[发明专利]一种镍基高温合金GH4698大规格铸锭的三联冶炼工艺

说明书

一种镍基高温合金GH4698大规格铸锭的新型三联冶炼工艺，具体为：优化目前GH4698合金双联熔炼的传统工艺路线，采用真空感应熔炼（VIM）+保护性气氛电渣熔炼（ESR）+真空自耗熔炼（VAR）新型三联冶炼工艺生产大规格铸锭，通过对VIM电极增加保护性气氛电渣二次重熔，可大幅降低成品铸锭中的S含量，提高后续真空自耗成品熔炼过程的稳定性；采用本发明可以得到成分均匀性更好、杂质元素O、N、S含量更低的GH4698合金大规格铸锭。

技术领域

本发明属于高温合金冶炼技术领域，具体涉及一种镍基高温合金GH4698大规格铸锭的三联冶炼工艺，成品铸锭规格为Φ660mm，适用于三联冶炼生产GH4698高温合金大规格铸锭。

背景技术

GH4698高温合金是主要以面心立方的γ＇相沉淀析出强化为主，并辅以固溶强化和晶界强化的镍基高温合金。该合金在750℃以下温度范围内具有较高的强度和韧性、优异的蠕变性能以及良好的抗氧化腐蚀性能，被广泛用于大型轮船和军舰的燃气涡轮盘、导流片、承力环等大型部件。为了保证大型锻件不同部位的组织和性能均匀性，对冶金厂生产的GH4698棒材的成分均匀性和夹杂物含量提出了更高的要求。

目前，国内生产的GH4698铸锭普遍采用双联熔炼工艺，即真空感应熔炼（VIM）+真空自耗熔炼（VAR）。真空感应熔炼浇注的电极内部夹杂物和缩孔较多，电极的致密度较差，在真空自耗重熔时稳定性较差，成品铸锭产生冶金缺陷的风险偏高，而且该工艺生产的铸锭未经过脱S过程，成品铸锭中S元素含量较高，严重影响合金的高温性能。

发明内容

为克服上述现有技术双联熔炼GH4698存在的不足，本发明的目的是提供一种镍基高温合金GH4698大规格铸锭的三联冶炼工艺，采用三联熔炼工艺生产GH4698铸锭，感应电极首先经过电渣二次重熔，得到更为致密的电极，提高真空自耗熔炼过程的稳定性；电渣熔炼时钢液经过渣系的过滤，可降低合金中的杂质元素O、N、S等，提高了铸锭的纯净度；真空自耗熔炼夹杂物颗粒会上浮至熔池表面，在电弧作用下逐渐被坩埚壁吸附，从而可进一步降低合金中的夹杂物含量，同时熔炼过程均采用相对较低的熔速，保证GH4698成品铸锭的成分均匀性；使用该方法可得到组织致密、杂质元素含量更低，成分均匀的大规格GH4698铸锭。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种镍基高温合金GH4698大规格铸锭的三联冶炼工艺，整体工艺路线为真空感应熔炼VIM+保护性气氛电渣熔炼ESR+真空自耗熔炼VAR；具体包括以下步骤：

步骤1，真空感应熔炼VIM

1）原材料：根据成分配比确定原材料种类和重量如下：镍板4288-4420kg，真空脱气铬870-948kg、钛锭155-168kg、铝锭90-105kg、钼条174-186kg、镍铌中间合金185-200kg，其中Nb元素质量分数为65%、镍硼中间合金1.50-1.80kg，其中B元素质量分数为16%、镍镁中间合金6-10kg，其中Mg元素质量分数为20%、镍铈中间合金0.8-1.2kg，其中Ce元素质量分数为25%，海绵锆1.5-3.0kg、石墨碳2.4-3.6kg；采用规格为8t的坩埚；钢锭模规格为Φ470mm；投料量为6t；