[发明专利]一种铁镍基高温合金电渣锭控制铝钛烧损的冶炼方法

说明书

本发明提供一种铁镍基高温合金电渣锭控制铝钛烧损的冶炼方法，其采用配比为CaF₂ 55~65%、Al₂O₃ 15~20%、CaO 15~20%和TiO₂ 2~6%的四元渣系，优化了电渣重熔启动阶段、熔炼阶段和充填阶段的电制度，适合于成分为Ni 41.5~53.0，Cr 16.0~18.0，Al 0.3~0.5，Ti 0.9~1.8，Nb 3.0~5.0，C0.01~0.04，Fe为余量，直径为810~1100mm的铁镍基高温合金电渣锭的冶炼。本发明所述铁镍基高温合金电渣锭控制铝钛烧损的冶炼方法，能够有效解决直径810mm~1100mm大尺寸铁镍基高温合金电渣锭重熔过程中铝元素和钛元素的烧损问题。

技术领域

本发明属于高温合金技术领域，具体涉及一种铁镍基高温合金电渣锭控制铝钛烧损的冶炼方法。

背景技术

铁镍基高温合金以以Fe和Ni元素为基体，合金中加入合金中加入Co、Cr、Mo、Al、Ti、Nb、B、C等元素，制备而成的一类高温合金。

对于铁镍基高温合金来说，Al、Ti和Nb元素是铁镍基高温合金中重要的合金元素，Al和Ti元素能与Ni元素形成一种化学组成为Ni₃(Al,Ti)的强化相γ′相，Nb能与Ni形成一种化学组成为Ni₃Nb的强化相γ″相。沉淀强化型铁镍基高温合金主要依靠γ′相和γ″相强化，这种强化效果则与合金中的Al和Ti元素含量直接相关。然而，高钛低铝的铁镍基高温合金在电渣重熔过程中会发生一定程度的烧损，进而影响到合金的性能一致性和稳定性。这是由于Al和Ti元素是活泼的易氧化元素，而熔渣的主成分是还原性氧化物，在重熔过程中Al和Ti元素会与熔渣中的氧化物发生还原反应，造成钢锭沿纵向出现Al和Ti元素含量的梯度变化，这造成了钢锭力学性能波动、质量稳定性差等严重后果。这些技术瑕疵都将导致生产的钢锭无法满足技术指标要求，影响合格率；还会造成钢锭批次质量的稳定性，影响服役可靠性。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的技术问题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种铁镍基高温合金电渣锭控制铝钛烧损的冶炼方法，能够有效解决直径810mm～1100mm大尺寸铁镍基高温合金电渣锭重熔过程中铝元素和钛元素的烧损问题。

本发明第一方面提供一种铁镍基高温合金电渣锭控制铝钛烧损的冶炼方法，所述冶炼方法包括：在电渣重熔炉中装入冶炼电极和四元渣系的渣料，经过所述启动阶段、熔炼阶段和充填阶段制备得到铁镍基高温合金电渣锭；所述冶炼方法采用所述四元渣系进行电渣重熔，所述四元渣系的渣料的组成和重量百分比为CaF₂ 55～65％、Al₂O₃ 15～20％、CaO15～20％和TiO₂ 2～6％。通过该技术手段，调整电渣中Al₂O₃与TiO₂的合理配比，抑制高钛低铝的铁镍基高温合金电渣锭冶炼过程中Al和Ti元素的烧损，进而改善电渣锭的成分均匀性。

优选地，对于如前所述的冶炼方法，所述铁镍基高温合金电渣锭直径为810～1100mm，重量为6000kg～25000kg。通过该技术手段，能够制备大尺寸的铁镍基高温合金电渣锭，满足发动机与燃气轮机所需大尺寸高温合金部件的电渣锭冶炼要求。

优选地，对于如前所述的冶炼方法，在采用所述的冶炼方法进行冶炼的过程中，Al元素钢锭的头尾差值为0～0.02％，Ti元素钢锭的头尾差值为为-0.02～0.02％。。通过该技术手段，能够解决大尺寸含Al、Ti的铁镍基高温合金电渣锭头尾的Al、Ti元素不均匀问题，提高其所制备部件的成分均匀性，提高质量稳定性。