CN112831676A - 一种冶炼高铌gh4169合金的真空熔炼控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，包括以下步骤：A、再生料预处理；B、配料；C、投料熔化；D、真空精炼；E、补料调节；F、浇注。本发明能够改进现有技术的不足，在有效提高GH4169合金中铌的均匀性的同时，降低O,N等有害元素含量。

Description

一种冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法
技术领域
本发明涉及合金材料制备技术领域，尤其是一种冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法。
背景技术
GH4169合金是一种镍基变形高温合金，被广泛用在涡轮盘、涡轮轴、压气机叶片等发动机核心部件。铌元素作为GH4169合金中强化项γ"相的主要形成元素，对GH4169合金的综合性能有很大的意义，由于实际使用需要，需将合金的铌含量提高到5.4％以上，铌含量的提高造成了该合金中固氮元素Cr,Nb的总含量达到了23％。而O,N等痕量元素对合金的塑性及可锻均无益处，因此如何去除GH4169合金中的O,N元素成为了本领域研究的热点之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，能够解决现有技术的不足，在有效提高GH4169合金中铌的均匀性的同时，降低O,N等有害元素含量。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，包括以下步骤：
A、再生料预处理；
将GH4169合金再生料进行粉碎、清洗，待用；
B、配料；
配置冶炼原料，冶炼原料的化学成分包括，
50～55wt％的Ni、17～21wt％的Cr、5.3～5.5wt％的Nb、3～3.3wt％的Mo、0.75～1.15wt％的Ti、0.3～0.5wt％的Co、0.3～0.4wt％的Al、0.02～0.05wt％的C，余量为Fe；
再生料与冶炼原料的配料比范围为1:1～4:1；
C、投料熔化；
真空度控制在小于5Pa，首先投入全部再生料，然后依次投入Ni、Mo、Fe，等待全部熔化后投入Cr和Nb；
D、真空精炼；
真空度控制在小于1Pa，温度控制在1500℃～1540℃，每隔20min搅拌10min，精炼60min之后进行脱氧操作，加入C、Ti、Co和Al；
E、补料调节；
向钢液中补料，使其元素含量符合GH4169合金的要求；
F、浇注；
通入氩气破真空，然后进行浇注。
作为优选，步骤A中，使用粉碎清洗一体机对GH4169合金再生料进行粉碎、清洗。
作为优选，所述粉碎清洗一体机包括壳体，壳体内安装有两个相互滚动咬合的粉碎辊，粉碎辊的轴心设置有供水管，粉碎辊的表面设置有与供水管相连接的喷射孔，壳体内平行安装有上旋切刀具和下旋切刀具，上旋切刀具和下旋切刀具分别通过独立的潜水电机驱动，上旋切刀具和下旋切刀具位于粉碎辊的下方，壳体侧壁安装有排水流量调节阀，壳体底部安装有出料口。
作为优选，所述粉碎辊上均匀设置有若干个辗轧头，喷射孔的喷射方向朝向距离其最近的辗轧头，距离喷射孔最近的辗轧头的侧面设置有沿辗轧头轴向的导流槽，导流槽朝向喷射孔。
作为优选，所述导流槽的两端分别固定有塞头，塞头表面设置有导流斜面部。
作为优选，所述上旋切刀具和下旋切刀具的间距为2～8cm，上旋切刀具和下旋切刀具的旋转方向相反。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过对再生料进行粉碎清洗，同时添加50％-80％的GH4169屑料再生料和20％-50％的全新金属料进行真空冶炼，大大的降低了真空感应全熔后的N含量，为后期精炼期的脱氮提供了好的条件。高真空度下进行熔化操作更有利于脱除N元素。通过采用C和Al同时加入，Al的加入使局部发生了放热反应，使该局部的温度为1800℃以上，促进了碳氧反应，大大降低了O元素。为了提高再生料的清洗效果，本申请专门设计了用于再生料粉碎和清洗的粉碎清洗一体机。通过设置粉碎辊和旋切刀具的两级粉碎机构，可以实现对于再生料的快速粉碎。在粉碎再生料的同时利用喷射孔喷射的高速水流对再生料进行冲洗，然后被粉碎辊粉碎后的再生料下落至粉碎清洗一体机底部，粉碎清洗一体机底部存储有通过喷射孔喷出的清洗用水，在两个旋切刀具的旋转搅拌下，再生料在水中进行二次粉碎和清洗。喷射孔喷出的水流经过辗轧头反射，可以在辗轧头周围形成均匀的水体散射状态，从而利用辗轧头对再生料进行辗轧时对辗轧区域进行充分的冲洗。导流槽两端的塞头可以便于水流流出导流槽。
附图说明
图1是本发明中粉碎清洗一体机的结构图。
图2是本发明中辗轧头的结构图。
图中：1、壳体；2、粉碎辊；3、供水管；4、喷射孔；5、上旋切刀具；6、下旋切刀具；7、潜水电机；8、排水流量调节阀；9、出料口；10、辗轧头；11、导流槽；12、塞头；13、导流斜面部。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
实施例1
一种冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，包括以下步骤：
A、再生料预处理；
将GH4169合金再生料进行粉碎、清洗，待用；
B、配料；
配置冶炼原料，冶炼原料的化学成分包括，
51wt％的Ni、19wt％的Cr、5.45wt％的Nb、3.1wt％的Mo、0.88wt％的Ti、0.3wt％的Co、0.3wt％的Al、0.03wt％的C，余量为Fe；
再生料与冶炼原料的配料比范围为1:1；
C、投料熔化；
真空度控制在小于5Pa，首先投入全部再生料，然后依次投入Ni、Mo、Fe，等待全部熔化后投入Cr和Nb；
D、真空精炼；
真空度控制在小于1Pa，温度控制在1510℃，每隔20min搅拌10min，精炼60min之后进行脱氧操作，加入C、Ti、Co和Al；
E、补料调节；
向钢液中补料，使其元素含量符合GH4169合金的要求；
F、浇注；
通入氩气破真空，然后进行浇注。
实施例2
一种冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，包括以下步骤：
A、再生料预处理；
将GH4169合金再生料进行粉碎、清洗，待用；
B、配料；
配置冶炼原料，冶炼原料的化学成分包括，
55wt％的Ni、17wt％的Cr、5.45wt％的Nb、3.3wt％的Mo、1wt％的Ti、0.35wt％的Co、0.4wt％的Al、0.04wt％的C，余量为Fe；
再生料与冶炼原料的配料比范围为2:1；
C、投料熔化；
真空度控制在小于5Pa，首先投入全部再生料，然后依次投入Ni、Mo、Fe，等待全部熔化后投入Cr和Nb；
D、真空精炼；
真空度控制在小于1Pa，温度控制在1515℃，每隔20min搅拌10min，精炼60min之后进行脱氧操作，加入C、Ti、Co和Al；
E、补料调节；
向钢液中补料，使其元素含量符合GH4169合金的要求；
F、浇注；
通入氩气破真空，然后进行浇注。
实施例3
一种冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，包括以下步骤：
A、再生料预处理；
将GH4169合金再生料进行粉碎、清洗，待用；
B、配料；
配置冶炼原料，冶炼原料的化学成分包括，
54wt％的Ni、20wt％的Cr、5.45wt％的Nb、3.2wt％的Mo、0.75wt％的Ti、0.3wt％的Co、0.4wt％的Al、0.45wt％的C，余量为Fe；
再生料与冶炼原料的配料比范围为4:1；
C、投料熔化；
真空度控制在小于5Pa，首先投入全部再生料，然后依次投入Ni、Mo、Fe，等待全部熔化后投入Cr和Nb；
D、真空精炼；
真空度控制在小于1Pa，温度控制在1530℃，每隔20min搅拌10min，精炼60min之后进行脱氧操作，加入C、Ti、Co和Al；
E、补料调节；
向钢液中补料，使其元素含量符合GH4169合金的要求；
F、浇注；
通入氩气破真空，然后进行浇注。
下表为三个实施例的不同阶段有害元素含量对比：
Figure BDA0002868465640000071
下表为三个实施例铌收得率对比：
实施例1 实施例2 实施例3
加入量 5.45 5.45 5.45
成品电极成分 5.41 5.42 5.42
铌收得率 99.3％ 99.4％ 99.4％
步骤A中，使用粉碎清洗一体机对GH4169合金再生料进行粉碎、清洗。
参照图1-2，所述粉碎清洗一体机包括壳体1，壳体1内安装有两个相互滚动咬合的粉碎辊2，粉碎辊2的轴心设置有供水管3，粉碎辊2的表面设置有与供水管3相连接的喷射孔4，壳体1内平行安装有上旋切刀具5和下旋切刀具6，上旋切刀具5和下旋切刀具6分别通过独立的潜水电机7驱动，上旋切刀具5和下旋切刀具6位于粉碎辊2的下方，壳体1侧壁安装有排水流量调节阀8，壳体1底部安装有出料口9。所述粉碎辊2上均匀设置有若干个辗轧头10，喷射孔4的喷射方向朝向距离其最近的辗轧头10，距离喷射孔4最近的辗轧头10的侧面设置有沿辗轧头10轴向的导流槽11，导流槽11朝向喷射孔4。所述导流槽11的两端分别固定有塞头12，塞头12表面设置有导流斜面部13。所述上旋切刀具5和下旋切刀具6的间距为2～8cm，上旋切刀具5和下旋切刀具6的旋转方向相反。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，其特征在于包括以下步骤：
A、再生料预处理；
将GH4169合金再生料进行粉碎、清洗，待用；
B、配料；
配置冶炼原料，冶炼原料的化学成分包括，
50～55wt%的Ni、17～21wt%的Cr、5.3～5.5wt%的Nb、3～3.3wt%的Mo、0.75～1.15wt%的Ti、0.3～0.5wt%的Co、0.3～0.4wt%的Al、0.02～0.05wt%的C，余量为Fe；
再生料与冶炼原料的配料比范围为1:1～4:1；
C、投料熔化；
真空度控制在小于5Pa，首先投入全部再生料，然后依次投入Ni、Mo、Fe，等待全部熔化后投入Cr和Nb；
D、真空精炼；
真空度控制在小于1Pa，温度控制在1500℃～1540℃，每隔20min搅拌10min，精炼60min之后进行脱氧操作，加入C、Ti、Co和Al；
E、补料调节；
向钢液中补料，使其元素含量符合GH4169合金的要求；
F、浇注；
通入氩气破真空，然后进行浇注。
2.根据权利要求1所述的冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，其特征在于：步骤A中，使用粉碎清洗一体机对GH4169合金再生料进行粉碎、清洗。
3.根据权利要求2所述的冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，其特征在于：所述粉碎清洗一体机包括壳体（1），壳体（1）内安装有两个相互滚动咬合的粉碎辊（2），粉碎辊（2）的轴心设置有供水管（3），粉碎辊（2）的表面设置有与供水管（3）相连接的喷射孔（4），壳体（1）内平行安装有上旋切刀具（5）和下旋切刀具（6），上旋切刀具（5）和下旋切刀具（6）分别通过独立的潜水电机（7）驱动，上旋切刀具（5）和下旋切刀具（6）位于粉碎辊（2）的下方，壳体（1）侧壁安装有排水流量调节阀（8），壳体（1）底部安装有出料口（9）。
4.根据权利要求3所述的冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，其特征在于：所述粉碎辊（2）上均匀设置有若干个辗轧头（10），喷射孔（4）的喷射方向朝向距离其最近的辗轧头（10），距离喷射孔（4）最近的辗轧头（10）的侧面设置有沿辗轧头（10）轴向的导流槽（11），导流槽（11）朝向喷射孔（4）。
5.根据权利要求4所述的冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，其特征在于：所述导流槽（11）的两端分别固定有塞头（12），塞头（12）表面设置有导流斜面部（13）。
6.根据权利要求3所述的冶炼高铌GH4169合金的真空熔炼控制方法，其特征在于：所述上旋切刀具（5）和下旋切刀具（6）的间距为2～8cm，上旋切刀具（5）和下旋切刀具（6）的旋转方向相反。
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