CN114921674A - 一种625合金的真空感应熔炼方法 - Google Patents

一种625合金的真空感应熔炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种625合金的真空感应熔炼方法，所述方法包括微合金化成分设计、原材料的选用、真空熔炼的炉前化学成分控制、熔炼工艺参数，所述工艺可以减少合金中的有害元素、细化组织、降低合金非金属夹杂物等级，改善合金箔材制备的加工性能和成材率。采用本发明所述方法制备625合金真空感应熔炼铸锭，满足宽尺寸箔材的加工要求，所述铸锭经电渣重熔、锻造、热轧、冷轧、热处理等工序后，制得宽度为134～166mm、厚度为50μm的625合金箔材。

Description

一种625合金的真空感应熔炼方法
技术领域
本发明属于镍基合金材料领域，特别涉及一种625合金的真空感应熔炼方法。
背景技术
625合金是美国牌号UNS N06625的简称，其化学成分见表1所示。
表1ASTM B443标准中规定的625合金的化学成分(wt.％)
元素 C Mn Si P S Cr Mo
含量 ≤0.10 ≤0.50 ≤0.50 ≤0.015 ≤0.015 20.0～23.0 8.0～10.0
元素 Nb+Ta Ti Al Fe Co Ni -
含量 3.15～4.15 ≤0.40 ≤0.40 ≤5.0 ≤1.0 ≥58.0 -
它是在Ni-Cr合金中添加Mo、Nb等主要强化元素形成的固溶强化镍基合金，在600℃下具有良好的疲劳、蠕变、抗氧化性等优点，即使在600～900℃的高温环境下也能具有较高的力学性能和良好的耐腐蚀性，广泛应用于航空航天、核电和化工等领域的工业热端部件。该合金具有高硬度、低热导率和高加工硬化率导致其后续成材加工较困难的缺点。625合金通常采用电炉冶炼或者真空感应熔炼制备母合金，其化学成分控制、微合金化和纯净度等真空冶金质量对材料的后续热加工塑性、冷加工难易程度、成材率和综合性能有着重要的影响。
采用常规的真空冶炼工艺制备的625合金，其D类(球状氧化物)细系非金属夹杂物只能达到1.0级，不满足加工箔材的工艺要求，易导致合金加工塑性差，加工箔材的过程容易出现裂边、起皮、褶皱等现象，同时导致合金的高温抗氧化性和耐腐蚀性能下降。尤其是用于制备宽度≥134mm、厚度为50μm，要求合金的D类细系非金属夹杂物达到0.5级的625合金箔材，采用常规的真空冶炼工艺不能得到。
发明内容
本发明的目的是提供一种625合金的真空感应熔炼方法，所述方法包括微合金化设计、原材料的选用、真空熔炼的炉前化学成分控制、熔炼工艺参数，所述工艺可以减少合金中的有害元素、细化组织，改善合金的加工性能和成材率。
本发明的技术方案是：
625合金的真空感应熔炼方法，包括以下步骤：
1)按625合金的配比取各组分，150℃烘烤2～4小时；
2)Ni、Nb、C、Cr、Mo、Fe作大料，分批熔化，熔化的方法：真空下，加热熔化，熔化后，停止抽真空，氩气下，加第二批大料后，立即抽真空，重复上述方法，至大料全部加热熔化完毕；搅拌，钢水温度为1550℃～1580℃，至真空度≤1Pa，保持钢水温度为1520℃～1550℃；
3)40～60分钟后停止抽真空，向炉内充入氩气至5kPa，然后加入全部小料Mn、Ti、Al、V-Fe，真空条件下加热熔化小料，小料全熔后搅拌，熔炼末期真空度≤1Pa；
4)取样分析，其结果不满足625合金的化学成分控制要求时，按照第3)步的方法补加相应的原材料，至满足625合金的配比；
5)钢水温度1480℃～1500℃，向炉内充入高纯氩气至8kPa，将钢水浇入模具中，静置4小时以后出炉，获得625合金真空感应熔炼铸锭。
步骤1)所述625合金的各组分的重量百分含量为：C：0.02～0.03，Mn:0.25～0.35,Cr:21.5～22.0,Mo:8.5～9.0,Nb：3.6～3.8，Ti：0.35～0.40，Al：0.35～0.40，Fe：2.0～2.5，V:0.08～0.10，Ni为余量。
步骤2)所述真空的真空度≤20Pa。
步骤2)所述大料熔化的电源加热功率为400kW。
步骤2)所述钢水温度为1550℃～1580℃时，电源加热功率为500kW，保持钢水温度为1520℃～1550℃时，电源加热功率为450kW。
步骤3)所述加热的功率为500kW，时间为20分钟。
步骤1)-3)所述氩气为高纯氩气，气压为5kPa。
步骤5)所述钢水温度1480℃～1500℃时，电源加热功率为400～450kW左右。
625合金的原材料选用须满足：GB/T 1426-2008《碳素材料分类》标准的S类石墨碳、GB/T 2774-2006《金属锰》标准的JCMn98金属锰、GB/T 3211-2008《金属铬》标准的JCr99-A金属铬、GB/T 6516-2010《电解镍》标准的Ni9996电解镍、GB/T 3462-2007《钼条和钼板坯》标准的Mo-1金属钼、GB/T 6896-2007《铌条》标准的TNb2金属铌、GB/T 2524-2010《海绵钛》标准的1级MHT-110金属钛、GB/T 3198-2003《铝及铝合金箔》标准的1A93金属铝、GB/T 9971-2004《原料纯铁》标准的YT1纯铁、GB/T 4139-2004《钒铁》标准的FeV50-A钒铁。
本发明所述合金中的金属钒采用金属钒铁FeV50冶炼得到。
本发明中采用微合金化的钒，不仅能对合金有效脱S、P，还可细化合金组织，提高强度和加工塑性。
本发明的有益效果：
本发明所述的方法，提高了合金的纯度，组织细化，杂质元素含量更低，热加工性能更好，大大提高了产品的成材率，同时合金的箔材加工性能更好，性能良好。采用所述真空感应熔炼工艺制备的625母合金，其化学成分满足技术标准要求，其有害元素S、P的化学成分为：S＜0.001％，P＜0.002％，合金夹杂物：D类细系夹杂物达到0.5级。
采用本发明所述方法制备625合金真空感应熔炼铸锭，满足宽尺寸箔材的加工要求。申请人实验验证：采用本发明所述方法制备625合金真空感应熔炼铸锭，经电渣重熔、锻造、热轧、冷轧、热处理等工序后，制得宽度为134～166mm、厚度为50μm的625合金箔材。
附图说明
图1为采用本申请所述方法制备的625合金箔材外观图。
具体实施方式
实施例1
625合金的3吨炉真空感应熔炼工艺，有以下步骤：
a)化学成分配比
625合金按所述配比取各组分：C：0.03％，Mn:0.25％,Cr:21.8％,Mo:8.5％,Nb：3.8％，Ti：0.40％，Al：0.40％，Fe：2.0％，FeV50:0.20％,Ni:62.62％。
b)将配制的625合金原材料经150℃烘烤2小时。
c)采用3吨真空感应熔炼炉按如下工艺进行冶炼：
(1)将Ni、Nb、C、Cr、Mo、Fe作为大料装入大料桶；Mn、Ti、Al、V-Fe作为小料装入小料桶；
(2)向坩埚中加入大料，并送电400kW使大料开始熔化，同时抽真空至真空度20Pa；
(3)当坩埚内的原料熔化后，停止抽真空，向炉内充入高纯氩气至5kPa，然后从加料室补加大料，每加完一次料后立即抽真空至真空度优于20Pa，确保熔化过程中，原材料中的气体不断排出；
(4)重复第(3)步工艺过程，直至大料全部加入坩埚并熔化后，启动搅拌电源，电源功率为500kW，钢水温度控制在1550℃～1580℃之间，同时抽真空至真空度优于1Pa以后，将电源降至450kW，保持钢水温度在1520℃～1550℃之间；
(5)60分钟后停止抽真空，向炉内充入高纯氩气至5kPa，然后从加料室将全部小料加入坩埚中。送电功率升至500kW使加入的小料熔化，熔化过程中抽真空，小料全熔后启动搅拌电源，功率500kW、时间为20分钟，熔炼末期真空度为1Pa；
(6)炉前取样分析：向真空炉内充入高纯氩气至3kPa，从取样室取出试样，采用火花放电原子发射光谱分析法进行化学成分分析，分析结果满足技术标准要求；
(7)调低电源功率至400kW，确保钢水温度保持在1480℃～1500℃范围，然后向炉内充入高纯氩气至8kPa，将钢水浇入模具中，静置4小时以后出炉，获得625合金真空感应熔炼铸锭(625母合金)。
d)上述制备的625母合金，其化学成分满足技术标准要求，有害元素S、P的化学成分为：S＜0.001％，P：0.002％，合金夹杂物：D类细系夹杂物达到0.5级，其余夹杂物0级。
e)将上述制备的625母合金经电渣重熔、锻造、热轧、冷轧、热处理等工序后，制得宽度为134mm、厚度为50μm的625合金箔材，实施效果良好，参见图1。
实施例2
625合金的3吨炉真空感应熔炼工艺，有以下步骤：
a)化学成分配比
625合金按所述配比取各组分：C：0.02％，Mn:0.35％,Cr:21.5％,Mo:9.0％,Nb：3.6％，Ti：0.35％，Al：0.35％，Fe：2.5％，FeV50:0.16％,Ni：62.17％。
b)将配制的625合金原材料经150℃烘烤4小时。
c)采用3吨真空感应熔炼炉按如下工艺进行冶炼：
(1)将Ni、Nb、C、Cr、Mo、Fe作为大料装入大料桶；Mn、Ti、Al、V-Fe作为小料装入小料桶；
(2)向坩埚中加入大料，并送电400kW使大料开始熔化，同时抽真空至真空度18Pa；
(3)当坩埚内的原料熔化后，停止抽真空，向炉内充入高纯氩气至5kPa，然后从加料室补加大料，每加完一次料后立即抽真空至真空度20Pa；
(4)重复第(3)步工艺过程，直至大料全部加入坩埚并熔化后，启动搅拌电源，电源功率为500kW，钢水温度控制在1550℃～1580℃之间，同时抽真空至真空度0.8Pa以后，将电源降至450kW，保持钢水温度在1520℃～1550℃之间；
(5)60分钟后停止抽真空，向炉内充入高纯氩气至5kPa，然后从加料室将全部小料加入坩埚中。送电功率升至500kW使加入的小料熔化，熔化过程中抽真空，小料全熔后启动搅拌电源，功率500kW、时间为20分钟，熔炼末期真空度为1Pa；
(6)炉前取样分析：向真空炉内充入高纯氩气至3kPa，从取样室取出试样，采用火花放电原子发射光谱分析法进行化学成分分析，分析结果满足技术标准要求；
(7)调低电源功率至400kW左右，确保钢水温度保持在1480℃～1500℃范围，然后向炉内充入高纯氩气至8kPa，将钢水浇入模具中，静置4小时以后出炉，获得625合金真空感应熔炼铸锭(625母合金)。
d)上述制备的625母合金，其化学成分满足技术标准要求，其有害元素S、P的化学成分为：S：0.001％，P：0.002％，合金夹杂物：D类细系夹杂物达到0.5级，其余夹杂物0级。
d)将上述制备的625母合金经电渣重熔、锻造、热轧、冷轧、热处理等工序后，制得宽度为166mm、厚度为50μm的625合金箔材，实施效果良好，参见图1。
采用本发明所述方法制备的箔材，经机械工业仪表材料产品质量监督检测中心、重庆仪表功能材料检测所检测，报告如下：
检测报告报告编号：21-3273第1/1页
Figure BDA0003638808450000071
Figure BDA0003638808450000081

Claims (8)

1.一种625合金的真空感应熔炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按625合金的配比取各组分，150℃烘烤2～4小时；
2)Ni、Nb、C、Cr、Mo、Fe作大料，分批熔化，熔化的方法：真空下，加热熔化，熔化后，停止抽真空，氩气下，加第二批大料后，立即抽真空，重复上述方法，至大料全部加热熔化完毕；搅拌，钢水温度为1550℃～1580℃，至真空度≤1Pa，保持钢水温度为1520℃～1550℃；
3)40～60分钟后停止抽真空，向炉内充入氩气至5kPa，然后加入全部小料Mn、Ti、Al、FeV50，真空条件下加热熔化小料，小料全熔后搅拌，熔炼末期真空度≤1Pa；
4)取样分析，其结果不满足625合金的化学成分控制要求时，按照第3)步的方法补加相应的原材料，至满足625合金的配比；
5)钢水温度1480℃～1500℃，向炉内充入高纯氩气至8kPa，将钢水浇入模具中，静置4小时以后出炉，获得625合金真空感应熔炼铸锭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)所述625合金的各组分的重量百分含量为：C：0.02～0.03，Mn:0.25～0.35,Cr:21.5～22.0,Mo:8.5～9.0,Nb：3.6～3.8，Ti：0.35～0.40，Al：0.35～0.40，Fe：2.0～2.5，V:0.08～0.10，Ni为余量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)所述真空的真空度≤20Pa。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)所述大料熔化的电源加热功率为400kW。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)所述钢水温度为1550℃～1580℃时，电源加热功率为500kW，保持钢水温度为1520℃～1550℃时，电源加热功率为450kW。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)所述加热的功率为500kW，时间为20分钟。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)-3)所述氩气为高纯氩气，气压为5kPa。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤5)所述钢水温度1480℃～1500℃时，电源加热功率为400～450kW。
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