[发明专利]一种K4648高温合金棒材的生产工艺

说明书

本发明公开了一种K4648高温合金棒材的生产工艺，该工艺包括以下步骤：(1)配料(2)熔化；(3)精炼；(4)水平连铸；其中水平连铸过程中采用的分离环为陶瓷分离环，所述陶瓷分离环由包括氧化锆、氮化硅和氮化硼的陶瓷原料烧结而成，其中氧化锆、氮化硅和氮化硼的质量占陶瓷原料质量的90％以上；拉坯过程中熔体温度在1360‑1450℃范围内，拉坯速度为0.5‑2米/分钟，拉坯频率为110‑150次/分钟；(5)电渣重熔；(6)剥皮：对电渣锭进行剥皮处理，得到K4648高温合金棒材。本发明提供了一种全新的工艺用于制备K4648高温合金，特别是小断面K4648高温合金。该生产工艺使得铸坯脱壳效果好，棒材表面质量优异，且适合批量生产。

技术领域

本发明涉及一种K4648高温合金棒材的生产工艺，属于冶金技术领域。

背景技术

K4648高温合金的主要合金元素为镍、铬、钨、钼等，其中铬的含量为32-35％，镍的含量达到了60％左右。由于K4648高温合金中的铬镍含量很高，目前国内外企业普遍采用真空感应炉冶炼浇注成型的方式制备K4648高温合金，但是这种工艺难以直接制备小断面尺寸(比如直径小于80mm，特别是直径小于50mm)的棒材。

发明内容

本发明的目的是通过一种新的工艺制备出K4648高温合金棒材，特别是适合制备出小断面尺寸的K4648合金棒。本发明的技术构思是通过真空冶炼+水平的连铸的工艺来实现上述发明目的，现有技术中尚未见到通过连铸(特别是水平连铸)制造该高温合金的报道。

为实现本发明的上述目的，本发明提供一种K4648高温合金棒材的生产工艺，包括以下步骤：

(1)配料：根据K4648高温合金的配方配置原料；

(2)熔化：在真空条件下，升温使原料熔化，形成熔体；

(3)精炼：保持真空条件，精炼30-90分钟；

(4)水平连铸：将精炼后的熔体进行水平连铸，得到连铸棒；其中水平连铸过程中采用的分离环为陶瓷分离环，所述陶瓷分离环由包括氧化锆、氮化硅和氮化硼的陶瓷原料烧结而成，在陶瓷原料中，氧化锆、氮化硅和氮化硼的质量占陶瓷原料质量的90％以上；水平连铸的拉坯过程中熔体温度在1360-1450℃范围内，拉坯速度为0.5-2米/分钟，拉坯频率为110-150次/分钟；

(5)电渣重熔：将连铸棒在惰性气体保护下进行电渣重熔，得到电渣锭；

(6)剥皮：对电渣锭进行剥皮处理，得到K4648高温合金棒材。

由于K4648合金成分中镍、铬的含量高，熔体的粘度大，而合金熔化后难以通过水平连铸的工艺来实现合金的制备，高熔点元素凝结易粘连损伤分离环。本发明发现分离环(分离环是指水平连铸的中间罐水口与结晶器之间的环状陶瓷质连接件)的材质对K4648合金的水平连铸有较大的影响，虽然分离环大多是陶瓷材质的，但是使用普通的陶瓷分离环并不能实现分离的目的，反而因为熔体粘连而损伤分离环。本发明意外地发现使用氧化锆、氮化硅和氮化硼的陶瓷原料烧结而成复合的陶瓷分离环对熔体的分离效果较好。发明人认为其原因可能是不同陶瓷材质和高温熔体的接触角不同有关。发明人结合拉坯过程的拉坯速度和拉坯频率等参数的配合，可以实现在上述条件下水平连铸得到连铸棒。

就分离环的陶瓷材质而言，常见的如氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷都是指单一的陶瓷成分，是指陶瓷的主要成分分别为氧化锆、氮化硅、氮化硼。比如氧化锆的质量占陶瓷原料的90％以上，烧结后得到的陶瓷当然为氧化锆陶瓷。当陶瓷原料中含有氧化锆、氮化硅和氮化硼中的一种或多种时，本申请将其称为复合陶瓷。

优选地，其中陶瓷分离环的原料中氧化锆、氮化硅和氮化硼的质量比为1：(1.8-3.2)：(1.8-3.2)；更优选地，质量比为1：(2.0-3.0)：(2.0-3.0)；具体地，比如质量比为1:2.5：2.5。