[发明专利]一种难变形镍基高温合金GH4151合金的三联冶炼工艺

权利要求书

1.一种难变形镍基高温合金GH4151合金的三联冶炼工艺，其特征在于，所述的难变形镍基高温合金GH4151合金的原料各成分重量百分比(wt.%)为：C 0.04~0.08，Co 14.0~16.0，Cr 10.5~12.0，Mo 4.0~5.0，W 2.5~3.5，V 0.40~0.80，Ti 2.50~3.10，Al 3.5~4.0，Nb3.0~3.5，S≤0.001，余量的Ni；

所述的难变形镍基高温合金GH4151合金的原料通过真空感应炉冶炼、保护气氛电渣重熔冶炼和真空自耗重熔冶炼制备得到GH4151合金自耗锭；其中，在所述的保护气氛电渣重熔冶炼的过程中，全程氩气流量40~100L/min，渣阻摇摆设定范围为0.1~0.7mohm，熔速控制范围为2.5~8.0kg/min，水温控制范围为25~60℃，所用电渣的组分重量百分比为CaF₂：Al₂O₃：CaO：MgO：TiO₂ = 36~52%：18~30%：10~30%：0~10%：余量；

所述的真空感应炉冶炼包括以下步骤：

步骤1、根据GH4151合金成分要求，称取合金原料；

步骤2、将所述的合金原料进行真空感应炉冶炼，所述的真空感应炉冶炼包括全熔、精炼和出钢，所述的全熔的温度为1500~1590℃，所述的全熔的真空度为0~40Pa；所述的精炼的温度为1500~1590℃，所述的精炼的真空度为≤10Pa；所述的出钢的温度为1400~1450℃，得到钢水；

步骤3、进行真空浇注，将钢水浇到钢锭模中，所述的钢锭模提前加热到400~500℃，在冒口处增加保温措施，得到VIM电极棒；

步骤4、将所述的VIM电极棒在1小时内转移到退火炉中进行去应力退火，退火温度900~1200℃，保温12小时以上，得到退火后的VIM电极棒；

所述的保护气氛电渣重熔冶炼包括以下步骤：

步骤1、将所述的退火后的VIM电极棒，表面进行车光处理后，切掉冒口，随后进行电极焊接；

步骤2、采用的电渣的组分的重量百分比为CaF₂：Al₂O₃：CaO： MgO：TiO₂=36~52%：18~30%：10~30%：0~10%：余量；

步骤3、所述的退火后的VIM电极棒与结晶器的充填比为0.8~1.2，通入氩气，全程氩气流量40~100L/min，然后进行化渣、起弧、重熔、补缩、冷却和脱模工序，得到P-ESR电极棒；

步骤4、所述的P-ESR电极棒在1小时内进行去应力退火，退火温度900~1200℃，保温后，得到退火后的P-ESR电极棒；其中，在所述的难变形镍基高温合金GH4151合金的原料中，所述的Al、Ti和Nb的重量百分比之和为X，在所述的保护气氛电渣重熔冶炼制备的P-ESR电极棒直径为D，所述的P-ESR电极棒的去应力退火的保温时间t，t的单位为h，按以下公式计算：t=（2*D+（X-10）*150）/60；

所述的真空自耗重熔冶炼包括以下步骤：

步骤1、将所述的退火后的P-ESR电极棒表面进行车光或磨光处理，并加工至两端面平行，随后进行电极焊接；

步骤2、将初始真空度控制在0.8Pa以下，漏气率控制在0.4Pa/min以下；

步骤3、熔炼时充入氦气冷却，分别经过起弧阶段、稳定阶段、补缩阶段、冷却、破空脱模的工艺过程，所述的工艺过程的控制参数设置如下：熔速控制范围为2.8~4kg/min，氦气压力控制范围为300~700Pa，熔炼稳定阶段真空度为≤1Pa，冷却水温控制范围为18~28℃，得到VAR自耗锭；

步骤4、所述的VAR自耗锭在1小时内转移到退火炉中进行去应力退火，退火温度900~1200℃，保温12小时以上；

在所述的难变形镍基高温合金GH4151合金的原料中，所述的Al、Ti和Nb的重量百分比(wt.%)之和介于9~10.5%之间；

在所述的难变形镍基高温合金GH4151合金的原料中，所述的Cr、Co、Mo和W的重量百分比(wt.%)之和介于30.5~36.5%之间。