[发明专利]一种GH4151合金的真空感应熔炼浇铸工艺和锭模装置

说明书

本发明涉及一种GH4151合金的真空感应熔炼浇铸的工艺和锭模装置。所述装置包括：模壳（3），所述模壳（3）呈圆筒形并具有用于容纳合金铸锭的腔体（1）；保温冒口（2），所述保温冒口（2）的形状为平截空心锥体，并且套接在模壳（3）的一端；电磁搅拌装置（4），所述电磁搅拌装置（4）呈圆筒形并套接在模壳（3）的没有布置所述保温冒口的位置。本发明所用的工艺及装置可有效降低偏析，减小合金凝固过程中的内应力，提高合金强度，从而防止裂纹的产生。

技术领域

本发明涉及合金冶炼技术领域，尤其涉及一种GH4151合金的真空感应熔炼浇铸工艺和锭模装置。

背景技术

GH4151合金是一种以γ'相沉淀强化的先进难变形高温合金，具有优异的抗疲劳、抗蠕变、抗腐蚀性能，常用于制作航空发动机涡轮盘。GH4151合金化程度非常高，其中时效沉淀强化元素（Al+Ti+Nb）含量高达10 wt.%，主要强化相γ'体积分数高于45%，为变形合金之最；此外，大量添加的固溶强化元素Cr、Co、Mo、W等，使得合金室温强度高达1700MPa。然而由于大量强化元素的添加，使得合金在熔炼过程中出现严重的偏析，导致枝晶间出现大量的低熔点脆性相，如（γ+γ'）共晶相，使得合金的热塑性显著恶化。同时，在合金的凝固收缩应力的共同作用下造成铸锭产生裂纹。

由于合金特殊的材料属性以及不合理的真空感应浇铸工艺，在真空感应熔炼的铸锭中常出现明显的横裂、纵裂以及中心裂纹，这是一种不可逆转的严重铸造缺陷，影响后面工序的进行。甚至在铸锭凝固过程中，形成通心裂纹导致整根铸锭报废。目前，针对难变形高温合金开裂控制的研究主要集中在锻造和热处理过程，而针对真空感应熔炼浇铸工艺的开裂控制研究较少。

因此，针对以上不足，需要提供一种GH4151合金的真空感应熔炼浇铸工艺和锭模装置。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是在真空感应熔炼的铸锭中常出现明显的横裂、纵裂以及中心裂纹，影响后面工序的进行，甚至在铸锭凝固过程中，形成通心裂纹导致整根铸锭报废等问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明在第一方面提供了一种GH4151合金的真空感应熔炼浇铸的锭模装置，所述装置包括：模壳3，所述模壳3呈圆筒形并具有用于容纳合金铸锭的腔体1；

保温冒口2，所述保温冒口2的形状为平截空心锥体，并且套接在模壳3的一端；

电磁搅拌装置4，所述电磁搅拌装置4呈圆筒形并套接在模壳3的没有布置所述保温冒口的位置。

优选地，所述保温冒口2的材料选自岩棉、石棉、耐火纤维中的一种或多种。

优选地，所述保温冒口2的底面直径比所述模壳3的外径大400~500mm，高度为500~600mm，所述保温冒口2的内腔直径设置成能够套接在模壳3的外面。

优选地，所述模壳3由球墨铸铁制得。

优选地，所述电磁搅拌装置4为多对感应线圈，所述感应线圈成对布置在模壳3的四周，所述感应线圈的高度为2450mm。

优选的是，所述电磁搅拌装置4为三对线圈：第一感应线圈40和第二感应线圈43、第三感应线圈41和第四感应线圈44、第五感应线圈42和第六感应线圈45，并且所述三对线圈中的每一对线圈都串联连接而作为三相交流电的连接端。

本发明第二方面提供了一种GH4151合金的真空感应熔炼浇铸的工艺，所述浇铸工艺利用本发明第一方面所述的锭模装置进行，并包括如下步骤：

（1）冶炼前对真空感应炉坩埚进行镍洗，在镍洗后的真空感应炉中进行装料，然后抽真空至真空度小于0.5Pa；