[發明專利]一種控制電子傳輸路徑促進電子束精煉高溫合金脫硫的方法

有效

• 申請號: 202011583220.3
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112746179B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 譚毅;李毅;游小剛;李鵬廷
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C22B9/22
• 分類號: C22B9/22;C22C1/06;C22C19/05
• 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

1.一種控制電子傳輸路徑促進電子束精煉高溫合金脫硫的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、高溫合金原材料的預處理：

S11、所述原材料為真空感應熔煉制備的FGH4096合金；

S12、利用線切割車床將所述原材料切割成尺寸為60×20×20mm的塊體；

S13、使用砂輪機對切割后的所述原材料進行打磨拋光，去除表面的夾雜粘連和氧化皮雜質，確保所述原材料表面光亮清潔；

S14、分別使用丙酮和酒精對打磨后的所述原材料進行超聲清洗，去除所述原材料表面粘附的油污雜質；

S15、超聲清洗完畢后，將清洗后的所述原材料放置于烘干箱中的燒杯中，期間防止粘附灰塵和其它雜質，在80℃溫度條件下烘干10min，待電子束精煉使用；

S2、電子束精煉提純高溫合金：

S21、對水冷銅坩堝進行清理；

S22、對電子束熔煉爐爐體及爐壁進行清理；

S23、將預先加工好的石墨套放置在水冷銅坩堝內部，將底部全開口的氧化鈣內襯套放置在石墨套內部，使水冷銅坩堝、石墨套和氧化鈣內襯套保持緊密配合；

S24、將預處理后的所述原材料放置在無污染的水冷銅坩堝中，確定一切準備工作就緒且爐體清潔后關閉爐門準備精煉；

S25、對電子束熔煉室和電子槍室進行真空預抽，達到目標真空度；達到目標真空度后，對電子槍進行預熱；

S26、預熱完畢后，以電子束環形掃描路徑熔煉所述原材料；

S27、待所述原材料完全熔化后，對所述原材料進行精煉20min，利用氧化鈣內襯套控制電子束傳輸路徑，進行雜質和夾雜物的分解和蒸發去除；

S28、精煉過程完畢后，進行大尺寸夾雜物在鑄錠表面最后凝固區的富集；

S29、關閉電子槍高壓，將鑄錠在水冷銅坩堝中充分凝固并冷卻；

S210、待爐體和鑄錠冷卻2 h后，泄掉真空壓力，打開電子束熔煉室艙門，將合金鑄錠和坩堝內襯套分離，切割去除鑄錠表面最后凝固區域的夾雜物富集部分，得到高純的FGH4096高溫合金鑄錠；

所述步驟S27的具體步驟如下：

待水冷銅坩堝中FGH4096合金完全熔化后，以30 mA/min的速率緩慢降低束流至350mA，保持該參數以電子束環形掃描路徑對FGH4096母合金進行精煉20min，通過使用氧化鈣內襯套，使得電子束沿熔池表面向坩堝底部傳輸，減少坩堝側壁傳輸損失，增強電子束誘導形成的電磁場強度，促進高溫合金熔體中的揮發性S雜質和含硫夾雜物在電磁力、重力、浮力和流體力共同作用下向著熔體表面電子束下方移動，提升雜質和夾雜物的分解和蒸發去除效率。

2.根據權利要求1所述的控制電子傳輸路徑促進電子束精煉高溫合金脫硫的方法，其特征在于，所述步驟S21的具體步驟如下：

使用400#、1000#和2000#砂紙對水冷銅坩堝進行打磨清理，然后使用沾有酒精的棉布擦拭水冷銅坩堝，保證水冷銅坩堝清潔無污染后，使用吹風機進行烘干，確保水冷銅坩堝清潔干燥。

3.根據權利要求1所述的控制電子傳輸路徑促進電子束精煉高溫合金脫硫的方法，其特征在于，所述步驟S22的具體步驟如下：

使用粗砂紙和刷子清理電子束熔煉爐爐體及爐壁污染物，然后將碳氈覆蓋在水冷銅坩堝周圍易迸濺位置上，防止電子束精煉過程中合金熔滴的迸濺對設備造成損害。

4.根據權利要求1所述的控制電子傳輸路徑促進電子束精煉高溫合金脫硫的方法，其特征在于，所述步驟S25的具體步驟如下：

打開冷卻水、空壓機以及電子束精煉設備電源，確認各水冷裝置沒有漏水以及設備運行正常之后，將電子束熔煉室和電子槍室進行抽真空，其中熔煉室的真空度要求小于5×10^-2 Pa，電子槍室的真空度要求小于5×10^-3 Pa；

電子束熔煉室和電子槍室達到目標真空度后開啟電子槍，調整其束流大小為120 mA，保持該參數對電子槍預熱12分鐘。