[發(fā)明專利]一種大尺寸高鈮高溫706合金鑄錠及其冶煉工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910803959.1
• 申請(qǐng)日: 2019-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN111876651B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃爍;趙光普;張北江;段然;秦鶴勇;李連鵬;丑英玉;齊超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京鋼研高納科技股份有限公司;撫順特殊鋼股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C33/02
• 分類號(hào): C22C33/02;C22C1/02;C22B9/18;C22F1/00
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 俞光明

本發(fā)明公開了一種大尺寸高鈮高溫706合金鑄錠及其冶煉工藝，用于解決現(xiàn)有冶煉工藝易出現(xiàn)Al、Ti元素?zé)龘p嚴(yán)重以及所制得的高鈮高溫706合金鑄錠易出現(xiàn)黑斑和白斑的冶金缺陷。冶煉工藝包括：真空感應(yīng)熔煉，制得多支成分相同的真空感應(yīng)錠，進(jìn)而制得相同數(shù)量的電渣電極，利用（CaF₂?CaO?Al₂O₃?TiO₂）四元渣，進(jìn)行交換電渣重熔，再利用所得電渣錠制得自耗電極，然后以該自耗電極為起始原料，進(jìn)行兩次真空自耗重熔。采用該工藝能夠?qū)崿F(xiàn)錠重15噸以上、直徑800mm以上的高鈮高溫706合金大尺寸鑄錠的制備，最大限度地抑制黑斑和白斑冶金缺陷形成，減少Al、Ti元素?zé)龘p率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大尺寸高鈮合金技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種大尺寸高鈮高溫706合金鑄錠及其冶煉工藝。

背景技術(shù)

706高溫合金是一種特殊的合金，其通過在原料中中加入與基體金屬原子（如鎳）尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)，引起基體金屬點(diǎn)陣的畸變，通過加入能降低合金基體堆垛層錯(cuò)能的元素（如鈷）和加入能減緩基體元素?cái)U(kuò)散速率的元素（鎢、鉬等），以強(qiáng)化基體。鋼錠通過時(shí)效處理，可從過飽和固溶體中析出第二相（γ′、γ、碳化物等），以強(qiáng)化合金。γ′相結(jié)構(gòu)與基體相同，均為面心立方結(jié)構(gòu)，點(diǎn)陣常數(shù)與基體相近，并與晶體共格，因此γ′相在基體中能呈細(xì)小顆粒狀均勻析出，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，而產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用。γ′相是A3B型金屬間化合物，A代表鎳、鈷，B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢，而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B。鎳基合金中典型的γ′相為Ni3(Al，Ti)，γ相為體心四方結(jié)構(gòu)，其組成為Ni3Nb，因γ相與基體的錯(cuò)配度較大，能引起較大程度的共格畸變，使合金獲得很高的屈服強(qiáng)度，但超過700℃，強(qiáng)化效應(yīng)便明顯降低，需要采用特殊處理工藝進(jìn)行處理。并且，對(duì)于含Al、Ti元素的706合金，電渣重熔過程易出現(xiàn)Al、Ti元素的燒損，這也是制備過程中亟待解決的問題。

此外，對(duì)于Nb含量超過3%的高溫鎳基706合金，歐美生產(chǎn)10噸以上的高溫大錠型普遍采用“真空感應(yīng)熔煉+電渣重熔+真空自耗重熔”的三聯(lián)冶煉工藝。例如，專利US20020170386A1給出了一種合金直徑762mm以上大錠型的三聯(lián)冶煉工藝。這種三聯(lián)冶煉設(shè)備使用過程中，錠型和電極的直徑需要進(jìn)行匹配，專利中給出了幾種錠型和電極的匹配例子。但是，對(duì)于重量超過15噸的高溫合金自耗錠，考慮到三聯(lián)冶煉環(huán)節(jié)間的損耗（電極車光和平頭尾），真空感應(yīng)錠的重量超過20噸，對(duì)真空感應(yīng)爐和電渣重熔爐的設(shè)備能力要求更高。而目前國內(nèi)生產(chǎn)15噸以上高溫合金大錠型的主要技術(shù)瓶頸在于，沒有公稱容量大于20噸級(jí)的真空感應(yīng)熔煉裝備，無法制備20噸級(jí)以上的單支真空感應(yīng)電極錠坯。為了解決此問題，適應(yīng)國內(nèi)設(shè)備情況，只能采用真空感應(yīng)爐澆注2支10噸級(jí)的感應(yīng)錠，再利用雙支臂交換電極重熔，用兩個(gè)小噸位的短電極制備大噸位的高溫合金電渣錠，再通過鍛制電極用于后續(xù)的真空自耗重熔。然而，采用雙支臂交換電極重熔的方法制備大尺寸電渣錠，在電極交換過程中容易形成接注、流鋼、成分波動(dòng)和夾雜等一系列的質(zhì)量缺陷，即使通過后續(xù)的高溫?cái)U(kuò)散退火和電極鍛制也無法完全消除上述質(zhì)量缺陷。在隨后的真空自耗重熔過程中，當(dāng)熔煉至電極接頭處時(shí)，上述質(zhì)量缺陷會(huì)造成自耗重熔工藝冶煉參數(shù)出現(xiàn)波動(dòng)，而合金化程度高的706合金對(duì)自耗重熔冶煉工藝參數(shù)十分敏感，參數(shù)波動(dòng)極易產(chǎn)生黑斑、白斑等冶煉缺陷，進(jìn)而影響自耗錠的冶金質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種大尺寸高鈮高溫706合金鑄錠，所得鑄錠重量至少可達(dá)15噸，且無黑斑、白斑等冶金缺陷，Al、Ti元素?zé)o明顯燒損，采用該鑄錠所鍛造的棒材，經(jīng)無損探傷檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電渣重熔接頭處無異常信號(hào)。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供上述大尺寸高鈮高溫706合金鑄錠的冶煉工藝，其實(shí)現(xiàn)錠重15噸以上、直徑800mm以上的高鈮高溫合金大尺寸鑄錠的冶煉，冶煉過程Al、Ti元素?zé)o明顯燒損，能有效預(yù)防熱裂問題，最大限度地抑制黑斑和白斑冶金缺陷形成，降低元素偏析程度，提高鋼錠的熱塑性。