CN103993188B

CN103993188B - 一种减少镍基高温合金铸锭缩孔深度的方法

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Publication number: CN103993188B
Application number: CN201410219670.2A
Authority: CN
Inventors: 王岩; 曾莉; 李莎; 李阳; 李华英; 车德会
Original assignee: Taiyuan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Taiyuan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: CN103993188A

Abstract

一种减少镍基高温合金铸锭缩孔深度的方法，属于冶金领域，即在真空感应冶炼镍基高温合金时，在铸模内表面均匀涂刷第一种悬浮液；在铸模上部的1/3～1/4型腔高度内表面均匀涂刷第二种悬浮液；涂刷悬浮液后的铸模经过200～300℃且2～4小时的烘烤后，放入真空炉中；所述Al₂O₃、CaO、MgO和？TiO₂粒度在200～500目；铸模烘烤温度在200～300℃，烘烤时间在2～4h。采用本发明得到的镍基高温合金铸锭表面质量光滑，缩孔深度浅，无二次缩孔存在，显著提高成材率。

Description

一种减少镍基高温合金铸锭缩孔深度的方法

技术领域

本发明涉及金属材料制备领域，特别是涉及镍基高温合金材料铸锭缩孔深度质量改善问题。

背景技术

镍基高温合金中含有大量的Ni、Cr、Co、Mo、Nb等属于国家稀缺的昂贵元素，通常采用真空感应冶炼+电渣重熔或者真空感应冶炼+真空自耗工艺生产。镍基高温合金感应铸锭在进行后续加工之前必须对冒口进行切除，去除表面结疤等缺陷，以保证总体冶金质量及加工性能。

目前镍基高温合金真空感应冶炼普遍采用模铸法，铸模材质为铸铁或者铸钢。浇注方式主要有两种：一种为金属熔体直接浇注到铸模内形成铸锭，采用此种方法得到的铸锭表面质量较差，并且缩孔较深，冒口切除量较大；另一种为金属熔体直接浇注到由铸模+保温冒组成的型腔内，保温冒材质为耐火材料。采用此种方法得到了铸锭缩孔深度相对较浅，提高了金属收得率。但是在冒口处形成铸锭的形状尺寸与铸锭本身相差较大，需要进行一定的处理。并且由耐火材料制成的保温冒需要特制，只能一次性使用，在使用过程中需要组合安装，增加生产成本，延长了生产周期。

发明内容

为了克服现有镍基高温合金铸锭缩孔深度较深的不足，本发明提供一种在不改变原有铸模结构、形状的条件下，有效减少镍基高温合金铸锭缩孔深度的方法，并在一定程度上提高了铸锭表面质量。

本发明所述的镍基高温合金中，合金中Ni≥50%（质量分数）。合金具体牌号及主要成分见下表：

。

本发明的技术方案是：在真空感应冶炼镍基高温合金时，在铸模内表面均匀涂刷第一种悬浮液；在铸模上部的1/3～1/4型腔高度内表面均匀涂刷第二种悬浮液；

所述第一种悬浮液配料的质量百分比分别是：Al₂O₃为50～70%，

CaO为15～30%，MgO为15～30%；

所述第二种悬浮液配料的质量百分比分别是：CaO为10～25%，

Al₂O₃为20～40%，TiO₂为15～30%，漂珠为15～30%；

第一种悬浮液的制备是：将上述配料均匀混合后加水搅拌后悬浮液密度在1200～1600Kg/m³；

第二种悬浮液的制备是：将上述配料均匀混合后加水搅拌后悬浮液密度在1000～1300Kg/m³；

所述铸模厚度为20～30mm；

本发明要求的Al₂O₃、CaO、MgO和TiO₂粒度均在200～500目。

本发明要求经涂刷后的铸模烘烤温度在200～300℃，烘烤时间在2～4h，以确保涂层完全干燥并无开裂现象。

本发明利用配方A中Al₂O₃、CaO、MgO导热率较低、并且其混合水溶液涂层干燥后与铸模依附性强的综合特性，提升铸锭表面光洁度。利用配方B中漂珠的隔热保温以及其与Al₂O₃、CaO、TiO₂混合悬浮液高涂覆性特性，使铸模上部1/3～1/4型腔高度处起到保温冒口的作用，金属熔体在此部位凝固缓慢，起到良好的补缩作用，显著减少缩孔深度。

具体实施方式

实施例一：

在500Kg真空感应冶炼Inconel690镍基高温合金。

首先将A配方中50%质量百分比的Al₂O₃、20%质量百分比的CaO、30%质量百分比的MgO，用水混合为悬浮液，悬浮液密度为1500Kg/m^3,用毛刷蘸取均匀涂刷于铸模内表面；而后将B配方：30%质量百分比的Al₂O₃、20%质量百分比的CaO、25%质量百分比的TiO₂、25%质量百分比的漂珠，用水混合为悬浮液，悬浮液密度为1100Kg/m³，用毛刷蘸取均匀涂刷于铸模上部300mm型腔高度内表面。配方中Al₂O₃、CaO、MgO及TiO₂粒度均为350目。铸模经过200℃-4h烘烤后放入真空炉中使用。铸模厚度为25mm，铸模型腔尺寸为φ280×1000mm。

用此方法浇注的镍基高温合金铸锭表面质量光滑，冒口处缩孔深度为30mm，不存在二次缩孔。在冶炼合金、浇注工艺、锭型尺寸完全相同情况下，采用铸模直接浇注方法得到的铸锭缩孔深度为140mm，采用铸模+保温冒浇注方法得到的铸锭缩孔深度为80mm。采用本发明方法得到的Inconel690镍基高温合金铸锭缩孔深度显著减少。

实施例二：

在500Kg真空感应冶炼Inconel718镍基高温合金。

首先将A配方中65%质量百分比的Al₂O₃、20%质量百分比的CaO、15%质量百分比的MgO，用水混合为悬浮液，悬浮液密度为1600Kg/m^3,用毛刷蘸取均匀涂刷于铸模内表面；而后将B配方：35%质量百分比的Al₂O₃、25%质量百分比的CaO、15%质量百分比的TiO₂、25%质量百分比的漂珠，用水混合为悬浮液，悬浮液密度为1200Kg/m³，用毛刷蘸取均匀涂刷于铸模上部250mm型腔高度内表面。配方中Al₂O₃、CaO、MgO及TiO₂粒度均为400目。铸模经过250℃-3.5h烘烤后放入真空炉中使用。铸模厚度为25mm，铸模型腔尺寸为φ280×1000mm。

用此方法浇注的镍基高温合金铸锭表面质量光滑，冒口处缩孔深度为25mm，不存在二次缩孔。在冶炼合金、浇注工艺、锭型尺寸完全相同情况下，采用铸模直接浇注方法得到的铸锭缩孔深度为135mm，采用铸模+保温冒浇注方法得到的铸锭缩孔深度为78mm。采用本发明方法得到的Inconel718镍基高温合金铸锭缩孔深度显著减少。

实施例三：

在500Kg真空感应冶炼Inconel625镍基高温合金。

首先将A配方中55%质量百分比的Al₂O₃、30%质量百分比的CaO、15%质量百分比的MgO，用水混合为悬浮液，悬浮液密度为1300Kg/m^3,用毛刷蘸取均匀涂刷于铸模内表面；而后将B配方：30%质量百分比的Al₂O₃、25%质量百分比的CaO、25%质量百分比的TiO₂、20%质量百分比的漂珠，用水混合为悬浮液，悬浮液密度为1300Kg/m³，用毛刷蘸取均匀涂刷于铸模上部200mm型腔高度内表面。配方中Al₂O₃、CaO、MgO及TiO₂粒度均为300目。铸模经过300℃-3h烘烤后放入真空炉中使用。铸模厚度为30mm，铸模型腔尺寸为φ350×800mm。

用此方法浇注的镍基高温合金铸锭表面质量光滑，冒口处缩孔深度为20mm，不存在二次缩孔。在冶炼合金、浇注工艺、锭型尺寸完全相同情况下，采用铸模直接浇注方法得到的铸锭缩孔深度为115mm，采用铸模+保温冒浇注方法得到的铸锭缩孔深度为68mm。采用本发明方法得到的Inconel625镍基高温合金铸锭缩孔深度显著减少。

实施例四：

在500Kg真空感应冶炼Inconel617镍基高温合金。

首先将A配方中60%质量百分比的Al₂O₃、20%质量百分比的CaO、20%质量百分比的MgO，用水混合为悬浮液，悬浮液密度为1400Kg/m^3,用毛刷蘸取均匀涂刷于铸模内表面；而后将B配方：40%质量百分比的Al₂O₃、15%质量百分比的CaO、15%质量百分比的TiO₂、30%质量百分比的漂珠，用水混合为悬浮液，悬浮液密度为1000Kg/m³，用毛刷蘸取均匀涂刷于铸模上部220mm型腔高度内表面。配方中Al₂O₃、CaO、MgO及TiO₂粒度均为450目。铸模经过300℃-4h烘烤后放入真空炉中使用。铸模厚度为30mm，铸模型腔尺寸为φ350×800mm。

用此方法浇注的镍基高温合金铸锭表面质量光滑，冒口处缩孔深度为18mm，不存在二次缩孔。在冶炼合金、浇注工艺、锭型尺寸完全相同情况下，采用铸模直接浇注方法得到的铸锭缩孔深度为125mm，采用铸模+保温冒浇注方法得到的铸锭缩孔深度为75mm。采用本发明方法得到的Inconel617镍基高温合金铸锭缩孔深度显著减少。

Claims

1.一种减少镍基高温合金铸锭缩孔深度的方法，所述镍基高温合金为Inconel690、Inconel718、Inconel625或Inconel617；其特征在于：在真空感应冶炼镍基高温合金时，在铸模内表面均匀涂刷第一种悬浮液；在铸模上部的1/3～1/4型腔高度内表面均匀涂刷第二种悬浮液；涂刷悬浮液后的铸模经过200～300℃且2～4小时的烘烤后，放入真空炉中；

所述铸模厚度为20～30mm；

所述第一种悬浮液配料的质量百分比分别是：Al₂O₃为50～70％，CaO为15～30％，MgO为15～30％；

所述第二种悬浮液配料的质量百分比分别是：CaO为10～25％，Al₂O₃为20～40％，TiO₂为15～30％，漂珠为15～30％；

所述的Al₂O₃、CaO、MgO和TiO₂粒度均为200～500目。

2.根据权利要求1所述一种减少镍基高温合金铸锭缩孔深度的方法，其特征在于：

在真空感应冶炼Inconel690镍基高温合金时；在铸模内表面均匀涂刷第一种悬浮液；在铸模上部的300mm型腔高度内表面均匀涂刷第二种悬浮液；涂刷悬浮液后的铸模经过200℃且4小时的烘烤后，放入真空炉中；

第一种悬浮液的配方质量百分比是50％的Al₂O₃、20％的CaO、30％的MgO，用水混合后的密度是1500Kg/m³；第二种悬浮液的配方质量百分比是：30％的Al₂O₃、20％的CaO、25％的TiO₂、25％的漂珠，用水混合后的密度为1100Kg/m³；Al₂O₃、CaO、MgO及TiO₂粒度均为350目；铸模厚度为25mm，铸模型腔尺寸为φ280×1000mm。

3.根据权利要求1所述一种减少镍基高温合金铸锭缩孔深度的方法，其特征在于：

在真空感应冶炼Inconel718镍基高温合金时；在铸模内表面均匀涂刷第一种悬浮液；在铸模上部的250mm型腔高度内表面均匀涂刷第二种悬浮液；涂刷悬浮液后的铸模经过250℃且3.5小时的烘烤后，放入真空炉中；

第一种悬浮液的配方质量百分比是65％的Al₂O₃、20％的CaO、15％的MgO，用水混合后的密度是1600Kg/m³；第二种悬浮液的配方质量百分比是：35％的Al₂O₃、25％的CaO、15％的TiO₂、25％的漂珠，用水混合后的密度为1200Kg/m³；Al₂O₃、CaO、MgO及TiO₂粒度均为400目；铸模厚度为25mm，铸模型腔尺寸为φ280×1000mm。

4.根据权利要求1所述一种减少镍基高温合金铸锭缩孔深度的方法，其特征在于：

在真空感应冶炼Inconel625镍基高温合金时；在铸模内表面均匀涂刷第一种悬浮液；在铸模上部的200mm型腔高度内表面均匀涂刷第二种悬浮液；涂刷悬浮液后的铸模经过300℃且3小时的烘烤后，放入真空炉中；

第一种悬浮液的配方质量百分比是55％的Al₂O₃、30％的CaO、15％的MgO，用水混合后的密度是1300Kg/m³；第二种悬浮液的配方质量百分比是：30％的Al₂O₃、25％的CaO、25％的TiO₂、20％的漂珠，用水混合后的密度为1300Kg/m³；Al₂O₃、CaO、MgO及TiO₂粒度均为300目；铸模厚度为30mm，铸模型腔尺寸为φ350×800mm。

5.根据权利要求1所述一种减少镍基高温合金铸锭缩孔深度的方法，其特征在于：

在真空感应冶炼Inconel617镍基高温合金时；在铸模内表面均匀涂刷第一种悬浮液；在铸模上部的220mm型腔高度内表面均匀涂刷第二种悬浮液；涂刷悬浮液后的铸模经过300℃且4小时的烘烤后，放入真空炉中；

第一种悬浮液的配方质量百分比是60％的Al₂O₃、20％的CaO、20％的MgO，用水混合后的密度是1400Kg/m³；第二种悬浮液的配方质量百分比是：40％的Al₂O₃、15％的CaO、15％的TiO₂、30％的漂珠，用水混合后的密度为1000Kg/m³；Al₂O₃、CaO、MgO及TiO₂粒度均为450目；铸模厚度为30mm，铸模型腔尺寸为φ350×800mm。