[发明专利]一种真空感应炉冶炼镍基高温合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空感应炉冶炼镍基合金的方法。

背景技术

镍基高温合金通常由真空感应炉冶炼，合金中含有大量的氮化物形成元素Cr、Al、Ti等，气体元素N、H在镍基合金中溶解度较高，从而从镍基合金液中脱除N、H较为困难。目前，真空感应炉冶炼镍基高温合金，一种方法是原料中配入一定的碳，通过较高真空下的碳脱氧反应来进行脱气精炼；另一种方法是延长精炼时间，并且在精炼期及合金化期多次冷冻处理镍基合金液，通过降低气体溶解度来脱气；这两种方法缺点是合金中最终的碳含量容易超标，且脱气反应的动力学条件差，脱气能力有限，冶炼时间长，通常产品中N含量大于70ppm，H大于2ppm。

发明内容

为了克服现有真空感应炉冶炼镍基高温合金的方法的上述不足，本发明提供一种脱气效率高的真空感应炉冶炼镍基高温合金方法。

本发明技术方案是在真空感应炉冶炼镍基高温合金时，创造有利于脱气反应的动力学条件，提高真空下合金液与气相的接触面积，提高气体元素N、H扩散速度的方法，通过真空感应炉炉底吹入高纯氩气，在合金液内形成氩气泡，由于气泡内N、H分压较低，合金熔体内溶解的N、H扩散进入氩气泡，在高真空条件下，氩气泡上浮排出，促进了脱气反应的进行。另外，上浮的氩气泡对合金液起到搅拌作用，增大了合金液比表面积，增强了精炼脱气效果。

首先在真空下熔化合金料，冶炼工艺包括熔化期、前精炼期，合金化期和后精炼期，在前精炼期熔融合金液具有一定脱氧的前提下，开始底吹氩气精炼，氩气流量0.4-0.5min/L，真空度小于5Pa，精炼温度1500-1550℃，精炼20-25分钟；合金化期停止吹氩，钢液降温后加入Ａl、Ti进行合金化；Ａl、Ti化清后，进入后精炼期，再次进行底吹氩气，精炼10-15分钟，温度1450-1500℃。精炼结束后，带电出钢浇铸成合金锭。

本真空感应炉冶炼镍基高温合金的方法包括下述依次的步骤：

Ⅰ 按照配比将合金原料装入炉内；

Ⅱ 关闭炉盖抽真空，炉内压强不大于10Pa时，送电熔化炉料；

Ⅲ 熔化期，熔化速度≤1/2炉最大容量/小时；

Ⅳ前精炼期

炉料全部化清后，观察合金液面不再冒气泡，熔池表面平静后进入前精炼期。开始底吹氩气精炼，氩气流量0.4-0.5min/L，真空度不大于5Pa，精炼温度1500-1550℃，精炼20-25分钟；

Ⅴ合金化期停止吹氩，钢液降温至钢液面结膜,加入Ａl、Ti进行合金化；（加入量按照合金中Al、Ti百分含量进行计算）

ⅥＡl、Ti化清后，进入后精炼期，再次进行底吹氩气，氩气流量0.4-0.5min/L，精炼10-15分钟，温度1450～1500℃。

Ⅶ充气

精炼结束后，关闭真空泵，停止抽真空。向炉内与锭模内充入氩气，氩气为0.2～0.3bar；（1bar=1大气压）。

Ⅷ终点合金化：加入B、Zr、稀土元素，加入Ni-Mg合金。

Ⅸ 3-4分钟后带电出钢浇铸成合金锭。

     为使炉料在熔化过程中充分去气和熔化正常，不发生大喷溅，保证炉内高真空度，在步骤Ⅲ  炉料熔化时，一般熔化速度≤1/2炉最大容量/小时，可使钢在熔化过程由于真空的作用充分去除气体在步骤Ⅳ前精炼期底吹氩气精炼，是为了排除Al、Ti等元素加入后降低脱N能力的影响，使合金熔体在高真空下脱气后再进行合金化；步骤Ⅵ合金化后的底吹氩气精炼可进一步去除合金化过程带入的气体元素，使去气更彻底。

为了有效保护易挥发元素，在步骤Ⅶ中向炉内充入0.2～0.3个大气压的氩气。然后在步骤Ⅷ中加入Zr、Mg、稀土元素3～4分钟后立即出钢，保证这些元素收得率。

采用该方法在真空感应炉内冶炼镍基高温合金，合金冶炼期间可以不加碳，并且精炼时间为35-40分钟，就可以得到气体及碳含量均很低的镍基高温合金，可将合金中N降低到40ppm以下，H降低到2ppm以下。它主要应用于同时要求低碳及低气体含量的镍基高温合金。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例一