CN114192542B - 一种高温合金屑状返回料破碎处理方法 - Google Patents

一种高温合金屑状返回料破碎处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高温合金屑状返回料破碎处理方法，包括如下步骤：（1）将屑状返回料充分展开后使用流动水冲洗；（2）冲洗后的屑状返回料放入热处理炉内抽真空，当炉内真空度达到0.005~0.01MPa时，设定温度为80~120℃，设定升温速率为10~15℃/min，达到设定温度后保温20~30min；（3）向热处理炉内充入氮气，当真空度达到0.05~0.08MPa时，设定温度为1000~1100℃，设定升温速率为15~20℃/min，达到设定温度后保温6~8h；（4）保温结束后，打开炉体取出屑状返回料，空冷至150~200℃；（5）处理后的屑状返回料放入破碎机料箱，进行屑状返回料的破碎处理。本发明的破碎处理方法简单易操作，处理后的屑料尺寸小且均匀，方便清洗，熔炼后母合金纯净度高，夹杂物含量可控制为0.5级，浮渣含量可控制在0.5%内。

Description

一种高温合金屑状返回料破碎处理方法
技术领域
本发明属于屑状返回料破碎处理技术领域，具体涉及一种高温合金屑状返回料破碎处理方法。
背景技术
高温合金因其具有优异的高温性能和抗氧化腐蚀性能，被广泛用作航空发动机和燃气轮机热端部件材料。近年来，随着航空工业的快速发展，高温合金使用量大大增加，直接导致高温合金零件加工中产生屑状返回料数量增加。高温合金中通常含有如Ni、Cr、Co、Mo、W、Ta、Re等多种稀贵金属元素；稀贵金属元素不仅价格高，而且属于不可再生资源。因此，对高温合金屑状返回料的重复利用，既可以实现降本增效，又可以促进资源循环利用。
高温合金屑料处理方法步骤大致包括：分选、破碎、清洗、烘干，屑料熔炼的母合金质量取决于清洗工艺，决定清洗质量的关键就是破碎尺寸。破碎后尺寸小且均匀的屑料，方便清洗，熔炼的母合金纯净度高。由于高温合金合金化程度高，合金强度高、硬度大，屑料直接进行破碎处理时，刀具磨损严重，大大降低了刀具使用寿命；加之尺寸较厚的屑料，破碎处理困难，严重影响生产；此外，对含油量大的屑状返回料破碎处理时，由于屑料与刀具过度摩擦生热，屑料表面易自燃，具有重的生产安全隐患。因此，为降低破碎机刀具使用成本和生产安全隐患，提高温合金屑状返回料破碎处理效率，开发一种合理的高温合金屑状返回料破碎处理方法具有非常重要的工程化意义。
发明内容
本发明的目的是在于克服上述存在的不足，提供了一种高温合金屑状返回料破碎处理方法，通过本发明的破碎处理方法能够有效降低破碎机刀具故障率，提高屑状返回料破碎处理效率，破碎处理后的屑料尺寸小且均匀，方便清洗，屑料熔炼后合金质量好。
为实现以上技术目的，本发明实施例提供了一种高温合金屑状返回料破碎处理方法，包括如下步骤：
(1)将成团的屑状返回料充分展开后，使用流动水冲洗15～30s；
(2)将步骤(1)冲洗后的屑状返回料放入热处理炉内，对炉体抽真空，当炉内真空度达到0.005～0.01MPa时，打开热处理炉加热电源，设定温度为80～120℃，设定升温速率为10～15℃/min，待达到设定温度后保温20～30min；
(3)待步骤(2)完成后，向所述热处理炉内充入氮气，当真空度达到0.05～0.08MPa时，设定温度为1000～1100℃，设定升温速率为15～20℃/min，待达到设定温度后保温6～8h；
(4)保温结束后，关闭热处理炉加热电源，打开炉体取出屑状返回料，空冷至150～200℃；
(5)将步骤(4)中处理后的屑状返回料放入破碎机料箱，打开破碎机电源，进行屑状返回料破碎，破碎处理后的屑状返回料的尺寸为8～12mm×8～12mm。
进一步地，步骤(2)中所述热处理炉为地坑式炉体，所述炉体中设置多层放置架，所述放置架上设置多个带孔钢板，所述钢板与所述放置架活动连接，将所述屑状返回料平铺放在所述钢板上。
进一步地，所述带孔钢板上孔的直径为15～30mm，孔间距为10～20mm，所述孔均匀地分布于整块钢板。
进一步地，所述步骤(5)中破碎机为四轴联动对辊破碎机，所述破碎机料箱单次装料容量为50～80kg。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明对高温合金屑状返回料经过冲洗去油污、热处理脱油水、软化、破碎处理后再进行破碎处理，不仅使得屑料表面含油量明显减少，而且屑料硬度减小，能够有效降低刀具使用成本和生产安全隐患，提高破碎处理效率，具有显著的经济效益；屑状返回料破碎处理简单易操作，处理后屑料尺寸小均匀，方便清洗，熔炼后母合金纯净度高，夹杂物含量可控制为0.5级，浮渣含量可控制在0.5％内。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以GH4169牌号高温合金屑状返回料为例，结合以下实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种高温合金屑状返回料破碎处理方法，包括如下步骤：
(1)将成团的屑状返回料充分展开后，使用流动水冲洗15s；
(2)将步骤(1)冲洗后的屑状返回料放入热处理炉内，对炉体抽真空，当真空度达到0.005MPa时，打开热处理炉加热电源，设定温度为80℃，设定升温速率为10℃/min，待达到设定温度后保温30min；
(3)待步骤(2)完成后，向所述炉体内充入氮气，当真空度达到0.05MPa时，设定温度为1000℃，设定升温速率为15℃/min，待达到设定温度后保温8h；
(4)待步骤(3)完成后，关闭热处理炉加热电源，打开炉体取出屑状返回料，空冷至150℃；
(5)将步骤(4)冷却后的屑状返回料放入破碎机料箱，打开破碎机电源，进行屑状返回料的破碎处理，破碎处理后的屑状返回料尺寸为8～12mm×8～12mm。
步骤(2)中所述热处理炉为地坑式炉体，所述炉体中设置多层式放置架，所述放置架上设置多个带孔钢板，所述钢板与所述放置架活动连接，将所述屑状返回料平铺放在所述钢板上。
所述带孔钢板上孔直径为15mm，孔间距为10mm，所述孔均匀分布于整块钢板。
具体地，带孔钢板为0Cr25Ni20不锈钢板。
具体地，所述破碎机为四轴联动对辊破碎机，所述破碎机料箱单次装料容量为50kg。
实施例2
一种高温合金屑状返回料破碎处理方法，包括如下步骤：
(1)将成团的屑状返回料充分展开后，使用流动水冲洗20s；
(2)将步骤(1)冲洗后的屑状返回料放入热处理炉内，对炉体抽真空，当真空度达到0.008MPa时，打开热处理炉加热电源，设定温度为100℃，设定升温速率为12℃/min，待达到设定温度后保温25min；
(3)待步骤(2)完成后，向所述炉体内充入氮气，当真空度达到0.06MPa时，设定温度为1050℃，设定升温速率为18℃/min，待达到设定温度后保温7h；
(4)待步骤(3)完成后，关闭热处理炉加热电源，打开炉体取出屑状返回料，空冷至180℃；
(5)将步骤(4)冷却后的屑状返回料放入破碎机料箱，启动破碎机电源，进行屑状返回料的破碎处理，破碎处理后的屑状返回料的尺寸为8～12mm×8～12mm。
所述带孔钢板上孔直径为25mm，孔间距为15mm，所述孔均匀分布于整块钢板。
具体地，带孔钢板为0Cr25Ni20不锈钢板。
具体地，所述破碎机为四轴联动对辊破碎机，所述破碎机料箱单次装料容量为60kg。
实施例3
一种高温合金屑状返回料破碎处理方法，包括如下步骤：
(1)将成团的屑状返回料充分展开后，使用流动水冲洗30s；
(2)将步骤(1)冲洗的屑状返回料放入热处理炉内，对炉体抽真空，当真空度达到0.01MPa时，打开热处理炉加热电源，设定温度为120℃，设定升温速率为15℃/min，待达到设定温度后保温20min；
(3)待步骤(2)完成后，向所述炉体内充入氮气，当真空度达到0.08MPa时，设定温度为1100℃，设定升温速率为20℃/min，待达到设定温度后保温6h；
(4)待步骤(3)完成后，关闭热处理炉加热电源，打开炉体取出屑状返回料，空冷至200℃；
(5)将步骤(4)冷却后的屑状返回料放入破碎机料箱，打开破碎机电源，进行屑状返回料的破碎处理，破碎处理后的屑状返回料的尺寸为8～12mm×8～12mm。
具体地，带孔钢板上孔直径为30mm，孔间距为20mm，孔均匀分布于整块钢板。
具体地，带孔钢板为0Cr25Ni20不锈钢板。
具体地，所述破碎机为四轴联动对辊破碎机，所述破碎机料箱单次装料容量为80kg。
对比例1
采用传统破碎处理方法处理GH4169高温合金屑状返回料，传统破碎处理方法为：屑状返回料经分选后不进行本申请步骤(1)-(4)的处理，直接投入破碎机中进行破碎处理。
实施例1-3和对比例破碎处理的GH4169高温合金屑料经清洗、烘干处理后，采用2500kg真空感应炉进行熔炼母合金，单炉投炉量为2000kg，返回料比例为50％，对熔炼后母合金夹杂物含量和浮渣含量进行分析，夹杂物含量按照《GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》标准进行检测，浮渣含量按照《HB5406-2016铸造高温合金锭浮渣试验方法》标准进行检测，检测数据如表1所示。
表1实施例1～3和对比例熔炼母合金夹杂物含量和浮渣含量
实施例 夹杂物含量(级) 浮渣含量(％)
内控标准 0.5 ≤2
对比例1 0.5 0.8
实施例1 0.5 0.4
实施例2 0.5 0.5
实施例3 0.5 0.3
如表1可知，采用本发明技术方案熔炼GH4169高温合金母合金，夹杂物含量控制为0.5级，浮渣含量低至0.3％，并且相对于对比例来说浮渣含量有了较明显的降低，由此可以得知采用本发明的破碎处理方法得到的高温合金屑状返回料进行熔炼后母合金纯净度高。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种高温合金屑状返回料破碎处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将成团的屑状返回料充分展开后，使用流动水冲洗15~30 s；
（2）将步骤（1）冲洗后的屑状返回料放入热处理炉内，对炉体抽真空，当炉内真空度达到0.005~0.01 MPa时，打开热处理炉加热电源，设定温度为80~120℃，设定升温速率为10~15 ℃/min，待达到设定温度后保温20~30 min；
（3）待步骤（2）完成后，向所述热处理炉内充入氮气，当真空度达到0.05~0.08 MPa时，设定温度为1000~1100℃，设定升温速率为15~20℃/min，待达到设定温度后保温6~8h；
（4）保温结束后，关闭热处理炉加热电源，打开炉体取出屑状返回料，空冷至150~200℃；
（5）将步骤（4）中处理后的屑状返回料放入破碎机料箱，打开破碎机电源，进行屑状返回料破碎，破碎处理后的屑状返回料的尺寸为8~12mm×8~12mm；
步骤（2）中所述热处理炉为地坑式炉体，所述炉体中设置多层放置架，所述放置架上设置多个带孔钢板，所述钢板与所述放置架活动连接，将所述屑状返回料平铺放在所述钢板上；
所述带孔钢板上孔的直径为15~30mm，孔间距为10~20mm，所述孔均匀地分布于整块钢板。
2.根据权利要求1所述高温合金屑状返回料破碎处理方法，其特征在于，所述步骤（5）中破碎机为四轴联动对辊破碎机，所述破碎机料箱单次装料容量为50~80kg。
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