CN110564975B - 一种粉末冶金用母合金铸锭的真空自耗冶炼工艺 - Google Patents
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Abstract
一种粉末冶金用母合金铸锭的真空自耗冶炼工艺，包括以下步骤：步骤1，起弧后电流预热电极，然后缓慢增加电流逐渐形成熔池，即经过1‑5min低于0.8kA电流、22.0‑22.8V电压预热后，逐步将电流增加到1.8‑2.8kA，电压增加到23.2‑24.0V，保温2‑3min，逐渐形成稳定熔池；步骤2，在步骤1形成熔池后，采用保持电流1.8‑2.8kA，电压23.2‑24.0V的工艺实现电极缓慢熔炼；步骤3，在1‑4min内将电流降低到0.6‑1.2kA，电压降低到22.2‑22.8V，实现快速降低熔速，然后在电流0.4‑0.6kA、电压18.8‑22.2V的条件下保温5‑8min，实现缓慢降低熔池深度；该发明能够改善真空感应浇注铸锭内部缩孔问题，提高铸锭的成分均匀性，降低杂质元素含量，得到更优质的母合金铸锭。
Description
技术领域
本发明属于高温合金冶炼技术领域，具体涉及一种粉末冶金用母合金铸锭的真空自耗冶炼工艺。
背景技术
粉末高温合金被广泛用于航空发动机高温高压涡轮盘中，该类材料具有更均匀的晶粒组织，能在更高温度下长期稳定的工作。由于其合计化程度较高，通过传统镦拔变形的方式成型难度较大，因此，粉末盘一般通过母合金铸锭制粉、烧结来制备。在粉末冶金领域母合金作为半成品，其夹杂物含量和成分均匀性对成品棒材的性能影响较大。
目前国内粉末冶金用母合金铸锭的生产工艺一般为真空感应熔炼直接浇注。该工艺生产的母合金铸锭，由于凝固速度较快，在铸锭中不可避免的形成较多的缩孔和夹杂物，长期存在铸锭的成分均匀性较差，夹杂物数量较多的问题。
本发明通过将真空感应浇注的铸锭，在真空自耗熔炼炉上进行二次重熔的方式，制备出更加优质的母合金铸锭。经过该工艺生产的铸锭合金内部组织致密，成分均匀性大幅提高，同时铸锭中的杂质元素含量明显降低，大大提高了铸锭的纯净度。
发明内容
为可否上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种粉末冶金用母合金铸锭的真空自耗熔炼工艺，通过对传统真空感应熔炼浇注的母合金铸锭二次重熔，得到内部无缩孔、成分更均匀、杂质含量更低的母合金铸锭。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种粉末冶金用母合金铸锭的真空自耗冶炼工艺，真空感应熔炼铸锭规格为Φ65-70mm，真空自耗二次重熔后成品铸锭规格Φ90mm，重熔工艺具体包括以下步骤：
步骤1，起弧阶段
采用0.4-0.8kA的电流，电压22.0-22.8V的工艺进行起弧，保温1-5min；待电极预热后逐步增加电流至熔炼电流1.8-2.8kA，增加电压至23.2-24.0V，保温时间2-3min，逐渐形成稳定熔池；
步骤2，稳态阶段
保持电流1.8-2.8kA，电压23.2-24.0V的工艺缓慢熔炼铸锭，通过调整电流值控制熔速在1.0-1.5kg/min之间；
步骤3，热封顶阶段
首先快速降低电流和电压，具体为在1-4min内将电流降至0.6-1.2kA，电压降至22.2-22.8V；然后采用电流0.4-0.6kA、低电压18.8-22.2V的工艺保温5-8min，达到预留重量后断电，结束熔炼，冷却30min后出炉。
将真空感应浇注铸锭进行二次重熔，通过示例的参数匹配，保证二次重熔过程的稳定性。
所述步骤3中热封顶阶段，其热封顶起始重量5-8kg，结束重量1-2kg。
本发明的有益效果是：
粉末冶金用母合金铸锭一般通过真空感应熔炼浇注，钢液在锭模中自然凝固形成。由于凝固过程中热效应不均匀且散热较快，在铸锭的心部易形成缩孔和裂纹，制粉过程有断裂的风险；浇注过程中钢液凝固较快，造成铸锭内部夹杂物含量较高。将真空感应浇注铸锭进行二次重熔，通过本发明的工艺参数的匹配，保证二次重熔过程的稳定性。
对真空感应铸锭进行真空自耗重熔，能有效的解决铸锭内部缩孔和裂纹问题，得到更为致密的组织，同时整个熔炼是在高真空氛围下缓慢凝固形成，能大幅度减少成品铸锭中的杂质元素含量，提高铸锭的成分均匀性。
本发明主要通过对真空感应铸锭进行二次重熔，真空自耗重熔时采用起弧+稳态+热封顶三阶段熔炼保证铸锭质量。通过本发明生产的母合金铸锭成功解决了内部缩孔问题，降低了制粉开裂的风险，提高了铸锭的成分均匀性，降低了杂质元素含量，得到更加优质的母合金。本发明的优点具体体现在以下几方面：
1）本发明提供了一种改善粉末冶金用母合金铸锭质量的方法，解决了母合金铸锭长期存在的问题；
2）采用本发明的工艺得到的真空自耗铸锭内部组织致密，无缩孔和裂纹；
3）采用本发明的工艺生产的铸锭成分均匀性更好，杂质元素含量更低。
附图说明
图1a为采用本发明获得的真空自耗重熔后的FGH4097合金铸锭外观形貌图一。
图1b为采用本发明获得的真空自耗重熔后的FGH4097合金铸锭外观形貌图二。
图2为采用本发明工艺生产的Φ90mm锭型FGH4097铸锭纵剖低倍组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例结合不同牌号的三种粉末冶金用母合金FGH4097、FGH4096、GH4720Li来描述本发明的真空自耗熔炼工艺的可行性。
实施例1
FGH4097真空自耗熔炼，电极规格Φ65mm，坩埚规格Φ90mm，
步骤1，起弧阶段
第一步：采用电流0.6kA，电压22.3V的工艺起弧，保温时间2min；
第二步：待电极预热后，逐步增加电流至2.2kA，电压23.2V，时间3min；
步骤2，稳态阶段
保持电流2.2kA，电压23.2V，缓慢熔炼铸锭；该工艺参数下熔速为1.3kg/min；
步骤3，热封顶阶段：
第一步：3min内快速降低电流和电压，电流1.2kA，电压22.6V；
第二步：采用电流0.6kA，电压18.8V工艺，保温6min，达到预留重量后断电，结束熔炼，冷却30min后出炉。
热封顶起始重量6kg，结束重量1kg。
表1为经过真空感应熔炼浇注的原始态FGH4097母合金铸锭成分，表2为经过真空自耗二次重熔后的FGH4097铸锭成分，可以看出铸锭头、中、尾部的主元素偏差降低，改善了合金的成分均匀性。同时，杂质元素S、O、N含量大幅降低，提高了合金的纯净度。
实施例2
FGH4096真空自耗熔炼，电极规格Φ68mm，坩埚规格Φ90mm，
步骤1，起弧阶段
第一步：采用电流0.4kA，电压22.4V的工艺起弧，保温时间5min；
第二步：待电极预热后，逐步增加电流至1.8kA，电压23.6V，时间3min；
步骤2，稳态阶段
保持电流1.8kA，电压23.6V，缓慢熔炼铸锭；该工艺参数下熔速为1.0kg/min；
步骤3，热封顶阶段
第一步：2min（1min）内快速降低电流和电压，具体为：电流0.9kA，电压22.2V；
第二步：采用电流0.5kA，电压20.0V的工艺，保温5min，达到预留重量后断电，结束熔炼，冷却30min后出炉。
热封顶起始重量6.5kg，结束重量1.5kg。
表1为经过真空感应熔炼浇注的原始态FGH4096母合金铸锭成分，表2为经过真空自耗二次重熔后的FGH4096铸锭成分，可以看出铸锭头、中、尾部的主元素偏差降低，改善了合金的成分均匀性。同时，杂质元素S、O、N含量大幅降低，提高了合金的纯净度。
实施例3
GH4720Li真空自耗熔炼，电极规格Φ70mm，坩埚规格Φ90mm，
步骤1，起弧阶段
第一步：采用电流0.8kA，电压22.8V的工艺起弧，保温时间1min；
第二步：待电极预热后，逐步增加电流至电流2.8kA，电压24.0V，时间3min；
步骤2，稳态阶段,
保持电流2.8kA，电压24.0V，缓慢熔炼铸锭；该工艺参数下熔速为1.5kg/min；
步骤3，热封顶阶段
第一步：4min内快速降低电流和电压，电流0.6kA，电压22.8V；
第二步：采用电流0.5kA，电压22.2V的工艺，保温8min，达到预留重量后断电，结束熔炼，冷却30min后出炉。
热封顶起始重量8kg，结束重量2kg。
表1为经过真空感应熔炼浇注的原始态GH4720Li母合金铸锭成分，表2为经过真空自耗二次重熔后的GH4720Li铸锭成分，可以看出铸锭头、中、尾部的主元素偏差降低，改善了合金的成分均匀性。同时，杂质元素S、O、N含量大幅降低，提高了合金的纯净度。
参见图1a～b，采用本发明工艺生产的Φ90mm锭型FGH4097铸锭表面光洁，无明显气孔、夹渣和裂纹等缺陷。
参见图2，采用本发明工艺生产的Φ90mm锭型FGH4097铸锭纵剖低倍组织显示经过二次重熔后铸锭内部致密，无缩孔和裂纹。
Claims (5)
1.一种粉末冶金用高温合金母合金铸锭的真空自耗冶炼工艺，真空感应熔炼铸锭规格为Φ65-70mm，真空自耗二次重熔后成品铸锭规格Φ90mm，重熔工艺具体包括以下步骤：
步骤1，起弧阶段
采用低于0.8kA的电流，电压22.0-22.8V的工艺进行起弧，保温1-5min；待电极预热后逐步增加电流至熔炼电流1.8-2.8kA，增加电压至23.2-24.0V，保温2-3min，逐渐形成稳定熔池；
步骤2，稳态阶段
保持电流1.8-2.8kA，电压23.2-24.0V的工艺缓慢熔炼铸锭，通过调整电流值控制熔速在1.0-1.5kg/min之间；
步骤3，热封顶阶段
首先快速降低电流和电压，具体为：在1-4min内将电流降至0.6-1.2kA，电压降至22.2-22.8V；然后采用电流0.4-0.6kA、低电压18.8-22.2V的工艺保温5-8min，达到预留重量后断电，结束熔炼，冷却30min后出炉。
2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金用高温合金母合金铸锭的真空自耗冶炼工艺，其特征在于，所述步骤3中热封顶阶段，其热封顶起始重量5-8kg，结束重量1-2kg。
3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金用高温合金母合金铸锭的真空自耗冶炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，起弧阶段
第一步：采用电流0.6kA，电压22.3V的工艺起弧，保温时间2min；
第二步：待电极预热后，逐步增加电流至2.2kA，电压23.2V，时间3min；
步骤2，稳态阶段
保持电流2.2kA，电压23.2V，缓慢熔炼铸锭；该工艺参数下熔速为1.3kg/min；
步骤3，热封顶阶段：
第一步：3min内快速降低电流和电压，电流1.2kA，电压22.6V；
第二步：采用电流0.6kA，电压18.8V工艺，保温6min，达到预留重量后断电，结束熔炼，冷却30min后出炉。
4.根据权利要求1所述的一种粉末冶金用高温合金母合金铸锭的真空自耗冶炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，起弧阶段
第一步：采用电流0.4kA，电压22.4V的工艺起弧，保温时间5min；
第二步：待电极预热后，逐步增加电流至1.8kA，电压23.6V，时间3min；
步骤2，稳态阶段
保持电流1.8kA，电压23.6V，缓慢熔炼铸锭；该工艺参数下熔速为1.0kg/min；
步骤3，热封顶阶段
第一步：2min（1min）内快速降低电流和电压，具体为：电流0.9kA，电压22.2V；
第二步：采用电流0.5kA，电压20.0V的工艺，保温5min，达到预留重量后断电，结束熔炼，冷却30min后出炉。
5.根据权利要求1所述的一种粉末冶金用高温合金母合金铸锭的真空自耗冶炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，起弧阶段
第一步：采用电流0.8kA，电压22.8V的工艺起弧，保温时间1min；
第二步：待电极预热后，逐步增加电流至电流2.8kA，电压24.0V，时间3min；
步骤2，稳态阶段,
保持电流2.8kA，电压24.0V，缓慢熔炼铸锭；该工艺参数下熔速为1.5kg/min；
步骤3，热封顶阶段
第一步：4min内快速降低电流和电压，电流0.6kA，电压22.8V；
第二步：采用电流0.5kA，电压22.2V的工艺，保温8min，达到预留重量后断电，结束熔炼，冷却30min后出炉。
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| CN112725632A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-30 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种钛合金铸锭起弧建立熔池的方法 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104308167A (zh) * | 2014-09-25 | 2015-01-28 | 西安欧中材料科技有限公司 | 一种in718合金球形粉末的制备方法 |
| CN106636707A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-10 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种镍基高温合金GH4720Li的冶炼工艺 |
| CN108866271A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-11-23 | 中国原子能科学研究院 | 一种高硅含钛奥氏体不锈钢材质管坯的制造方法 |
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| CN104308167A (zh) * | 2014-09-25 | 2015-01-28 | 西安欧中材料科技有限公司 | 一种in718合金球形粉末的制备方法 |
| CN106636707A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-10 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种镍基高温合金GH4720Li的冶炼工艺 |
| CN108866271A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-11-23 | 中国原子能科学研究院 | 一种高硅含钛奥氏体不锈钢材质管坯的制造方法 |
| CN109402428A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-03-01 | 北京科技大学 | 一种高纯净度粉末冶金高温合金母合金的制备方法 |
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