[发明专利]超高N含量高温合金的VIM炉冶炼方法

说明书

本发明公开了一种超高N含量高温合金的VIM炉冶炼方法及超高N含量高温合金，所述VIM炉冶炼方法包括在VIM炉中进行的熔炼步骤、和浇注步骤；在所述熔炼的后期，向所述VIM炉中加入含氮物质以调整N含量。本发明通过对原材料和熔炼工艺等的综合改善，提高了VIM炉熔炼过程N元素的收得率、实现该高温合金N元素含量的精准控制，从而可以保证氮元素的目标含量，得到理想的产品。

技术领域

本发明属于冶金行业高温合金真空熔炼领域，具体涉及一种超高N含量高温合金的VIM炉冶炼方法。

背景技术

超高N含量高温合金是发电厂常用的一种材料，多用来制造锻件、环件等多种产品。受使用环境及对合金纯净度的特殊要求影响，该合金的冶炼要采用VIM炉生产。在VIM炉冶炼超高N含量高温合金过程中，在高真空状态下，氮元素容易随真空系统挥发，无法获得理想的目标值。在VIM的高真空环境下通常无法有效的实现超高含量N元素的控制，从而使得传统的冶炼工艺得到的良品率很低。

发明内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明的目的之一在于提供一种超高N含量高温合金的VIM炉冶炼方法(也可说是：一种超高N含量高温合金VIM炉熔炼过程中精准控制N含量的控制方法)。采用该工艺方法可以保证氮元素的目标含量、极大的提高产品的良品率。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种超高N含量高温合金的VIM炉冶炼方法包括在VIM炉中进行的熔炼步骤、和浇注步骤；在所述熔炼的后期，向所述VIM炉中加入含氮物质以调整N含量。其中，所述VIM炉为真空感应熔炼炉。

在上述超高N含量高温合金的VIM炉冶炼方法中，作为一种优选实施方式，所述超高N含量高温合金中N质量百分比为1500-3000ppm，优选为2000-3000ppm，更优选为2700-3000ppm；即所述浇注步骤之后，得到的超高N含量超高温合金中的N含量为1500-3000ppm，优选为2000-3000ppm，更优选为2700-3000ppm。

在上述超高N含量高温合金的VIM炉冶炼方法中，作为一种优选实施方式，所述含氮物质为含氮质量百分比为3％以上的含氮合金；进一步优选为氮化铬铁、氮化锰和氮化铝中的至少一种；优选地，所述含氮物质(比如氮化铬铁)为经过了烘烤处理之后的含氮物质；更优选地，所述烘烤的温度为750-1100℃，时间为≥6小时；相对于通常不对含氮物质(比如氮化铬铁)进行烘烤，本发明创新性地对含氮物质(比如氮化铬铁)进行所述烘烤以排除含氮物质中的气体(其中主要为去除H)、缩小含氮物质与钢液的温度差，避免引起反应剧烈影响N的收得。更优选地，进行所述烘烤的装置和VIM炉位于同一车间。其中，若温度低于750℃时，对去除H的效果不佳，若温度超过1100℃，氮化铬铁中溶解的N会有一部分分解出来。最终会影响N的收得率；且烘烤时间作为优选6小时以上，以可以起到去除H的效果。

在上述超高N含量高温合金的VIM炉冶炼方法中，作为一种优选实施方式，在所述熔炼的后期，加入所述含氮物质(比如氮化铬铁)之前，向所述VIM炉中通入惰性气体，优选地，所述惰性气体为氩气，所述VIM炉内氩气的压强≥10000pa；氩气的压强设置为在设备可承受力的范围内越大越好；若氩气的压强太小，会使得产物合金的N含量达不到要求、及导致含氮物质(比如氮化铬铁)加入后N收得率降低，因为真空感应炉的真空系统是一个动态平衡的过程，部分N会随着真空系统排除炉外，从而需要通过更多的含氮物质(比如氮化铬铁)来补充，造成成本提高或最终成分不合格判废；而充入较高压强的氩气，对钢液面是一个压应力的作用，迫使由含氮物质(比如氮化铬铁)带入钢液中的N排出液面的阻力增加，同时加大的炉内压强也可以减缓炉内系统的动态平衡的进行；优选地，所述惰性气体的通入持续到所述浇注结束。

优选地，所述熔炼包括熔化期和精炼期，所述熔炼的后期是指精炼后期。