CN107815583A - 一种熔炼方法、涡轮壳体及其熔炼方法 - Google Patents

一种熔炼方法、涡轮壳体及其熔炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及熔炼领域，具体而言，涉及一种熔炼方法、涡轮壳体及其熔炼方法。一种熔炼方法，其包括：取同材质炉料60‑80wt％、铬5.4‑11wt％以及镍4‑8wt％熔融后，加入精炼剂0.5‑1.0wt％除渣后出汤。精炼剂主要包括Si、Mn、Ce、Mg以及CaO。同材质炉料的质量占比为60‑80％，精炼剂可以去除夹杂物；可以有效降低钢液中的O2，H2含量，达到O2量下降到0.04％以下，H2量下降到0.0015％以下，产品无气孔缺陷产生。能够达到产品的标准。本方法可以大量的使用同材质炉料(60‑80wt％)的同时满足最终产品的气孔、渣孔的缺陷小，降低了企业的质量成本。

Description

一种熔炼方法、涡轮壳体及其熔炼方法
技术领域
本发明涉及熔炼领域，具体而言，涉及一种熔炼方法、涡轮壳体及其熔炼方法。
背景技术
随着环保要求的更加严格，发动机排放温度越来越高。作为发动机的关键部位，涡轮增压器壳体的工作温度已经达到950℃以上。普通的材料已经不能满足要求，而高合金耐热钢涡轮增压器壳体可以在1150℃的温度下正常工作。在实际的熔炼过程中，加入了大量的合金元素(一般35％以上)来提高材料的耐高温性能。但这样会使材料的收缩量增大。另外涡轮壳体的结构复杂，壁厚不一。需要从工艺角度，设置较大的浇注系统(加快钢液流动速度)，较多的冒口(对厚壁部位进行补缩)，提高浇注温度(加大炉衬和包衬材料熔化进入钢液倾向)。这样造成产品在生产过程中的出品率下降，会产生大量的同材质炉料。
本发明提供一种熔炼方法，其旨在解决现有的熔炼过程中，出品率低，无法大量使用同材质炉料的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔炼方法、涡轮壳体及其熔炼方法，其旨在改善现有的熔炼过程出品率低，同材质炉料大量使用，出现较多渣孔，气孔的问题。
本发明提供一种技术方案：
一种熔炼方法，其包括：取同材质炉料60-80wt％、铬5.4-11wt％以及镍4-8wt％熔融后，加入精炼剂0.5-1.0wt％除渣后，出汤。
精炼剂主要包括Si、Mn、Ce、Mg以及CaO。
本发明还提供一种技术方案：
一种涡轮壳体的熔炼方法，其包括：取同材质炉料60-80wt％、铬5.4-11wt％以及镍4-8wt％熔融后，加入精炼剂0.5-1.0wt％除渣后出汤。
精炼剂主要包括Si、Mn、Ce、Mg以及CaO。
本发明还提供一种技术方案：
一种涡轮壳体，涡轮壳体由上述的涡轮壳体的熔炼方法制成。
本发明实施例提供的熔炼方法、涡轮壳体及其熔炼方法的有益效果是：
同材质炉料的质量占比为60-80％，铬5.4-11wt％以及镍4-8wt％熔融后，加入精炼剂0.5-1.0wt％除渣后出汤，主要包括Si、Mn、Ce、Mg以及CaO的精炼剂可以去除夹杂物；可以有效降低钢液中的O2，H2含量，使O2量下降到0.04％以下，H2量下降到0.0015％以下，产品无渣孔，气孔缺陷产生。可以达到产品的标准。本方法可以大量的使用同材质炉料(60-80wt％)，降低了企业的质量成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例1提供的涡轮壳体第一角度X射线探伤扫描图；
图2为实施例1提供的涡轮壳体第二角度X射线探伤扫描图；
图3为实施例1提供的涡轮壳体第三角度X射线探伤扫描图；
图4为实施例1提供的涡轮壳体第四角度X射线探伤扫描图；
图5为实施例1提供的涡轮壳体第五角度X射线探伤扫描图；
图6为实施例1提供的涡轮壳体第六角度X射线探伤扫描图；
图7为实施例1提供的涡轮壳体第七角度X射线探伤扫描图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的熔炼方法、涡轮壳体及其熔炼方法进行具体说明。
一种熔炼方法，其包括：取同材质炉料60-80wt％、铬5.4-11wt％以及镍4-8wt％熔融后，加入精炼剂0.5-1.0wt％除渣后，到达要求的出汤温度时快速出汤。
精炼剂主要包括Si、Mn、Ce、Mg以及CaO。
现有的熔炼技术中，出品率一般在40％以下(100Kg耐热钢钢水只能浇注40Kg的产品，其余60Kg为浇注系统)，外加不良品，及加工部位产生的钢屑合计20％以上。所以，一般使用的同材质炉料的质量占比均低于60％，造成大量炉料积压。
现有技术中，一旦同材质炉料的质量占比大于60％，会引起产品渣孔，气孔等缺陷增多。不良品比例增加。
在本发明的实施例中，克服了上述技术问题，同材质炉料的质量占比为60-80％，且最终的产品的渣孔以及气孔等缺陷少，能够达到产品的标准。本方法可以大量的使用同材质炉料(60-80wt％)，且能有效去除钢液中夹杂物，降低气体含量。减少产品渣孔，气孔缺陷的产生。
进一步地，主要包括Si、Mn、Ce、Mg以及CaO的精炼剂可以去除夹杂物；可以有效降低钢液中的O2，H2含量，达到O2量下降到0.04％以下，H2量下降到0.0015％以下，产品无气孔缺陷产生。不良品减少，降低了企业的质量成本。
进一步地，精炼剂包括30-40wt％Si、1-5wt％Mn、1-5wt％Ce、2-7wt％Mg以及10-20wt％CaO。
本发明还提供一种涡轮壳体的熔炼方法，其包括：取同材质炉料60-80wt％、铬5.4-11wt％以及镍4-8wt％熔融后，加入精炼剂0.5-1.0wt％除渣后，到达要求的出汤温度时快速出汤；精炼剂主要包括Si、Mn、Ce、Mg以及CaO。
随着环保要求的更加严格，发动机排放温度越来越高。作为发动机的关键部位，涡轮增压器壳体的工作温度已经达到950℃以上。普通的材料已经不能满足要求，而高合金耐热钢涡轮增压器壳体可以在1150℃的温度下正常工作。在实际的熔炼过程中，加入了大量的合金元素(一般35％以上)来提高材料的耐高温性能。但这样会使材料的收缩量增大。另外涡轮壳体的结构复杂，壁厚不一。需要从工艺角度，设置较大的浇注系统(加快钢液流动速度)，较多的冒口(对厚壁部位进行补缩)，提高浇注温度(保证产品薄壁位置成型)。这样造成产品在生产过程中的出品率下降，产生大量的同材质炉料。因为钢水浇注时与砂芯，造型材料，涂料等接触，进入了大量气体，同时钢液中夹杂物增多，产品出现渣孔缺陷和气孔缺陷增多。
现有技术中，耐热钢材料中有大量的合金元素存在，造成其黏度增加，为顺利浇注成型，必须提高浇注温度，这样与钢液接触的各种耐火材料会熔化进入，使夹杂物增多，产品浇注后，会在涡轮增压器壳体上产生渣孔缺陷。
此外，现有技术中，同材质的炉料在浇注时与其他材料接触，如覆膜砂砂砂芯，造型材料，各种涂料等，会带入大量的气体，使O2、H2含量增多。如大量使用同材质的炉料，会使整批钢水的O2、H2含量增多，会在涡轮增压器壳体上产生气孔缺陷，产品报废。
必须降低钢液的气体含量，才能降低气孔的缺陷。
采用本发明实施例提供的涡轮壳体的熔炼方法制备得到的涡轮壳体成品率高。既最大化的使用同材质炉料，又能去除夹杂物，且保证O2、H2在比较低的含量。从而解决了炉料大量积压，成本浪费问题。又能保证产品渣孔缺陷和气孔缺陷降低。
在熔炼过程中，渣孔以及气孔形成的主要原因在于钢液中的气体(O2,H2)含量过高，导致最终的产品渣孔、气孔缺陷大，检测结果不合格。
向熔融后的钢液中加入精炼剂，精炼剂中含有Si、Mn、Ce、Mg以及CaO，将部分的气体(O2,H2)去除。达到O2量下降到0.04％以下，H2量下降到0.0015％以下，产品无气孔缺陷产生。
进一步地，在本发明的实施例中，精炼剂包括30-40wt％Si、1-5wt％Mn、1-5wt％Ce、2-7wt％Mg以及10-20wt％CaO。
详细地，在本实施例中，精炼剂包括35wt％Si、3wt％Mn、3wt％Ce、5wt％Mg以及16wt％CaO。
在本实施例中，在涡轮壳体的熔炼方法中，各个原料的含量如下：同材质炉料70wt％、铬8wt％以及镍6wt％，加入所述精炼剂0.75wt％。
可以理解的是，在其他实施例中，各个原料的含量也可以如下：同材质炉料75wt％、铬6wt％以及镍6wt％，加入所述精炼剂0.80wt％。
在本发明的实施例中，上述的铬来源于含铬60-65wt％的合金。
具体地，在熔炼过程中，根据需要补入余量的钢，以及根据计算补入余量的钢。
进一步地，在熔炼过程中，将同材质炉料、铬以及镍等原料加热至1600-1750℃后，再加入精炼剂。通过精炼剂中各组分与液体中的夹杂物，O2、H2发生反应，使液体沸腾，对液体具有搅拌作用，气泡以及夹杂物快速聚集、体积增大，克服液体的界面张力，使气泡以及夹杂物上浮、溢出，达到减少夹杂物，去除气体的作用。
本发明还提供一种涡轮壳体，该涡轮壳体由上述的涡轮壳体的熔炼方法制成。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种涡轮壳体，该涡轮壳体的制备主要包括以下步骤：
取同材质炉料60wt％、铬11wt％以及镍8wt％、以及余量的钢加热至1600℃，加入精炼剂0.5wt％用除渣剂撒在液面上，将表面的液态夹杂物扒除干净后，到达要求的出汤温度时快速出汤。
上述精炼剂包括30wt％Si、1wt％Mn、1wt％Ce、2wt％Mg以及10wt％CaO以及余量的钢。
实施例2
本实施例提供一种涡轮壳体，该涡轮壳体的制备主要包括以下步骤：
取同材质炉料80wt％、铬5.4wt％(铬选自于含铬60wt％的合金)以及镍4wt％、以及余量的钢加热至1750℃，加入精炼剂1.0wt％用除渣剂撒在液面上，将表面的液态夹杂物扒除干净后，到达要求的出汤温度时快速出汤。
上述精炼剂包括40wt％Si、5wt％Mn、5wt％Ce、7wt％Mg以及20wt％CaO以及余量的钢。
实施例3
本实施例提供一种涡轮壳体，该涡轮壳体的制备主要包括以下步骤：
取同材质炉料70wt％、铬8wt％(铬选自于含铬62wt％的合金)以及镍6wt％、以及余量的钢加热至1700℃，加入精炼剂0.8wt％用除渣剂撒在液面上，将表面的液态夹杂物扒除干净后，到达要求的出汤温度时快速出汤。
上述精炼剂包括35wt％Si、3wt％Mn、3wt％Ce、6wt％Mg以及16wt％CaO以及余量的钢。
实施例4
本实施例提供一种涡轮壳体，该涡轮壳体的制备主要包括以下步骤：
取同材质炉料75wt％、铬7wt％(铬选自于含铬63wt％的合金)以及镍5wt％、以及余量的钢加热至1700℃，加入精炼剂0.9wt％用除渣剂撒在液面上，将表面的液态夹杂物扒除干净后，到达要求的出汤温度时快速出汤。
上述精炼剂包括35wt％Si、2wt％Mn、2wt％Ce、3wt％Mg以及15wt％CaO以及余量的钢。
实施例5
本实施例提供一种涡轮壳体，该涡轮壳体的制备主要包括以下步骤：
取同材质炉料65wt％、铬9.6wt％以及镍7wt％加热至1700℃，加入精炼剂0.6wt％除渣后出汤。其中，精炼剂主要包括Si、Mn、Ce、Mg以及CaO。
实施例6
本实施例提供一种涡轮壳体，该涡轮壳体的制备主要包括以下步骤：
取同材质炉料66wt％、铬10wt％(铬选自于含铬62wt％的合金)以及镍6.5wt％、以及余量的钢加热至1700℃，加入精炼剂0.65wt％用除渣剂撒在液面上，将表面的液态夹杂物扒除干净后，出汤。
上述精炼剂包括32wt％Si、3wt％Mn、3wt％Ce、6wt％Mg以及16wt％CaO以及余量的钢。
实施例7
本实施例提供一种涡轮壳体，该涡轮壳体的制备主要包括以下步骤：
取同材质炉料66wt％、铬7.6wt％(铬选自于含铬62wt％的合金)以及镍6.5wt％、以及余量的钢加热至1700℃，加入精炼剂0.7wt％用除渣剂撒在液面上，将表面的液态夹杂物扒除干净后，出汤。
上述精炼剂包括32wt％Si、3wt％Mn、3wt％Ce、6wt％Mg以及16wt％CaO以及余量的钢。
实施例8
本实施例提供一种涡轮壳体，该涡轮壳体的制备主要包括以下步骤：
取同材质炉料60wt％、铬10wt％(铬选自于含铬65wt％的合金)以及镍8wt％、以及余量的钢加热至1750℃，加入精炼剂0.9wt％用除渣剂撒在液面上，将表面的液态夹杂物扒除干净后，出汤。
上述精炼剂包括36wt％Si、2wt％Mn、3wt％Ce、5wt％Mg以及18wt％CaO以及余量的钢。
试验例1
图1-图7为实施例1提供的涡轮壳体不同部位、不同角度的X射线探伤扫描图。
从图1-图7可以看出：采用X射线探伤扫描实施例1提供的涡轮壳体，涡轮壳体内几乎没有气孔与渣孔。
说明实施例1采用同材质炉料60wt％能够制出气孔与渣孔缺陷少的涡轮壳体。解决了现有技术中只能加入同材质炉料小于60wt％，加入过多同材质炉料会导致气孔与渣孔大、不良率高的问题。
此外，发明人对实施例2-实施例8提供的涡轮壳体进行X射线探伤扫描，发现各个涡轮壳体内几乎没有气孔与渣孔。
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 (10)

1.一种熔炼方法，其特征在于，包括：取同材质炉料60-80wt％、铬5.4-11wt％以及镍4-8wt％熔融后，加入精炼剂0.5-1.0wt％除渣后，出汤；
所述精炼剂主要包括Si、Mn、Ce、Mg以及CaO。
2.根据权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述精炼剂包括30-40wt％Si、1-5wt％Mn、1-5wt％Ce、2-7wt％Mg以及10-20wt％CaO。
3.一种涡轮壳体的熔炼方法，其特征在于，包括：取同材质炉料60-80wt％、铬5.4-11wt％以及镍4-8wt％熔融后，加入精炼剂0.5-1.0wt％除渣后出汤；
所述精炼剂主要包括Si、Mn、Ce、Mg以及CaO。
4.根据权利要求3所述的涡轮壳体的熔炼方法，其特征在于，所述同材质炉料70wt％、所述铬8wt％以及所述镍6wt％，加入所述精炼剂0.75wt％。
5.根据权利要求3所述的涡轮壳体的熔炼方法，其特征在于，所述同材质炉料75wt％、所述铬6wt％以及所述镍6wt％，加入所述精炼剂0.80wt％。
6.根据权利要求3所述的涡轮壳体的熔炼方法，其特征在于，所述精炼剂包括30-40wt％Si、1-5wt％Mn、1-5wt％Ce、2-7wt％Mg以及10-20wt％CaO。
7.根据权利要求3所述的涡轮壳体的熔炼方法，其特征在于，所述精炼剂包括35wt％Si、3wt％Mn、3wt％Ce、5wt％Mg以及16wt％CaO。
8.根据权利要求3所述的涡轮壳体的熔炼方法，其特征在于，所述铬的来源于含铬60-65wt％的合金。
9.根据权利要求3所述的涡轮壳体的熔炼方法，其特征在于，将所述同材质炉料、所述铬以及所述镍加热至1600-1750℃后，再加入所述精炼剂。
10.一种涡轮壳体，其特征在于，所述涡轮壳体由权利要求3-9任一项所述的涡轮壳体的熔炼方法制成。
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