[发明专利]一种利用铸造高温合金K414返回料制备K414合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造高温合金领域，特别提供一种利用铸造高温合金K414返回料制备K414合金的方法。

背景技术

耐磨铸造高温合金为燃汽轮机结构件用高温合金，该合金具有较好的高温性能，突出特点为具有较好的耐磨性。目前生产用耐磨铸造高温合金全部为采用纯元素生产（即采用多种纯元素进行高温合金的熔炼）的新料合金，生产成本较高，并且在铸件的生产中，有效利用率为30％左右，约70％的材料将作为浇注系统不能使用，因此在批量生产中产生大量的返回料，如不加以利用，将造成材料的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用铸造高温合金K414返回料制备K414合金的方法，用于制造使用温度在400℃以下，受力较大，对耐磨性及高温持久强度要求较高的高温合金结构件。该方法充分利用返回料资源，采用100％返回料的利用方案，用真空感应熔炼方法进行返回料合金的生产，在保证合金质量的前提下，提高材料利用率，可有效降低生产成本。

本发明具体提供了一种利用铸造高温合金K414返回料制备K414合金的方法，其特征在于，制备工艺如下：

（1）、原材料的预处理：

首先对K414合金铸件生产过程中产生的返回料即冒口、浇道及废铸件进行滚磨处理，去除材料表面的富氮层，然后对材料进行吹砂处理；之后对材料进行酸洗、水洗，最后用压缩空气去除材料表面的残留水分；

（2）、合金一次熔炼：

合金的熔炼：将预处理完毕的K414返回料放入熔炼坩锅中，采用真空感应熔炼炉进行合金的熔炼，当真空度小于6Pa时，分段送电熔化，控制升温速率为10～15℃/min，待温度达到700℃时，控制升温速率为15～20℃/min，当坩埚内返回料全熔后，在真空下加入剩余未装入坩埚的返回料，返回料的加入过程可以分多次进行；当全部返回料加入完毕后，以10～15℃/min的升温速率将钢水升温至精炼温度；

合金的精炼处理：精炼温度为1550～1600℃，保持熔炼室真空度在1Pa以内，精炼时间20～50min；

搅拌处理：精炼后停止加热，对合金进行低频搅拌处理，所述低频为200~500Hz，处理时间为10~20min；然后将钢水降温到1400～1500℃时进行浇注，浇注过程采用两级过滤网过滤；

（3）、化学成分调整：

分析返回料一次熔炼后料锭的化学成分，如其化学成分在成分限以内，直接进行合金的二次熔炼；当其化学成分在成分限以外时，对元素按成分限的中间值进行配料；其中，所述成分限为重量百分比：C 0.05-0.08、Cr18-20、Mo 4.5-5.5、Al 1.2-1.5、Ti 2.5-3.1、Fe 8-10、Ni余量；

（4）、合金二次熔炼：

合金的熔炼：将补加的原材料与一次熔炼后的料锭一同放到熔炼坩锅中，采用真空感应熔炼炉进行合金的熔炼，当真空度小于1Pa时，分段送电熔化，控制升温速率为10～15℃/min，待温度达到700℃时，控制升温速率为15～20℃/min，升温至精炼温度；

合金的精炼处理：精炼温度为1550～1600℃，保持熔炼室真空度在0.5Pa以内，精炼时间20～50min；

搅拌处理：精炼后停止加热，采用低频进行合金的搅拌处理，所述低频为200~500Hz，处理时间为10~20min；然后将钢水降温到1400～1500℃时进行浇注，浇注过程采用两级过滤网过滤。

本发明充分利用了K414合金的返回料，提高了材料的利用率，从而有效地降低生产成本。且采用该方法熔炼的合金经过多次返回重新利用，其力学性能仍能满足技术条件要求，合金气体含量没有出现明显增加。目前已经采用返回料合金进行了高温合金结构件的生产，产品合格率与新料合金生产铸件的合格率水平相当。对一个铸造厂按年产耐磨返回料高温合金10吨进行计算，每吨合金节省费用12万元，年创造效益可达120万元。

附图说明

图1为返回料合金室温瞬时力学性能；

图2为合金的冲击性能；

图3为合金中温力学性能；

图4为返回料合金磨损失重与时间的关系。

具体实施方式

实施例1

采用100％返回料的利用方案，制备K414合金的工艺如下：

（1）、原材料的预处理：