CN104018015A - 一种镍合金液的熔炼除气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金领域，特别涉及一种镍合金液的熔炼除气方法。该镍合金液的熔炼除气方法，包括以下制备步骤：步骤1.在熔炼炉底部先加入碎玻璃再加入纯镍板，给熔炼炉通电，所述纯镍板熔化后包裹所述碎玻璃，并使其熔融为液态玻璃；步骤2.在熔炼炉内加入镍合金钢材，所述镍合金钢材不断熔融至完全后，在熔炼炉顶部撒上沙子，熔融态的玻璃重新粘结成块，将成块的玻璃拔除；步骤3.在熔炼炉顶部加干燥的多孔竹炭，并加热；步骤4.等待熔炼炉中无气泡冒出时，进行浇注。本发明提供了一种可以不用真空设备也能将镍合金液中的气体去除的熔炼除气方法，不仅工艺成本低廉，而且除气效果好，制成的材料中的孔隙率低。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，特别涉及一种镍合金液的熔炼除气方法。
背景技术
铸造纯镍铸件时易产生气孔缺陷，一般做法是将在真空环境下进行熔炼。
电解镍中本身含氢量较高，再加上纯镍在1600℃以上时气体溶解度很高，而因独立系统内的熵值永远是呈单调增大的，所以系统内气体分压理论上也将趋于平衡。在大气压力下，熔炼钢液中的气体由少单独递增，所以在大气熔炼环境下，钢液中的气体随着熔炼时间的延长将不断增加，直到钢液内气体分压达到1MPa时停止，这时的气体含量就是钢液的气体溶解度。而当环境气体分压降低时，钢液内气体溶解度呈下降趋势，若环境气体分压为零时，钢液内气体将无限趋近于零，这就是真空除气的原理
但是在真空熔炼时，需要大量的投资来购买真空熔炼设备，一台真空熔炼炉耗资往往数百万元以上，对一般性中小企业来说往往力不从心。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以不用真空设备也能将镍合金液中的气体去除的熔炼除气方法，不仅工艺成本低廉，而且除气效果好，制成的材料中的孔隙率低。
本发明的目的是这样实现的，一种镍合金液的熔炼除气方法，包括以下制备步骤：
步骤1.在熔炼炉底部先加入碎玻璃再加入纯镍板，给熔炼炉通电，所述纯镍板熔化后包裹所述碎玻璃，并使其熔融为液态玻璃；
优选地，所述碎玻璃的加入量为所述纯镍板总重量的3％。通电熔化时的温度优选为1453℃-1550℃。
给熔炼炉通电之后，纯镍板先熔化，之后将碎玻璃包围并使碎玻璃熔融，此时，因为镍的密度为8.9×103g/m3。玻璃的密度为2.4×103kg/m3，所以，镍液会沉入熔炼炉底部，熔融态的玻璃处在上方，熔融态玻璃将镍液与空气隔绝，而熔融态的玻璃的上平面因为裸露在空气中降温呈半固体，下平面与镍液接触仍为液态。
步骤2.在熔炼炉内加入镍合金钢材，所述镍合金钢材不断熔融至完全后，在熔炼炉顶部撒上沙子，液态玻璃重新粘结成块，将成块的玻璃拔除；
在熔炼炉内不断加入镍合金钢材，经过炉体加热后熔化成钢液。至镍合金钢材完全熔化成钢液后，熔炼炉内撒上一层2-3cm厚的沙子，此时玻璃粘接成块，之后用铁棍撬动所述成块的玻璃至熔炼炉外。
步骤3.在熔炼炉顶部加干燥的多孔竹炭，并加热；
所述加热的温度控制在1620℃-1700℃。
此时，在熔炼炉内的顶部均匀撒上多孔竹炭粉末，也就是撒在镍液表面，此时液面会产生大量气泡，这些气泡就是一氧化碳气泡裹挟的氢气。此外，竹炭会与空气中的气体反应，使炉顶局部产生弱负氧区域，此时加热温度在1620-1700度，镍液本身不反应，而是镍液内的氧气与竹炭发生不完全反应产生一氧化碳，一氧化碳比重小而上浮，此时镍液内的其它气体如氢气，因一氧化碳气泡内气体分压不同而从镍液中析出并进入一氧化碳气泡，并随一氧化碳气泡一起上浮并离开镍液，宏观上来看就是镍液表面产生类似水开一样的沸腾。
步骤4.等待熔炼炉中无气泡冒出时，在1580℃以下进行浇注。
所述浇注的温度优选控制在1400℃-1520℃。
通过以上措施，可优先脱出镍液内的氢气、氧气，使铸件致密大幅度减少气孔。
附图说明
图1为本发明提供的一种镍合金液的熔炼除气方法制成的镍合金钢的切面图；
图2为本传统方法制成的镍合金钢的切面图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
一种镍合金液的熔炼除气方法，包括以下制备步骤：
步骤1.在熔炼炉底部先加入碎玻璃再加入纯镍板，给熔炼炉通电，所述纯镍板熔化后包裹所述碎玻璃，并使其熔融为液态玻璃；
优选地，所述碎玻璃的加入量为所述纯镍板总重量的3％。通电熔化时的温度优选为1453℃-1550℃。
给熔炼炉通电之后，纯镍板先熔化，之后将碎玻璃包围并使碎玻璃熔融，此时，因为镍的密度为8.9×103g/m3。玻璃的密度为2.4×103kg/m3，所以，镍液会沉入熔炼炉底部，熔融态的玻璃处在上方，熔融态玻璃将镍液与空气隔绝，而熔融态的玻璃的上平面因为裸露在空气中降温呈半固体，下平面与镍液接触仍为液态。
步骤2.在熔炼炉内加入镍合金钢材，所述镍合金钢材不断熔融至完全后，在熔炼炉顶部撒上沙子，液态玻璃重新粘结成块，将成块的玻璃拔除；
在熔炼炉内不断加入镍合金钢材，经过炉体加热后熔化成钢液。至镍合金钢材完全熔化成钢液后，熔炼炉内撒上一层2-3cm厚的沙子，此时玻璃粘接成块，之后用铁棍撬动所述成块的玻璃至熔炼炉外。
步骤3.在熔炼炉顶部加干燥的多孔竹炭，并加热；
所述加热的温度控制在1620℃-1700℃。
此时，在熔炼炉内的顶部均匀撒上多孔竹炭粉末，也就是撒在镍液表面，此时液面会产生大量气泡，这些气泡就是一氧化碳气泡裹挟的氢气。此外，竹炭会与空气中的气体反应，使炉顶局部产生弱负氧区域，此时加热温度在1620-1700度，镍液本身不反应，而是镍液内的氧气与竹炭发生不完全反应产生一氧化碳，一氧化碳比重小而上浮，此时镍液内的其它气体如氢气，因一氧化碳气泡内气体分压不同而从镍液中析出并进入一氧化碳气泡，并随一氧化碳气泡一起上浮并离开镍液，宏观上来看就是镍液表面产生类似水开一样的沸腾。
步骤4.等待熔炼炉中无气泡冒出时，在1580℃以下进行浇注。
所述浇注的温度优选控制在1400℃-1520℃。
通过以上措施，可优先脱出镍液内的氢气、氧气，使铸件致密大幅度减少气孔。
实施例1:
一种镍合金液的熔炼除气方法，包括以下制备步骤：
在熔炼炉底部加入碎玻璃后再加入纯镍板，碎玻璃的加入量为所述纯镍板总重量的3％。加完之后给熔炼炉通电使熔炼炉的温度达到1453℃-1460℃，纯镍板熔化为镍液，并将碎玻璃包围，此时碎玻璃会被熔融为液态，此时又因为熔融态玻璃的密度小于镍液的密度，所以，镍液会沉入熔炼炉底部，此时因为熔融态玻璃处在上方，将镍液与空气隔绝。而熔融态玻璃的上平面因为裸露在空气中呈半固体，下平面与镍液接触为液态。
当融化后镍液的高度达到熔炼炉高度的95％时，在熔炼炉内加入镍合金钢材，熔后的钢液将熔炼炉充满后，在表面撒上2.5cm厚的沙子，其中熔融状态的玻璃会重新粘结成块，使用铁棍撬动所述成块的玻璃至熔炼炉外，将成块的玻璃拔除；
此时，在熔炼炉顶部再加干燥的多孔竹炭，并继续加热升温至1650℃℃，熔炼炉内会有大量的气泡冒出，待熔炼炉中无气泡冒出时，在1450℃进行浇注。
实施例2:
一种镍合金液的熔炼除气方法，包括以下制备步骤：
在熔炼炉底部加入碎玻璃后再加入纯镍板，碎玻璃的加入量为所述纯镍板总重量的3％。加完之后给熔炼炉通电使熔炼炉的温度达到1460℃-1470℃，纯镍板熔化为镍液，并将碎玻璃包围，此时碎玻璃会被熔融为液态，此时又因为熔融态玻璃的密度小于镍液的密度，所以，镍液会沉入熔炼炉底部，此时因为熔融态玻璃处在上方，将镍液与空气隔绝。而熔融态玻璃的上平面因为裸露在空气中呈半固体，下平面与镍液接触为液态。
当融化后镍液的高度达到熔炼炉高度的95％时，在熔炼炉内加入镍合金钢材，熔后的钢液将熔炼炉充满后，在表面撒上2cm厚的沙子，其中熔融状态的玻璃会重新粘结成块，使用铁棍撬动所述成块的玻璃至熔炼炉外，将成块的玻璃拔除；
此时，在熔炼炉顶部再加干燥的多孔竹炭，并继续加热升温至1620℃℃，熔炼炉内会有大量的气泡冒出，待熔炼炉中无气泡冒出时，在1480℃进行浇注。
实施例3:
一种镍合金液的熔炼除气方法，包括以下制备步骤：
在熔炼炉底部加入碎玻璃后再加入纯镍板，碎玻璃的加入量为所述纯镍板总重量的3％。加完之后给熔炼炉通电使熔炼炉的温度达到1470℃-1480℃，纯镍板熔化为镍液，并将碎玻璃包围，此时碎玻璃会被熔融为液态，此时又因为熔融态玻璃的密度小于镍液的密度，所以，镍液会沉入熔炼炉底部，此时因为熔融态玻璃处在上方，将镍液与空气隔绝。而熔融态玻璃的上平面因为裸露在空气中呈半固体，下平面与镍液接触为液态。
当融化后镍液的高度达到熔炼炉高度的95％时，在熔炼炉内加入镍合金钢材，熔后的钢液将熔炼炉充满后，在表面撒上3cm厚的沙子，其中熔融状态的玻璃会重新粘结成块，使用铁棍撬动所述成块的玻璃至熔炼炉外，将成块的玻璃拔除；
此时，在熔炼炉顶部再加干燥的多孔竹炭，并继续加热升温至1700℃，熔炼炉内会有大量的气泡冒出，待熔炼炉中无气泡冒出时，在1500℃进行浇注。
通过本发明所提供的方法，能够将镍合金钢液中98％以上的气体除掉，制成的镍合金钢孔隙率低，空隙小，致密性高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种镍合金液的熔炼除气方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤1.在熔炼炉底部先加入碎玻璃再加入纯镍板，给熔炼炉通电，所述纯镍板熔化后包裹所述碎玻璃，并使其熔融为液态玻璃；
步骤2.在熔炼炉内加入镍合金钢材，所述镍合金钢材不断熔融至完全后，在熔炼炉顶部撒上沙子，熔融态的玻璃重新粘结成块，将成块的玻璃拔除；
步骤3.在熔炼炉顶部加干燥的多孔竹炭，并加热；
步骤4.等待熔炼炉中无气泡冒出时，进行浇注。
2.根据权利要求1所述的一种镍合金液的熔炼除气方法，其特征在于：
步骤1中，所述碎玻璃的加入量为所述纯镍板总重量的3％。
3.根据权利要求2所述的一种镍合金液的熔炼除气方法，其特征在于：
步骤1中，通电后，所述熔炼炉的温度上伸至1453℃-1550℃。
4.根据权利要求3所述的一种镍合金液的熔炼除气方法，其特征在于：
步骤2中，所述沙子的厚度为2-3cm。
5.根据权利要求4所述的一种镍合金液的熔炼除气方法，其特征在于：
步骤2中，拔除所述成块的玻璃时，具体包括：
用铁棍撬动所述成块的玻璃至熔炼炉外。
6.根据权利要求5所述的一种镍合金液的熔炼除气方法，其特征在于：
步骤3中，所述加热的温度控制在1620℃-1700℃。
7.根据权利要求6所述的一种镍合金液的熔炼除气方法，其特征在于：
步骤4中，所述浇注的温度控制在1580℃以下。
8.根据权利要求6所述的一种镍合金液的熔炼除气方法，其特征在于：
步骤4中，所述浇注的温度控制在1400℃-1520℃。
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