CN110373598B - 一种合金铸钢熔炼工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合金铸钢熔炼工艺，它属于熔炼领域，再加入氮化锰时采用的是分批次加入，从而保证其溶解度，在冶炼中氮化锰是最后加入到合金熔液中，并迅速熔化和搅拌均匀、浇注。由于时间比较短，钢液中溶解的氮来不及溢出而被滞留在钢液中，从而得到高含氮量的高氮钢。

Description

一种合金铸钢熔炼工艺
技术领域
本发明涉及熔炼领域，具体涉及一种合金铸钢熔炼工艺。
背景技术
涡轮发动机中的零件由于其性能较高，因此对其材料提出了严格的要求，众所周知，材料中氮元素能够促成钢中奥氏体元素的形成，因此在含氮合金中作为有益元素加入可以显著提高钢的力学性能和耐腐蚀性能。所以氮可以节省昂贵的镍，具有非常广阔的发展前景。但是制约含氮合金应用的重要因素是合金的冶炼问题。
传统的冶炼含氮合金一般在电弧炉或中频感应炉或加压电渣重熔等方法完成。其冶炼技术难度大，工艺复杂，合金中杂质含量高，含氮量难控制，一般在0.1％～0.4％，很难满足高质量的合金标准。
已知公开专利CN102400029A公开了一种合金铸钢熔炼工艺，并提出了[1.4785]合金的冶炼方法，但是该方法必须要求在真空条件下进行(其原因是由于氮含量越高会引起合金溶液沸腾，而沸腾不仅危险而且会使外界空气与合金溶液接触，造成氧化等弊端)，且需要不断精炼才能冶炼成功，冶炼过程仅仅真空环境的制作成本就占用了2/3，这给企业造成严重的负担。
有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明结合相关领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，设计制造了一种合金铸钢熔炼工艺，来克服上述缺陷。
发明内容
对于现有技术中所存在的问题，本发明提供的一种合金铸钢熔炼工艺，无需真空环境，降低了生产成本，并能够提高含氮量，降低冶炼难度。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为一种合金铸钢熔炼工艺，包括以下步骤：
(1)先加碳铺底，再加入：纯铁、金属铬、金属钼和金属镍；
(2)待其全部融化后，先加入一半量的氮化锰，再加入铌条、电解锰、纯镍；
(3)融化过程中，再加入另一半的氮化锰，并用除渣剂覆盖至完全融化。
(4)接着进行升温熔化，熔化温度为1400℃～1550℃；
(5)待各合金元素熔化以后，开始对合金加料仓内底部和顶部充氩气，进行冶炼气体保护；
(6)最后进行搅拌处理，搅拌时间为3～5分钟，待搅拌完成后，最后进行浇铸。
作为优选的技术方案，所述合金为1.4785合金。
作为优选的技术方案，所述步骤(1)中的碳优选用铝箔纸包好放入冶炼炉内。出于成本考虑铝箔最经济，铜箔中的铜一般为有害元素，同样面积的包裹铝最少，同时铝有脱氧作用，并且质量很少不会影响成分，又有一定的耐温性和强度。
氮在【1.4785】合金中是要用氮化锰，坚决不要用氮化铬，因为氮化铬会造成不稳定现象，且不易与其他元素结合。氮化锰的熔点在1200℃，随着熔炼温度的升高，氮在钢中的溶解度下降并造成合金溶液沸腾。因此再加入氮化锰时采用的是分批次加入，从而保证其溶解度，第二批氮化锰是后加入到合金熔液中，并用除渣剂覆盖，避免其沸腾，合金溶液迅速熔化和搅拌均匀、浇注。由于时间比较短，钢液中溶解的氮来不及溢出而被滞留在钢液中，从而得到高含氮量的高氮钢。
特别是【1.4785】合金，加入20％～22％以上的铬和9.5％～11.5％的锰都能显著提高氮在合金中的溶解度。随着合金中：钼，0.75％～1.25％，钒，0.75％～1％，铌，1％～1.2％的加入，更加进一步增强氮在钢中的溶解度。而合金中的：碳，镍，硅，等元素在冶炼中应进行严格的控制，配料计算时应取下限为好。因为碳，镍，硅等元素是阻碍氮在钢中的溶解度的元素，所以要进行严格控制。
有益之处
本发明可以通过对氮化锰加入时间以及加入量的控制有效进一步提高合金中氮的含量，而且成本降低了近两倍，实现了大气环境下的熔炼，在后面利用除渣剂覆盖在合金溶液上面避免了其沸腾与外界空气的接触，利用两道惰性气体彻底隔绝了空气，从而进一步降低熔炼时间，提高生产效率，降低冶炼的难度。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面对本发明作进一步的说明。
实施例一：【1.4785】合金，该合金化学成分要求是：
元素名称 C SI Mn F S Cr Mo Ni V Nb N
成分含量 0.57-0.65 ≤0.25 9.5-11.5 ≤0.05 ≤0.025 20-22 0.75-1.25 ≤1.5 0.75-1.0 1.0-1.2 0.4-0.6
配料成分 0.6 0.21 10 0 0 20.5 0.8 1.1 0.8 1 0.5
(1)先加碳铺底，再加入：纯铁、金属铬、金属钼和金属镍；
(2)待其全部融化后，先加入一半量的氮化锰，再加入铌条、电解锰、纯镍以及范围之内的硅、钒；
(3)融化过程中，再加入另一半的氮化锰，并用除渣剂覆盖至完全融化。
(4)接着进行升温熔化，熔化温度为1500℃；
(5)待各合金元素熔化以后，开始对合金加料仓内底部和项部充氩气，进行冶炼气体保护；
(6)最后进行搅拌处理，搅拌时间为3～5分钟，待搅拌完成后，最后进行浇铸。
实施例二：【1.4785】合金，该合金化学成分要求是：
元素名称 C SI Mn F S Cr Mo Ni V Nb N
成分含量 0.57-0.65 ≤0.25 9.5-11.5 ≤0.05 ≤0.025 20-22 0.75-1.25 ≤1.5 0.75-1.0 1.0-1.2 0.4-0.6
配料成分 0.58 0.25 10 0 0 20 0.8 1.2 0.9 1 0.55
(1)先加碳铺底，再加入：纯铁、金属铬、金属钼和金属镍；
(2)待其全部融化后，先加入一半量的氮化锰，再加入铌条、电解锰、纯镍以及范围之内的硅、钒；
(3)融化过程中，再加入另一半的氮化锰，并用除渣剂覆盖至完全融化。
(4)接着进行升温熔化，熔化温度为1520℃；
(5)待各合金元素熔化以后，开始对合金加料仓内底部和项部充氩气，进行冶炼气体保护；
(6)最后进行搅拌处理，搅拌时间为3～5分钟，待搅拌完成后，最后进行浇铸。
应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种合金铸钢熔炼工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)先加碳铺底，再加入：纯铁、金属铬、金属钼和金属镍；
(2)待其全部融化后，先加入一半量的氮化锰，再加入铌条、电解锰、纯镍；
(3)融化过程中，再加入另一半的氮化锰，并用除渣剂覆盖至完全融化；
(4)接着进行升温熔化，熔化温度为1400℃～1550℃；
(5)待各合金元素熔化以后，开始对合金加料仓内底部和顶部充氩气，进行冶炼气体保护；
(6)最后进行搅拌处理，搅拌时间为3～5分钟，待搅拌完成后，最后进行浇铸，整个熔炼工艺无需进行精炼。
2.根据权利要求1所述的一种合金铸钢熔炼工艺，其特征在于：所述合金铸钢为1.4785合金。
3.根据权利要求1所述的一种合金铸钢熔炼工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的碳用铝箔纸包好放入冶炼炉内。
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