CN103556004A - 一种采用k438合金返回料制备k438合金的制备方法 - Google Patents

一种采用k438合金返回料制备k438合金的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用K438合金返回料制备K438合金的制备方法。本发明的技术方案为：该制备方法包括如下步骤，K438合金返回料的净化处理；返回料熔炼成返回料料锭；返回料料锭的化学成分调整；返回料料锭熔炼成成品K438合金锭。本发明利用100％的K438合金返回料，生产出满足产品使用要求的K438合金，提高了材料利用率，减少贵重金属资源的浪费。

Description

一种采用K438合金返回料制备K438合金的制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金的制备方法，特别是涉及一种采用K438合金返回料制备K438合金的制备方法。
背景技术
K438镍基铸造高温合金相当于美国的IN738合金，由于K438合金含有多种固溶强化元素，不仅具有优异的耐热腐蚀性能，而且具有较高的高温强度和良好的组织稳定性，主要用于制作在900℃以下工作的叶片。在铸件的生产中，K438合金的利用率约为25％，目前产生的大量返回料（即浇道、冒口及废铸件等）还没有得到有效的回收利用，由于K438合金中的Co、Ni、Nb、W、Mo、Ta都属于昂贵的金属元素，造成了贵重金属的严重浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用K438合金返回料制备K438合金的制备方法，利用100％的K438合金返回料，生产出满足产品使用要求的K438合金，提高了材料利用率，减少贵重金属资源的浪费。
本发明的技术方案如下：
一种采用K438合金返回料制备K438合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）K438合金返回料的净化处理：首先对所述返回料进行滚磨处理，再将所述返回料表面进行吹砂处理，然后用压缩空气将所述返回料表面吹净；
（2）返回料熔炼成返回料料锭：采用真空感应熔炼炉进行熔炼，将净化处理的返回料装到熔炼炉坩埚中，在熔炼炉真空度小于0.67Pa条件下，熔炼炉先以送电功率100～150kW加热20～30min，再以送电功率180～220kW加热10～15min，待所述返回料表面变成暗红色后，熔炼炉以高于250kW送电功率加热直到所述返回料全部熔化成为返回料熔体；用接触式热电偶或红外测温仪测量所述返回料熔体温度，当所述熔体温度达到1580～1610℃时，保持熔炼炉真空度小于1.3Pa，熔炼炉送电功率保持在120～130kW，使所述返回料熔体保持30～40min，进行所述返回料熔体的精炼；所述返回料熔体的精炼结束后，熔炼炉送电功率保持在150～180kw同时采用250～350Hz电磁波对所述返回料熔体进行5～10min低频搅拌，使所述返回料熔体得到净化处理；熔炼炉停止送电加热将所述返回料熔体冷冻结膜，结膜后熔炼炉再送电加热冲膜，用接触式热电偶或红外测温仪测量所述返回料熔体温度为1460～1480℃时，将所述返回料熔体采用两级陶瓷过滤网过滤并浇注到锭模中得到返回料料锭；所述陶瓷过滤网规格为φ90mm×(25～35)mm、孔隙率为12～15PPI；
（3）返回料料锭的化学成分调整：分析返回料料锭的化学成分，如返回料料锭的化学成分在K438合金成分范围内，可不进行配料计算，直接用于成品合金熔炼；当返回料料锭的化学成分偏离K438合金成分范围时，对缺少的元素按K438合金成分范围的中间值进行配料计算，算出需要补加的材料数量；
（4）返回料料锭熔炼成成品K438合金锭：将返回料料锭及补加的材料一并装入到熔炼炉坩埚中，在熔炼炉真空度小于0.67Pa条件下，熔炼炉先以送电功率100～150kW加热20～30min，再以送电功率180～220kW加热10～15min，待所述返回料料锭表面变成暗红色后，熔炼炉以高于250kW送电功率加热直到所述返回料料锭及补加的材料全部熔化成为合金熔体；用接触式热电偶或红外测温仪测量所述合金熔体温度，当所述合金熔体温度达到1580～1610℃时，保持熔炼炉真空度在1.3Pa以内，熔炼炉送电功率控制在120～130kW，使所述合金熔体在这个条件下保持30～40min，进行所述合金熔体的精炼；所述合金熔体的精炼结束后，熔炼炉送电功率保持在150～180kw同时采用250～350Hz电磁波对所述合金熔体进行5～10min低频搅拌，使合金熔体得到净化处理；所述熔体净化处理后，熔炼炉真空度在1.3Pa以内条件下将所述合金熔体冷冻结膜，冷冻时间大于45min，以排除所述合金熔体中的杂质；冷冻结束后熔炼炉送电加热冲膜，对所述合金熔体在1460～1480℃、送电功率120～150kW的条件下，精炼30～38min，精炼后将所述合金熔体采用两级陶瓷过滤网过滤并浇注到锭模中得到成品K438合金锭；所述陶瓷过滤网规格为φ70mm×(25～30)mm、孔隙率为12～16PPI。
上述制备方法，所述滚磨处理的时间优选为6～12小时。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用100％K438返回料生产出满足产品使用要求的K438合金，能合理利用返回料，提高了材料利用率，减少贵重资源浪费，降低了生产成本。
2、本发明的制备方法中真空度要求高，比以前的熔炼真空度要求提高了一个数量级，可以使返回料杂质挥发彻底，以便制备合格的K438合金锭。
3、本发明中，返回料及返回料料锭熔化时，采用阶梯式升温方式加热，即先以送电功率100～150kW加热20～30min，再以送电功率180～220kW加热10～15min，然后再以送电功率高于230kW加热熔化，这种方式可以使返回料及返回料料锭上的吸附物在真空条件下彻底挥发掉，避免其进入返回料及返回料料锭内部成为杂质。而直接加热熔化时，吸附物来不及挥发掉，就会进入返回料及返回料料锭内部成为杂质。
4、本发明中，对返回料及返回料料锭进行精炼，精炼温度为1580～1610℃，保持时间为30～40min，可以使熔体具有良好的流动性，其中的夹杂具有足够的上浮时间，利于去除杂质。
5、本发明中，采用250～350Hz电磁波对熔体进行低频搅拌，可以使其中的夹杂更有效地排出；比现有技术采用的1000Hz电磁波适用性强。
6、本发明采用的陶瓷过滤网孔隙小，并且采用两级陶瓷过滤网过滤，在本领域中属于首次使用，该措施可以使熔体中的杂质大部分过滤出去，同时又能保证浇注顺利进行。
具体实施方式
一种采用K438合金返回料制备K438合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）K438合金返回料的净化处理：首先对所述返回料进行滚磨处理，滚磨处理的时间为8小时，再将所述返回料表面进行吹砂处理，然后用压缩空气将所述返回料表面吹净；
（2）返回料熔炼成返回料料锭：采用500kg真空感应熔炼炉进行熔炼，将净化处理的返回料装到熔炼炉坩埚中，在熔炼炉真空度为0.67Pa条件下，熔炼炉先以送电功率120kW加热25min，再以送电功率200加热12min，待所述返回料表面变成暗红色后，熔炼炉以240kW送电功率加热直到所述返回料全部熔化成为熔体；用接触式热电偶或红外测温仪测量所述返回料熔体温度，当所述熔体温度达到1600℃时，保持熔炼炉真空度1Pa，熔炼炉送电功率保持在120kW，使所述返回料熔体保持40min，进行所述返回料熔体的精炼处理；所述返回料熔体的精炼处理结束后，熔炼炉送电功率保持在160kw同时采用300Hz电磁波对所述返回料熔体进行10min低频搅拌，使所述返回料熔体得到净化处理；熔炼炉停止送电加热将所述返回料熔体冷冻结膜，结膜后熔炼炉再送电加热冲膜，用接触式热电偶或红外测温仪测量所述返回料熔体温度为1480℃时，将所述返回料熔体采用两级陶瓷过滤网过滤并浇注到锭模中得到返回料料锭；所述陶瓷过滤网规格为φ90mm×30mm、孔隙率为12PPI；
（3）返回料料锭的化学成分调整：分析返回料料锭的化学成分，如返回料料锭的化学成分在K438合金成分范围内，可不进行配料计算，直接用于成品合金熔炼；当返回料料锭的化学成分偏离K438合金成分范围时，对缺少的元素按K438合金成分范围的中间值进行配料计算，算出需要补加的材料数量；K438合金成分见表1；
表1 K438合金成分
Figure BDA0000411676960000061
（4）返回料料锭熔炼成成品K438合金锭：将返回料料锭及补加的材料一并装入到熔炼炉坩埚中，当熔炼炉真空度达到0.67Pa时，熔炼炉先以送电功率150kW加热20min，再以送电功率200kW加热15min，待所述返回料料锭表面变成暗红色后，熔炼炉以260kW送电功率加热直到所述返回料料锭及补加的材料全部熔化成为合金熔体。用接触式热电偶或红外测温仪测量合金熔体温度，当所述合金熔体温度达到1600℃时，保持熔炼炉真空度在1Pa，熔炼炉送电功率控制在120kW，使所述合金熔体在这个条件下保持40min，进行所述合金熔体的精炼处理；所述合金熔体的精炼处理结束后，熔炼炉送电功率保持在160kw同时采用300Hz电磁波对所述合金熔体进行10min低频搅拌，使合金熔体得到净化处理；所述合金熔体净化处理后，熔炼炉真空度在1Pa条件下将所述合金熔体冷冻结膜，冷冻时间50min，以排除所述合金熔体中的杂质；冷冻结束后熔炼炉送电加热冲膜，对所述合金熔体在1480℃、送电功率150kW的条件下，精炼35min，然后将所述合金熔体采用两级陶瓷过滤网过滤并浇注到锭模中得到成品K438合金锭；所述陶瓷过滤网规格为φ70mm×25mm、孔隙率为12PPI。

Claims (2)

1.一种采用K438合金返回料制备K438合金的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）K438合金返回料的净化处理：首先对所述返回料进行滚磨处理，再将所述返回料表面进行吹砂处理，然后用压缩空气将所述返回料表面吹净；
（2）返回料熔炼成返回料料锭：采用真空感应熔炼炉进行熔炼，将净化处理的返回料装到熔炼炉坩埚中，在熔炼炉真空度小于0.67Pa条件下，熔炼炉先以送电功率100～150kW加热20～30min，再以送电功率180～220kW加热10～15min，待所述返回料表面变成暗红色后，熔炼炉以高于250kW送电功率加热直到所述返回料全部熔化成为返回料熔体；用接触式热电偶或红外测温仪测量所述返回料熔体温度，当所述熔体温度达到1580～1610℃时，保持熔炼室真空度小于1.3Pa，熔炼炉送电功率保持在120～130kW，使所述返回料熔体保持30～40min，进行所述返回料熔体的精炼；所述返回料熔体的精炼结束后，熔炼炉送电功率保持在150～180kW同时采用250～350Hz电磁波对所述返回料熔体进行5～10min低频搅拌，使所述返回料熔体得到净化处理；熔炼炉停止送电加热将所述返回料熔体冷冻结膜，结膜后熔炼炉再送电加热冲膜，用接触式热电偶或红外测温仪测量所述返回料熔体温度为1460～1480℃时，将所述返回料熔体采用两级陶瓷过滤网过滤并浇注到锭模中得到返回料料锭；所述陶瓷过滤网规格为φ90mm×(25～35)mm、孔隙率为12～15PPI；
（3）返回料料锭的化学成分调整：分析返回料料锭的化学成分，如返回料料锭的化学成分在K438合金成分范围内，可不进行配料计算，直接用于成品合金熔炼；当返回料料锭的化学成分偏离K438合金成分范围时，对缺少的元素按K438合金成分范围的中间值进行配料计算，算出需要补加的材料数量；
（4）返回料料锭熔炼成成品K438合金锭：将返回料料锭及补加的材料一并装入到熔炼炉坩埚中，在熔炼炉真空度小于0.67Pa条件下，熔炼炉先以送电功率100～150kW加热20～30min，再以送电功率180～220kW加热10～15min，待所述返回料料锭表面变成暗红色后，熔炼炉以高于250kW送电功率加热直到所述返回料料锭及补加的材料全部熔化成为合金熔体；用接触式热电偶或红外测温仪测量所述合金熔体温度，当所述合金熔体温度达到1580～1610℃时，保持熔炼炉真空度在1.3Pa以内，熔炼炉送电功率控制在120～130kW，使所述合金熔体在这个条件下保持35～45min，进行所述合金熔体的精炼；所述合金熔体的精炼结束后，熔炼炉送电功率保持在150～180kW同时采用250～350Hz电磁波对所述合金熔体进行5～10min低频搅拌，使合金熔体得到净化处理；所述熔体净化处理后，熔炼炉真空度在1.3Pa以内条件下将所述合金熔体冷冻结膜，冷冻时间大于45min，以排除所述合金熔体中的杂质；冷冻结束后熔炼炉送电加热冲膜，对所述合金熔体在1460～1480℃、送电功率120～150kW的条件下，精炼30～38min，精炼后将所述合金熔体采用两级陶瓷过滤网过滤并浇注到锭模中得到成品K438合金锭；所述陶瓷过滤网规格为φ70mm×(25～30)mm、孔隙率为12～16PPI。
2.根据权利要求1所述的采用K438合金返回料制备K438合金的制备方法，其特征在于，所述滚磨处理的时间为6～12小时。
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