CN115786748A - 一种镍基单晶高温合金熔炼工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，该镍基单晶高温合金熔炼工艺步骤如下：步骤一、首先打开熔炼炉本体，然后置入占合金比重的Co、Cr、Mo、W、Ta、Re，占合金比重的20～30％的Ni，启动真空泵抽空熔炼炉本体内的空气，启动熔炼炉本体开始第一次熔炼，熔炼温度为1500度，此时启动驱动电机对熔炼炉本体进行摇晃，使得合金液相互融合，熔炼完成后保温10分钟，步骤二、开启熔炼炉本体，向熔炼炉本体内部添加占合金比重70～80％的Ni，占合金比重全部的Al、Ti、Hf、NiB、Zr，然后抽真空后继续加温续熔炼，温度为1500度，然后通过加料管充入3kpa氩气，步骤三、熔炼完成后停止熔炼炉本体并保温5分钟，然后取出合金液置入浇筑箱内部并浇筑成型。
Description
技术领域
本发明涉及镍基单晶高温合金熔炼技术领域，具体涉及一种镍基单晶高温合金熔炼工艺。
背景技术
镍基单晶高温合金是航空发动机和燃气轮机高压涡轮叶片的主要制备材料。随着镍基单晶高温合金的发展，镍基单晶高温合金的合金化程度越来越高，其成分易形成偏析、微量元素难以控制；特别是高代次镍基单晶高温合金，其高温性能对气体含量和杂质元素含量更为敏感。因此，单晶高温合金母合金标准苛刻，要求合金元素控制精确控制，尽量去除有害杂质元素，如O、N、S。
现有的基单晶高温合金制备是通过真空感应熔炉熔炼而成的，但是在熔炼时，真空感应熔炉内部的合金液无法很好的均匀融合在一起，使得熔炼出来的合金质量略差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，解决了现有的基单晶高温合金制备是通过真空感应熔炉熔炼而成的，但是在熔炼时，真空感应熔炉内部的合金液无法很好的均匀融合在一起，使得熔炼出来的合金质量略差的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，该镍基单晶高温合金熔炼工艺步骤如下：步骤一、工作人员首先打开熔炼炉本体的顶盖，然后分别置入占合金全部比重的Co、Cr、Mo、W、Ta、Re，占合金比重的20～30％的Ni，然后启动真空泵抽空熔炼炉本体内的空气，然后通过熔炼炉控制箱启动熔炼炉本体开始第一次熔炼，熔炼温度为1500度，此时启动驱动电机对熔炼炉本体进行摇晃，使得合金液相互融合，熔炼完成后保温10分钟；
步骤二、开启熔炼炉本体，向熔炼炉本体内部添加占合金比重70～80％的Ni，占合金比重全部的Al、Ti、Hf、NiB、Zr，然后抽真空后继续加温续熔炼，温度为1500度，期间间断性的摇炉，然后通过加料管充入3kpa氩气；
步骤三、熔炼完成后停止熔炼炉本体并保温5分钟，然后取出合金液置入浇筑箱内部并浇筑成型。
步骤一中包括：支撑板，所述支撑板的顶面固定安装有支撑块，所述支撑块的顶面固定安装有真空泵，所述支撑板的顶面固定安装有熔炼炉控制箱，所述熔炼炉控制箱的一侧设置有熔炼炉本体，所述熔炼炉本体与所述熔炼炉控制箱电性连接，所述支撑板的顶面设置有两个驱动电机，所述熔炼炉本体的外圆壁面固定安装有抽气管，所述熔炼炉本体的外圆壁面固定安装有加料管，所述抽气管与所述加料管均与所述熔炼炉本体的内部相连通，所述支撑板的顶面固定安装有浇筑箱；熔炼组件，所述熔炼组件设置在所述支撑板的顶面，用于熔炼镍基单晶高温合金。
通过采用上述技术方案，通过设置熔炼组件，通过熔炼组件可以将材料进行熔炼，熔炼过程伴随有摇炉，可以使得熔炼的合金液更好的融合。
较佳地，所述熔炼组件包括：第一连接板，所述第一连接板固定安装在所述支撑板的顶面，所述第一连接板的顶面固定安装有第一竖板，所述第一竖板内部之间固定安装有连接杆，所述第一连接板的顶面设置有第二连接板，所述第二连接板的地面固定安装有第二竖板，所述第二竖板的一侧开设有连接孔，所述连接杆与所述连接孔活动套设，所述第二连接板的地面固定安装有两个活动铰链，所述活动铰链的底面设置有卡接杆，所述卡接杆的一侧开设有卡接孔，两个所述驱动电机驱动轴的一端固定安装有转动杆，所述转动杆的一侧固定安装有连接块，所述连接块与所述卡接孔活动套设，所述抽气管的一端与所述加料管的一端均固定安装有气阀，所述浇筑箱的内部活动套设有铸造模具。
通过采用上述技术方案，通过设置熔炼炉本体，通过打开熔炼炉本体的顶盖置入材料，然后使用真空泵抽空气体，即可开始熔炼，通过驱动电机带动转动杆旋转，在连接块与卡接杆活动连接作用下，带动熔炼炉本体摇晃，通过加料管可向熔炼炉本体内充入熔炼所需的气体，熔炼过程伴随有摇炉，可以使得熔炼的合金液更好的融合。
较佳地，两个所述活动铰链的地面均固定安装有第一螺纹杆，所述第一螺纹杆的外圆壁面螺纹连接有螺纹套筒，所述卡接杆的顶端固定安装有第二螺纹杆，所述第二螺纹杆与所述螺纹套筒的内部螺纹连接。
通过采用上述技术方案，通过设置螺纹套筒，通过旋转螺纹套筒可将第一螺纹杆与第二螺纹杆分离，从而便于倾斜熔炼炉本体取出合金液。
较佳地，所述抽气管气阀的一侧固定安装有连接管，所述连接管的一端固定安装有降温箱，所述连接管与所述降温箱的内部箱连通，所述降温箱的内部固定安装有降温管，所述真空泵气管的一端与所述降温箱的一侧固定安装，所述真空泵气管的一端与所述降温箱的内部相连通，所述降温箱的一侧开设有安装孔，所述安装孔的内部固定安装有安装架，所述安装架的一侧固定安装有散热风扇。
通过采用上述技术方案，通过设置散热风扇，通过散热风扇可以对流通进降温管的气体进行降温，防止气体温度过高损坏真空泵。
较佳地，所述降温箱的内部固定安装有散热鳍片。
通过采用上述技术方案，通过设置散热鳍片，通过散热鳍片可以帮助散热风扇更好的对气体进行散热。
较佳地，所述浇筑箱的顶面螺纹连接有连接盖，所述浇筑箱的内部底面固定安装有结晶器，所述铸造模具放置在所述结晶器的顶面。
通过采用上述技术方案，通过设置结晶器，通过结晶器可以帮助合金液更好的成型。
较佳地，所述浇筑箱的内圆壁面固定套设有石棉层。
通过采用上述技术方案，通过设置石棉层，通过石棉层可以在浇铸时防止热量传导至浇筑箱上，从而影响工作人员的操作。
较佳地，所述连接盖的顶面固定安装有旋转框。
通过采用上述技术方案，通过设置旋转框，通过旋转框便于工作人员打开连接盖。
综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
通过设置熔炼炉本体，通过打开熔炼炉本体的顶盖置入材料，然后使用真空泵抽空气体，即可开始熔炼，通过驱动电机带动转动杆旋转，在连接块与卡接杆活动连接作用下，带动熔炼炉本体摇晃，通过加料管可向熔炼炉本体内充入熔炼所需的气体，熔炼过程伴随有摇炉，可以使得熔炼的合金液更好的融合，增加了合金的质量。
通过设置螺纹套筒，通过旋转螺纹套筒可将第一螺纹杆与第二螺纹杆分离，从而便于倾斜熔炼炉本体取出合金液，通过设置散热风扇，通过散热风扇可以对流通进降温管的气体进行降温，防止气体温度过高损坏真空泵。
通过设置散热鳍片，通过散热鳍片可以帮助散热风扇更好的对气体进行散热，通过设置结晶器，通过结晶器可以帮助合金液更好的成型。
通过设置石棉层，通过石棉层可以在浇铸时防止热量传导至浇筑箱上，从而影响工作人员的操作，通过设置旋转框，通过旋转框便于工作人员打开连接盖。
附图说明
图1是本发明的工艺流程结构示意图；
图2是本发明的立体结构示意图；
图3是本发明的拆分结构示意图；
图4是本发明的旋转框结构示意图；
图5是本发明的安装孔结构示意图；
图6是本发明的第二连接板结构示意图；
图7是本发明的连接孔结构示意图；
图8是本发明的连接管结构示意图。
附图标记：1、支撑板；2、支撑块；3、真空泵；4、熔炼炉控制箱；5、驱动电机；6、熔炼炉本体；7、抽气管；8、加料管；9、浇筑箱；10、第一连接板；11、旋转框；12、转动杆；13、第一竖板；14、连接块；15、连接杆；16、第二连接板；17、第二竖板；18、连接孔；19、活动铰链；20、卡接杆；21、卡接孔；22、铸造模具；23、第一螺纹杆；24、螺纹套筒；25、第二螺纹杆；26、连接管；27、降温箱；28、散热鳍片；29、安装孔；30、安装架；31、散热风扇；32、结晶器；33、石棉层；34、连接盖；35、降温管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参考图1、图2、图4、图5和图6，一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，该镍基单晶高温合金熔炼工艺步骤如下：
步骤一、工作人员首先打开熔炼炉本体6的顶盖，然后分别置入占合金全部比重的Co、Cr、Mo、W、Ta、Re，占合金比重的20～30％的Ni，然后启动真空泵3抽空熔炼炉本体6内的空气，然后通过熔炼炉控制箱4启动熔炼炉本体6开始第一次熔炼，熔炼温度为1500度，此时启动驱动电机5对熔炼炉本体6进行摇晃，使得合金液相互融合，熔炼完成后保温10分钟；
步骤二、开启熔炼炉本体6，向熔炼炉本体6内部添加占合金比重70～80％的Ni，占合金比重全部的Al、Ti、Hf、NiB、Zr，然后抽真空后继续加温续熔炼，温度为1500度，期间间断性的摇炉，然后通过加料管8充入3kpa氩气；
步骤三、熔炼完成后停止熔炼炉本体6并保温5分钟，然后取出合金液置入浇筑箱9内部并浇筑成型。
实施例二
参考图1、图2、图4、图5和图6，包括：支撑板1，支撑板1的顶面固定安装有支撑块2，支撑块2的顶面固定安装有真空泵3，真空泵3为已有结构在此不作赘述，支撑板1的顶面固定安装有熔炼炉控制箱4，熔炼炉控制箱4为已有结构在此不作赘述，熔炼炉控制箱4的一侧设置有熔炼炉本体6，熔炼炉本体6为已有结构在此不作赘述，熔炼炉本体6与熔炼炉控制箱4电性连接，支撑板1的顶面设置有两个驱动电机5，驱动电机5为已有结构在此不作赘述，熔炼炉本体6的外圆壁面固定安装有抽气管7，熔炼炉本体6的外圆壁面固定安装有加料管8，抽气管7与加料管8均与熔炼炉本体6的内部相连通，支撑板1的顶面固定安装有浇筑箱9，支撑板1的顶面设置有熔炼组件，，用于熔炼镍基单晶高温合金,熔炼组件包括第一连接板10，第一连接板10固定安装在支撑板1的顶面，第一连接板10的顶面固定安装有第一竖板13，第一竖板13内部之间固定安装有连接杆15，第一连接板10的顶面设置有第二连接板16，第二连接板16的地面固定安装有第二竖板17，第二竖板17的一侧开设有连接孔18，连接杆15与连接孔18活动套设，第二连接板16的地面固定安装有两个活动铰链19，活动铰链19的底面设置有卡接杆20，卡接杆20的一侧开设有卡接孔21，两个驱动电机5驱动轴的一端固定安装有转动杆12，转动杆12的一侧固定安装有连接块14，连接块14与卡接孔21活动套设，抽气管7的一端与加料管8的一端均固定安装有气阀，浇筑箱9的内部活动套设有铸造模具22，铸造模具22为已有结构在此不作赘述，通过设置熔炼炉本体6，通过打开熔炼炉本体6的顶盖置入材料，然后使用真空泵3抽空气体，即可开始熔炼，通过驱动电机5带动转动杆12旋转，在连接块14与卡接杆20活动连接作用下，带动熔炼炉本体6摇晃，通过加料管8可向熔炼炉本体6内充入熔炼所需的气体，熔炼过程伴随有摇炉，可以使得熔炼的合金液更好的融合。
实施例三
参考图3、图6、图7和图8，两个活动铰链19的地面均固定安装有第一螺纹杆23，第一螺纹杆23为已有结构在此不作赘述，第一螺纹杆23的外圆壁面螺纹连接有螺纹套筒24，螺纹套筒24为已有结构在此不作赘述，卡接杆20的顶端固定安装有第二螺纹杆25，第二螺纹杆25为已有结构在此不作赘述，第二螺纹杆25与螺纹套筒24的内部螺纹连接，抽气管7气阀的一侧固定安装有连接管26，连接管26的一端固定安装有降温箱27，连接管26与降温箱27的内部箱连通，降温箱27的内部固定安装有降温管35，真空泵3气管的一端与降温箱27的一侧固定安装，真空泵3气管的一端与降温箱27的内部相连通，降温箱27的一侧开设有安装孔29，安装孔29的内部固定安装有安装架30，安装架30的一侧固定安装有散热风扇31，散热风扇31为已有结构在此不作赘述，降温箱27的内部固定安装有散热鳍片28，散热鳍片28为已有结构在此不作赘述，浇筑箱9的顶面螺纹连接有连接盖34，浇筑箱9的内部底面固定安装有结晶器32，结晶器32为已有结构在此不作赘述，铸造模具22放置在结晶器32的顶面，浇筑箱9的内圆壁面固定套设有石棉层33，石棉层33为已有结构在此不作赘述，连接盖34的顶面固定安装有旋转框11，通过设置石棉层33，通过石棉层33可以在浇铸时防止热量传导至浇筑箱9上，从而影响工作人员的操作。
工作原理：请参考图1-图8所示，在使用时，工作人员首先打开熔炼炉本体6的顶盖，然后分别置入占合金全部比重的Co、Cr、Mo、W、Ta、Re，占合金比重的20～30％的Ni，然后启动真空泵3抽空熔炼炉本体6内的空气，然后通过熔炼炉控制箱4启动熔炼炉本体6开始第一次熔炼，熔炼温度为1500度，此时启动驱动电机5对熔炼炉本体6进行摇晃，使得合金液相互融合，熔炼完成后保温10分钟，开启熔炼炉本体6，向熔炼炉本体6内部添加占合金比重70～80％的Ni，占合金比重全部的Al、Ti、Hf、NiB、Zr，然后抽真空后继续加温续熔炼，温度为1500度，期间间断性的摇炉，然后通过加料管8充入3kpa氩气，熔炼完成后停止熔炼炉本体6并保温5分钟，然后取出合金液置入浇筑箱9内部并浇筑成型，通过设置熔炼炉本体6，通过打开熔炼炉本体6的顶盖置入材料，然后使用真空泵3抽空气体，即可开始熔炼，通过驱动电机5带动转动杆12旋转，在连接块14与卡接杆20活动连接作用下，带动熔炼炉本体6摇晃，通过加料管8可向熔炼炉本体6内充入熔炼所需的气体，熔炼过程伴随有摇炉，可以使得熔炼的合金液更好的融合，通过设置螺纹套筒24，通过旋转螺纹套筒24可将第一螺纹杆23与第二螺纹杆25分离，从而便于倾斜熔炼炉本体6取出合金液，通过设置散热风扇31，通过散热风扇31可以对流通进降温管35的气体进行降温，防止气体温度过高损坏真空泵3，通过设置散热鳍片28，通过散热鳍片28可以帮助散热风扇31更好的对气体进行散热，通过设置结晶器32，通过结晶器32可以帮助合金液更好的成型。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，其特征在于，一种镍基单晶高温合金熔炼工艺具体步骤如下：
步骤一、工作人员首先打开熔炼炉本体(6)的顶盖，然后分别置入占合金全部比重的Co、Cr、Mo、W、Ta、Re，占合金比重的20～30％的Ni，然后启动真空泵(3)抽空熔炼炉本体(6)内的空气，然后通过熔炼炉控制箱(4)启动熔炼炉本体(6)开始第一次熔炼，熔炼温度为1500度，此时启动驱动电机(5)对熔炼炉本体(6)进行摇晃，使得合金液相互融合，熔炼完成后保温10分钟；
步骤二、开启熔炼炉本体(6)，向熔炼炉本体(6)内部添加占合金比重70～80％的Ni，占合金比重全部的Al、Ti、Hf、NiB、Zr，然后抽真空后继续加温续熔炼，温度为1500度，期间间断性的摇炉，然后通过加料管(8)充入3kpa氩气；
步骤三、熔炼完成后停止熔炼炉本体(6)并保温5分钟，然后取出合金液置入浇筑箱(9)内部并浇筑成型。
2.根据权利要求1所述的一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，其特征在于，其特征在于，所述步骤一中包括：
支撑板(1)，所述支撑板(1)的顶面固定安装有支撑块(2)，所述支撑块(2)的顶面固定安装有真空泵(3)，所述支撑板(1)的顶面固定安装有熔炼炉控制箱(4)，所述熔炼炉控制箱(4)的一侧设置有熔炼炉本体(6)，所述熔炼炉本体(6)与所述熔炼炉控制箱(4)电性连接，所述支撑板(1)的顶面设置有两个驱动电机(5)，所述熔炼炉本体(6)的外圆壁面固定安装有抽气管(7)，所述熔炼炉本体(6)的外圆壁面固定安装有加料管(8)，所述抽气管(7)与所述加料管(8)均与所述熔炼炉本体(6)的内部相连通，所述支撑板(1)的顶面固定安装有浇筑箱(9)；
熔炼组件，所述熔炼组件设置在所述支撑板(1)的顶面，用于熔炼镍基单晶高温合金。
3.根据权利要求2所述的一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，其特征在于，所述熔炼组件包括：
第一连接板(10)，所述第一连接板(10)固定安装在所述支撑板(1)的顶面，所述第一连接板(10)的顶面固定安装有第一竖板(13)，所述第一竖板(13)内部之间固定安装有连接杆(15)，所述第一连接板(10)的顶面设置有第二连接板(16)，所述第二连接板(16)的地面固定安装有第二竖板(17)，所述第二竖板(17)的一侧开设有连接孔(18)，所述连接杆(15)与所述连接孔(18)活动套设，所述第二连接板(16)的地面固定安装有两个活动铰链(19)，所述活动铰链(19)的底面设置有卡接杆(20)，所述卡接杆(20)的一侧开设有卡接孔(21)，两个所述驱动电机(5)驱动轴的一端固定安装有转动杆(12)，所述转动杆(12)的一侧固定安装有连接块(14)，所述连接块(14)与所述卡接孔(21)活动套设，所述抽气管(7)的一端与所述加料管(8)的一端均固定安装有气阀，所述浇筑箱(9)的内部活动套设有铸造模具(22)。
4.根据权利要求3所述的一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，其特征在于，两个所述活动铰链(19)的地面均固定安装有第一螺纹杆(23)，所述第一螺纹杆(23)的外圆壁面螺纹连接有螺纹套筒(24)，所述卡接杆(20)的顶端固定安装有第二螺纹杆(25)，所述第二螺纹杆(25)与所述螺纹套筒(24)的内部螺纹连接。
5.根据权利要求2所述的一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，其特征在于，所述抽气管(7)气阀的一侧固定安装有连接管(26)，所述连接管(26)的一端固定安装有降温箱(27)，所述连接管(26)与所述降温箱(27)的内部箱连通，所述降温箱(27)的内部固定安装有降温管(35)，所述真空泵(3)气管的一端与所述降温箱(27)的一侧固定安装，所述真空泵(3)气管的一端与所述降温箱(27)的内部相连通，所述降温箱(27)的一侧开设有安装孔(29)，所述安装孔(29)的内部固定安装有安装架(30)，所述安装架(30)的一侧固定安装有散热风扇(31)。
6.根据权利要求5所述的一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，其特征在于，所述降温箱(27)的内部固定安装有散热鳍片(28)。
7.根据权利要求3所述的一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，其特征在于，所述浇筑箱(9)的顶面螺纹连接有连接盖(34)，所述浇筑箱(9)的内部底面固定安装有结晶器(32)，所述铸造模具(22)放置在所述结晶器(32)的顶面。
8.根据权利要求1所述的一种镍基单晶高温合金熔炼工艺，其特征在于，所述浇筑箱(9)的内圆壁面固定套设有石棉层(33)。
9.根据权利要求7所述的一种镍基单晶高温合金熔炼工艺其特征在于，所述连接盖(34)的顶面固定安装有旋转框(11)。
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| CN202211492341.6A CN115786748A (zh) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | 一种镍基单晶高温合金熔炼工艺 |
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| GB965875A (en) * | 1962-03-21 | 1964-08-06 | Bbc Brown Boveri & Cie | Induction furnaces |
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| CN210512604U (zh) * | 2019-09-29 | 2020-05-12 | 盐城市杰联机械有限公司 | 一种铸铁生产用感应电炉 |
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-
2022
- 2022-11-25 CN CN202211492341.6A patent/CN115786748A/zh active Pending
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