[發明專利]一種電子束精煉提純高溫合金返回料的方法

有效

• 申請號: 202011582014.0
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112746177B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 譚毅;游小剛;崔弘陽;李毅;王軼農
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C22B9/22
• 分類號: C22B9/22;C22B1/00;C22B7/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

本發明提供一種電子束精煉提純高溫合金返回料的方法，包括如下步驟：S1、高溫合金原材料的預處理；S2、電子束精煉提純高溫合金返回料，得到高純的FGH4096高溫合金鑄錠。本發明采用電子束精煉的手段提純高溫合金返回料，利用高溫高真空的環境使熔體充分發生脫氣反應，利用電子束精煉過程中的局部大過熱實現熔體內部小尺寸夾雜物的溶解，通過冷凝桿對上浮至熔體表面的大尺寸夾雜物進行吸雜去除，從而全面降低高溫合金返回料中雜質及夾雜物的含量，使返回料的純凈度達到應用的水平。

技術領域

本發明涉及一種電子束精煉提純高溫合金返回料的方法。

背景技術

高溫合金材料在航空航天、石油化工、工業用燃氣輪機等領域廣泛應用。我國高溫合金年需求量巨大，僅鑄造高溫合金的年需求量就高達5000噸。高溫合金在制備的過程中會產生大量的以冒口、澆道以及廢品件等形式存在的返回料，如傳統的雙聯工藝制備的變形合金出成率不高于60％，而鑄造類單晶合金最終零件的重量只有原材料的30％左右，其余部分均以返回料的形式存在。這些返回料通常比新料具有更多的夾雜物，且有害雜質元素(O、N、S等)含量更高，因此必須經過嚴格的工藝處理后才能進一步應用。

我國返回料的應用研究工作起步較晚，當前返回料的回收仍以真空感應高溫精煉、澆鑄過濾為主，返回料提純再利用的相關技術水平與國外發達國家相比尚存在較大的差距，尚未建立返回料回收與利用的相關標準與規范。在雜質及夾雜物的控制上，我國返回料合金錠的純凈度還達不到新料的水平，導致了當前高溫合金返回料的利用率偏析，造成了資源的嚴重浪費。

發明內容

根據上述提出的當前返回料的回收仍以真空感應高溫精煉、澆鑄過濾為主，返回料提純再利用的相關技術水平與國外發達國家相比尚存在較大的差距，尚未建立返回料回收與利用的相關標準與規范；在雜質及夾雜物的控制上，我國返回料合金錠的純凈度還達不到新料的水平，導致了當前高溫合金返回料的利用率偏析，造成了資源的嚴重浪費的技術問題，而提供一種電子束精煉提純高溫合金返回料的方法。本發明主要采用電子束精煉的手段提純高溫合金返回料，利用高溫高真空的環境使熔體充分發生脫氣反應，利用電子束精煉過程中的局部大過熱實現熔體內部小尺寸夾雜物的溶解，通過冷凝桿對上浮至熔體表面的大尺寸夾雜物進行吸雜去除，從而全面降低高溫合金返回料中雜質及夾雜物的含量，使返回料的純凈度達到應用的水平。

本發明采用的技術手段如下：

一種電子束精煉提純高溫合金返回料的方法，包括如下步驟：

S1、高溫合金原材料的預處理：

S11、所述原材料為FGH4096合金返回料；

S12、將返回料加工至合適尺寸，以能夠放入精煉用水冷銅坩堝為準；

S13、對加工后的返回料進行打磨，去除表面的陶瓷粘連、氧化層以及加工痕跡等，使得返回料合金無外來污染物；

S14、將打磨后的返回料進行清洗、烘干，備用；

S2、電子束精煉提純高溫合金返回料：

S21、對電子束精煉用水冷銅坩堝進行清理：打磨、酒精擦拭、烘干，以保證水冷銅坩堝清潔無污染；

S22、清理電子束熔煉爐爐體及爐壁污染物，避免精煉過程中外來雜質的引入；

S23、將預處理后的返回料放置在水冷銅坩堝中，確定準備就緒且爐體清潔后關閉電子束熔煉爐爐門；

S24、對電子束熔煉爐和電子槍槍體進行真空預抽，達到目標真空度；達到目標真空度后，對電子槍進行預熱；

S25、預熱完畢后，使用電子槍對水冷銅坩堝中的返回料進行熔化；

S26、待合金返回料完全熔化后，通過電子束以環形掃描的方式對合金熔體進行精煉；