[发明专利]一种低气体含量高钛低铝镍钴合金电渣重熔电极制造方法

说明书

本发明公开一种低气体含量高钛低铝镍钴合金电渣重熔电极制造方法，通过采用非真空感应炉+LF炉+VOD炉冶炼工艺，既解决真空感应炉冶炼成本高，又解决高钛低铝镍钴基合金电渣重熔电极在非真空感应炉大气下冶炼，对标准规格窄的铝、钛元素收得率不稳定，控制难度大，以及冶炼后期大量补加金属钛，氢、氧、氮等气体含量容易高出标准规格上限等问题，进而获得气体含量低，铝、钛等易氧化元素合格的高钛低铝镍钴基合金电渣重熔电极。本发明的有益效果：最终成功冶炼氢含量不大于0.0003％、氧含量不大于0.0025％、氮含量不大于0.0060％、钛含量在3.05％～3.15％、铝含量在0.10％～0.15％的低气体含量高钛低铝镍钴基高温合金电渣重熔电极。

技术领域

本发明属于耐热合金制造领域，具体涉及采用非真空感应炉+LF炉+VOD炉工艺生产的一种低气体含量高钛低铝镍钴合金电渣重熔电极的制造方法。

背景技术

本合金为低气体含量高钛低铝镍钴基高温合金，合金中加入铬、钼元素进行固溶强化，加入高钛、低铝元素形成γ＇时效强化相，同时钴元素使钛、铝在固溶体中的溶解度降低，促使γ＇相析出量增加，从而提高γ＇相的稳定性，降低γ＇相的堆垛层错能。本合金具有优异的抗应力松弛性能和抗蠕变性能，缺口敏感性低。主要用于制作汽轮机或航空发动机高温螺栓、汽封弹簧片、密封环、销钉等关键零件。由于本合金气体含量要求低，易氧化元素钛含量高且规格窄，脱氧元素铝含量低，若合金电极质量控制不好，难以电渣冶炼出成分合格、质量稳定的电渣锭。为保证合金电渣重熔电极成分合格及较低的气体含量，普遍采用真空感应炉冶炼电渣重熔电极。真空感应炉冶炼电渣重熔电极由于在高真空下进行，元素烧损较少，成分及气体相对稳定，但由于真空感应炉对入炉原材料氧、氮等气体含量，硫、磷等杂质元素含量及表面质量等要求严格，原材料成本相对较高；另由于真空感应炉坩埚相对较小，装铁遍数多，过程调料、测温及取样等都需要反复对加料室进行充气和抽真空操作，单炉冶炼时间长，生产效率相对低下，吨钢生产成本相对较高。而大吨位非真空感应炉除对原材料杂质磷要求严格外，对入炉原材料气体、杂质硫及表面质量等要求相对较宽松，原材料成本相对较低，且装料，测温、调料及取样等均在常温常压下进行，操作相对简便快速，生产效率相对较高。但由于非真空感应炉没有氩气搅拌系统、真空系统等钢水精炼系统，合金成分精准控制及气体氢、氧、氮的脱除相对困难，为此利用LF炉和VOD炉的精炼功能，实现合金成分的精确控制和降低气体含量的目的，因此研发非真空感应炉+LF炉+VOD炉冶炼新工艺冶炼合金电渣重熔电极。目前国内外尚无采用非真空感应炉+LF炉+VOD炉工艺冶炼合金电渣重熔电极的公开资料。

发明内容

本发明公开一种低气体含量高钛低铝镍钴合金电渣重熔电极制造方法，通过采用非真空感应炉+LF炉+VOD炉冶炼工艺，既解决真空感应炉冶炼成本高，又解决高钛低铝镍钴基合金电渣重熔电极在非真空感应炉大气下冶炼，对标准规格窄的铝、钛元素收得率不稳定，控制难度大；冶炼后期大量补加金属钛，氢、氧、氮等气体含量容易高出标准规格上限等问题，进而获得气体含量低，铝、钛等易氧化元素合格的高钛低铝镍钴基合金电渣重熔电极。

为实现上述目的采用以下工艺程序：配料→非真空感应炉冶炼→LF炉冶炼→VOD炉冶炼→浇注→检验结果；

具体技术方案：

1.合金的电渣重熔电极化学成分(质量百分比，％)控制：碳不大于0.08，锰不大于1.00，硅：0.30～0.80，磷不大于0.015，硫不大于0.005，铬：17.0～19.0，钼：2.5～3.5，镍：35.0～39.0，钴：18.0～22.0，铝：0.10～0.15，钛：3.05～3.15，氢不大于3×10^-6，氧不大于25×10^-6，氮不大于60×10^-6，其余为铁。

2.非真空感应炉冶炼；