同時使用獨立電源進行電磁攪拌，攪拌功率230-250kW，頻率300-320Hz；

步驟（4）中第四次精煉前加入占合金總質量1%的脫硫劑進行脫S，調整熔體溫度到1480-1500℃，保溫30-40min；同時使用獨立電源進行電磁攪拌，攪拌功率250kW，頻率320Hz；

步驟（5）中澆注溫度為1450-1480℃；

所述脫硫劑為鎳鈣合金，Ca含量30%-35%。

2.如權利要求1所述降低鎳基高溫合金中O、N、S含量的真空感應熔煉工藝，其特征是：步驟（3）中第二次熔煉前所加入的三種金屬原料為強氮化物和氧化物形成元素Nb、Ti、Al，加入順序和加入量為：以鎳基高溫合金原材料中各元素質量計，加入量為100%Nb、100%Ti和100%Al。

3.如權利要求1所述降低鎳基高溫合金中O、N、S含量的真空感應熔煉工藝，其特征是：步驟（5）中三次熔煉時，當熔體溫度在1400-1420℃時加入微量元素B和Zr，加入順序和加入量為：以鎳基高溫合金原材料中各元素質量計，加入量為100%B、100%Zr；此外，加入前需向爐內充入氬氣保護，加入完畢后在1400-1420℃保溫化清，同時使用獨立電源進行電磁攪拌，攪拌功率230-250kW，頻率300-320Hz。