CN105002397B - K418铸造高温合金纯净化冶炼方法 - Google Patents

K418铸造高温合金纯净化冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，该方法包括以下步骤：1)选料：包括以下组分：镍板、金属铬、金属钼、重熔用铝锭、铌元素、硼元素、碳、海绵锆、海绵钛；所述铌元素含量采用NiNb60镍铌中间合金的形式加入；所述硼元素采用NiB12镍硼中间合金的形式加入；2)将原料粗炼后精炼，精炼温度：1500℃～1600℃；精炼时间：10min～30min；精炼真空度0.1Pa～15Pa；3)精炼结束后冷却降温至表面结膜；4)加入合金化元素，熔清后，精炼；5)摇炉；6)带电浇注。本发明成本增加不大，原料容易获得，采用的原料是常用主要原料，市场易于买到；纯净化冶炼的K418合金，杂质含量大大降低，特别是O、N、S和Pb、Sn、Bi、Ag、As含量，提高了合金的疲劳寿命。

Description

K418铸造高温合金纯净化冶炼方法
技术领域
本发明涉及一种冶炼方法，具体的说K418铸造高温合金纯净化冶炼方法。
背景技术
传统K418合金工艺制作的母合金已突显出其疲劳寿命的低下，为了提高疲劳寿命，需要降低合金中的金属夹杂(Pb、Sn、Bi、Ag、As、Tl、Te、Se、Zn、In等元素)、非金属夹杂物(包括了氧化物、氮化物、硫化物等三个类型)、气体元素(主要指氧、氮、氢)、非金属杂质(包括S、P)。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种能有效地降低K418合金中的杂质含量的冶炼方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，其特征在于包括以下步骤：
1)选料：按重量百分比包括以下组分：镍板72％～73％、金属铬12.5％～13.5％、金属钼4％～4.5％、重熔用铝锭5.8％～6.4％、镍铌中间合金2.7％～3.8％、镍硼中间合金0.068％～0.075％、碳0.10％～0.15％、海绵锆0.8％～1.3％、海绵钛0.75％～0.82％；所述铌元素含量采用NiNb60镍铌中间合金(64.81％Nb、33.31％Ni、0.67％Al、0.023％Ti、0.026％Ta、0.001％As、0.002％Cu、<0.001％Zn、<0.001％Cd、0.055％Fe、<0.001％Pb、<0.001％Sn、<0.001％Sb、<0.001％Bi、0.13％Si、0.0040％P、0.051％C、0.004％S、0.023％O、0.012％N)的形式加入；所述硼元素采用NiB12镍硼中间合金(15.54％B、81.82％Ni、1.06％Fe、0.59％Si、0.033％P、0.11％Al、0.010％C、0.0002％S、0.007％O、0.0002％N)的形式加入；
2)将原料粗炼后精炼，精炼温度：1500℃～1600℃；精炼时间：10min～30min；精炼真空度0.1Pa～15Pa；
3)精炼结束后冷却降温至表面结膜；
4)加入合金化元素(重熔用铝锭、镍硼中间合金、海绵锆、海绵钛)，熔清后，在1480℃～1540℃精炼10min～20min，精炼真空度5Pa～15Pa；
5)摇炉，倾动坩埚至少3次，将浇注时坩埚内壁合金液的通道预热烫开，并使氧化膜等杂质推至坩埚后壁；
6)带电浇注。
所述浇注过程中分流器、过滤器的材质选用锆质材料，并且在使用前进行1000℃～1200℃的烘烤，烘烤时间不低于6小时。
优选的，所述步骤2)中精炼温度是1600℃，精炼时间30min，精炼真空度≤1.5Pa。
优选的，所述步骤4)中精炼温度是1500℃，精炼时间20min，精炼真空度5Pa。
所述镍板选用GB/T6516中规定的一号或零号电解镍。
所述金属铬选择选用GB/T3211中规定的JCr99-A牌号的金属铬。
所述金属钼选用GB/T3462中规定的Mo-1或Mo-2的钼条。
所述重熔用铝锭选用GB/T1196中规定的重熔用铝锭。
所述碳选用GB/T1426中规定的TSC高纯石墨中的碳光谱电极。
所述海绵锆选用YB/T397中规定的HZr-01、HZr-02海绵锆；所述绵钛选用GB/T2524中规定的0级、1级或2级海绵钛。
对于K418铸造高温合金，用目前方法生产的合金锭浇注的增压器涡轮，其寿命和国外同类产品相比很低，主要原因在于合金中的杂质含量较高，这大大浪费了社会资源，因此通过本专利提出的措施冶炼的K418合金锭，其杂质含量大大降低，特别是O、N、S和Pb、Sn、Bi、Ag、As含量。
有益效果：本发明成本增加不大，原料容易获得，采用的原料是常用主要原料，市场易于买到；纯净化冶炼的K418合金，杂质含量大大降低，特别是O、N、S和Pb、Sn、Bi、Ag、As含量，O、N、S含量一般都在10ppm左右，O含量大部分能稳定在5ppm左右；提高了合金的疲劳寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施方式一：
1)选料：GB/T6516中规定的一号电解镍、GB/T3211中规定的JCr99-A牌号的金属铬、GB/T3462中规定的Mo-1钼条、GB/T1196中规定的重熔用铝锭、NiNb60镍铌中间、NiB12镍硼中间合金、GB/T1426中规定的TSC高纯石墨中的碳光谱电极、YB/T397中规定的HZr-01海绵锆、GB/T2524中规定的0级海绵钛；
2)将原料粗炼后精炼，精炼温度：1500℃；精炼时间：10min；精炼真空度0.1Pa；
3)精炼结束后冷却降温至表面结膜；
4)加入合金化元素，熔清后，在1480℃精炼10min，精炼真空度5Pa；
5)摇炉，倾动坩埚3次，将浇注时坩埚内壁合金液的通道预热烫开，并使氧化膜等杂质推至坩埚后壁；
6)带电浇注，浇注过程中分流器、过滤器的材质选用锆质材料，并且在使用前进行1000℃的烘烤，烘烤时间6小时。
实施例二：
1)选料：GB/T6516中规定的零号电解镍、GB/T3211中规定的JCr99-A牌号的金属铬、GB/T3462中规定的Mo-2的钼条、GB/T1196中规定的重熔用铝锭、NiNb60镍铌中间、NiB12镍硼中间合金、GB/T1426中规定的TSC高纯石墨中的碳光谱电极、YB/T397中规定的HZr-02海绵锆、GB/T2524中规定的1级海绵钛；
2)将原料粗炼后精炼，精炼温度：1600℃；精炼时间：30min；精炼真空度15Pa；
3)精炼结束后冷却降温至表面结膜；
4)加入合金化元素，熔清后，在1540℃精炼20min，精炼真空度15Pa；
5)摇炉，倾动坩埚4次，将浇注时坩埚内壁合金液的通道预热烫开，并使氧化膜等杂质推至坩埚后壁；
6)带电浇注，浇注过程中分流器、过滤器的材质选用锆质材料，并且在使用前进行1200℃的烘烤，烘烤时间7小时。
实施例三：
1)选料：GB/T6516中规定的零号电解镍、GB/T3211中规定的JCr99-A牌号的金属铬、GB/T3462中规定的Mo-1的钼条、GB/T1196中规定的重熔用铝锭、NiNb60镍铌中间、NiB12镍硼中间合金、GB/T1426中规定的TSC高纯石墨中的碳光谱电极、YB/T397中规定的HZr-01海绵锆、GB/T2524中规定的2级海绵钛；
2)将原料粗炼后精炼，精炼温度：1550℃；精炼时间：20min；精炼真空度10Pa；
3)精炼结束后冷却降温至表面结膜；
4)加入合金化元素，熔清后，在1500℃精炼15min，精炼真空度10Pa；
5)摇炉，倾动坩埚5次，将浇注时坩埚内壁合金液的通道预热烫开，并使氧化膜等杂质推至坩埚后壁；
6)带电浇注，浇注过程中分流器、过滤器的材质选用锆质材料，并且在使用前进行,1100℃的烘烤，烘烤时间6.5小时。
实施例四：
1)选料：GB/T6516中规定的一号电解镍、GB/T3211中规定的JCr99-A牌号的金属铬、GB/T3462中规定的Mo-2的钼条、GB/T1196中规定的重熔用铝锭、NiNb60镍铌中间、NiB12镍硼中间合金、GB/T1426中规定的TSC高纯石墨中的碳光谱电极、YB/T397中规定的HZr-02海绵锆、GB/T2524中规定的0级海绵钛；
2)将原料粗炼后精炼，精炼温度：1600℃；精炼时间：30min；精炼真空度1.5Pa；
3)精炼结束后冷却降温至表面结膜；
4)加入合金化元素，熔清后，在1500℃精炼20min，精炼真空度5Pa；
5)摇炉，倾动坩埚4次，将浇注时坩埚内壁合金液的通道预热烫开，并使氧化膜等杂质推至坩埚后壁；
6)带电浇注，浇注过程中分流器、过滤器的材质选用锆质材料，并且在使用前进行1050℃的烘烤，烘烤时间7.5小时。
实施例五：
1)选料：GB/T6516中规定的一号电解镍、GB/T3211中规定的JCr99-A牌号的金属铬、GB/T3462中规定的Mo-2的钼条、GB/T1196中规定的重熔用铝锭、NiNb60镍铌中间、NiB12镍硼中间合金、GB/T1426中规定的TSC高纯石墨中的碳光谱电极、YB/T397中规定的HZr-02海绵锆、GB/T2524中规定的1级海绵钛；
2)将原料粗炼后精炼，精炼温度：1520℃；精炼时间：30min；精炼真空度3Pa；
3)精炼结束后冷却降温至表面结膜；
4)加入合金化元素，熔清后，在1500℃精炼20min，精炼真空度7Pa；
5)摇炉，倾动坩埚4次，将浇注时坩埚内壁合金液的通道预热烫开，并使氧化膜等杂质推至坩埚后壁；
6)带电浇注，浇注过程中分流器、过滤器的材质选用锆质材料，并且在使用前进行1150℃的烘烤，烘烤时间8小时。
实施例六：
1)选料：GB/T6516中规定的零号电解镍、GB/T3211中规定的JCr99-A牌号的金属铬、GB/T3462中规定的Mo-2的钼条、GB/T1196中规定的重熔用铝锭、NiNb60镍铌中间、NiB12镍硼中间合金、GB/T1426中规定的TSC高纯石墨中的碳光谱电极、YB/T397中规定的HZr-02海绵锆、GB/T2524中规定的1级海绵钛；
2)将原料粗炼后精炼，精炼温度：1560℃；精炼时间：20min；精炼真空度0.1Pa；
3)精炼结束后冷却降温至表面结膜；
4)加入合金化元素，熔清后，在1490℃精炼17min，精炼真空度8Pa；
5)摇炉，倾动坩埚3次，将浇注时坩埚内壁合金液的通道预热烫开，并使氧化膜等杂质推至坩埚后壁；
6)带电浇注，浇注过程中分流器、过滤器的材质选用锆质材料，并且在使用前进行1200℃的烘烤，烘烤时间6小时。
实施例七：
1)选料：GB/T6516中规定的零号电解镍、GB/T3211中规定的JCr99-A牌号的金属铬、GB/T3462中规定的Mo-1的钼条、GB/T1196中规定的重熔用铝锭、NiNb60镍铌中间、NiB12镍硼中间合金、GB/T1426中规定的TSC高纯石墨中的碳光谱电极、YB/T397中规定的HZr-02海绵锆、GB/T2524中规定的2级海绵钛；
2)将原料粗炼后精炼，精炼温度：1580℃；精炼时间：10min；精炼真空度12Pa；
3)精炼结束后冷却降温至表面结膜；
4)加入合金化元素，熔清后，在1510℃精炼18min，精炼真空度11Pa；
5)摇炉，倾动坩埚5次，将浇注时坩埚内壁合金液的通道预热烫开，并使氧化膜等杂质推至坩埚后壁；
6)带电浇注，浇注过程中分流器、过滤器的材质选用锆质材料，并且在使用前进行1200℃的烘烤，烘烤时间7小时。
实施例五～七生产的产品杂质含量见表1：
表1

Claims (10)

1.一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，其特征在于包括以下步骤：
1）选料：包括以下组分：镍板、金属铬、金属钼、重熔用铝锭、镍铌中间合金、镍硼中间合金、碳、海绵锆、海绵钛；所述镍铌中间合金中铌元素含量采用NiNb60镍铌中间合金的形式加入；所述镍硼中间合金中硼元素采用NiB12镍硼中间合金的形式加入；
2）将原料镍板、金属铬、金属钼、镍铌中间合金、碳加入炉底粗炼后精炼，精炼温度：1500℃～1600℃；精炼时间：10min～30min；精炼真空度0.1Pa～15Pa；
3）精炼结束后冷却降温至表面结膜；
4）加入合金化元素，包括重熔用铝锭、镍硼中间合金、海绵锆、海绵钛；熔清后，在1480℃～1540℃精炼10min～20min，精炼真空度5Pa～15Pa；
5）摇炉，倾动坩埚至少3次，将浇注时坩埚内壁合金液的通道预热烫开，并使氧化膜等杂质推至坩埚后壁；
6）带电浇注。
2.根据权利要求1所述一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，其特征在于：所述浇注过程中分流器、过滤器的材质选用锆质材料，并且在使用前进行1000℃～1200℃的烘烤，烘烤时间不低于6小时。
3.根据权利要求1所述一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，其特征在于：所述步骤2）中精炼温度是1600℃，精炼时间30min，精炼真空度≤1.5Pa。
4.根据权利要求1所述一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，其特征在于：所述步骤4）中精炼温度是1500℃，精炼时间20min，精炼真空度5Pa。
5.根据权利要求1所述一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，其特征在于：所述镍板选用GB/T6516中规定的一号或零号电解镍。
6.根据权利要求1所述一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，其特征在于：所述金属铬选择选用GB/T3211中规定的JCr99-A牌号的金属铬。
7.根据权利要求1所述一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，其特征在于：所述金属钼选用GB/T3462中规定的Mo-1或Mo-2的钼条。
8.根据权利要求1所述一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，其特征在于：所述重熔用铝锭选用GB/T1196中规定的重熔用铝锭。
9.根据权利要求1所述一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，其特征在于：所述碳选用GB/T1426中规定的TSC高纯石墨中的碳光谱电极。
10.根据权利要求1所述一种K418铸造高温合金纯净化冶炼方法，其特征在于：所述海绵锆选用YB/T397中规定的HZr-01、HZr-02海绵锆；所述海绵钛选用GB/T2524中规定的0级、1级或2级海绵钛。
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