The invention relates to a vacuum induction smelting process for reducing the content of O, N and S in a nickel base superalloy, which belongs to the technical field of alloy smelting. The nickel base superalloy is obtained by primary smelting and refining, two refining, two smelting and three refining, four refining and three smelting. The invention adopts a C technology, can make the content of O in the melt is further reduced; the end of the first melting, continue to cool until completely solidified melt in melt during this period with posterior conjunctival, reduce the solubility and solubility of alloy melt solidification of alloy, can further discharge in the alloy and N by O; ceramic filter filter, the maximum reduction of the melt of O, N, S content and inclusions; the distribution method and melting process, the alloy of O, N, S content decreased to less than 12ppm.
【技术实现步骤摘要】
降低镍基高温合金中O、N、S含量的真空感应熔炼工艺
本专利技术涉及一种降低镍基高温合金中O、N、S含量的真空感应熔炼工艺,该工艺适用于对O、N、S含量有较高要求的镍基高温合金母合金的工业化冶炼,属于合金熔炼
技术介绍
镍基高温合金是一种成分非常复杂的多组元合金,各合金原料中或多或少的含有一定量的S元素;同时,大部分合金都含有强氧化物和强氮化物形成元素,如Nb、Ti、Al;此外,Cr作为一种必不可少的合金化元素,其原材料中含有大量的N,所以,在上述元素含量较高的合金熔炼过程中,O、N、S一直无法得到有效去除。当镍基高温合金中的O元素和N元素含量较高时,很容易形成氧化物和氮化物,而S含量较高时,会弱化晶界和相界,同时促进有害相的析出。这些氧化物、氮化物夹杂及有害相数量过多时,就会在合金服役过程中形成裂纹源,进一步成为裂纹产生和扩展的通道,从而降低合金的疲劳和蠕变性能,因此,必须严格控制合金中O元素、N元素和S元素的含量。真空感应熔炼是一种在真空条件下利用电磁感应加热原理来加热和熔化金属的熔炼工艺。高合金化优质高温合金几乎全部采用真空感应熔炼法熔炼合金。随着高温合金的不断发展,对合金中的气体含量及夹杂物含量都提出了越来越高的要求。目前,国外较为成熟的真空感应熔炼可以将合金中的O、N、S的总含量降到20ppm以下,然而国内同样采用真空感应熔炼,却因为布料、加料顺序,熔炼工艺不合理等原因,导致所熔炼出的合金中O含量高达40ppm,N含量高达30ppm,O、N、S的总含量最低也只能控制在20ppm,与国外存在明显差距,从而制约了我国高温合金的实际应用与进一步 ...
【技术保护点】
降低镍基高温合金中O、N、S含量的真空感应熔炼工艺,其特征是步骤如下:(1)一次熔炼和精炼:将熔炼镍基高温合金原材料中1/2的C,以及所有的与O、N亲和力较低的元素Ni、Ta、Mo、Cr、Fe一起进行第一次熔炼和精炼;精炼过程中,待熔体熔清30分钟后随炉取样测量熔体中的N含量,当N含量小于7 ppm后结束第一次精炼;(2)二次精炼:向步骤(1)所得物料中加入所剩余1/2的C,进行第二次精炼;精炼15分钟后随炉取样测量熔体中的O含量,当O含量达到小于5ppm后结束第二次精炼;(3)二次熔炼和三次精炼:向步骤(2)所得物料中加入强氮化物和氧化物形成元素Nb、Ti、Al,加热至所加物料完全熔化后,进行第三次精炼;(4)四次精炼:三次精炼结束后,向步骤(3)所得物料中加入脱硫剂进行精炼脱硫,随炉取样测量熔体中的S含量,当S含量达到目标要求后结束第四次精炼;(5)三次熔炼:四次精炼结束后,停止送电至合金液表面结膜后,对真空感应炉炉腔充氩气到1‑1.2KPa,向步骤(4)所得物料中加入易烧损和易挥发的微量元素B和Zr,同时进行搅拌,送电直至合金液再次完全化清后浇注,完成合金熔炼。
【技术特征摘要】
1.降低镍基高温合金中O、N、S含量的真空感应熔炼工艺,其特征是步骤如下:(1)一次熔炼和精炼:将熔炼镍基高温合金原材料中1/2的C,以及所有的与O、N亲和力较低的元素Ni、Ta、Mo、Cr、Fe一起进行第一次熔炼和精炼;精炼过程中,待熔体熔清30分钟后随炉取样测量熔体中的N含量,当N含量小于7ppm后结束第一次精炼;(2)二次精炼:向步骤(1)所得物料中加入所剩余1/2的C,进行第二次精炼;精炼15分钟后随炉取样测量熔体中的O含量,当O含量达到小于5ppm后结束第二次精炼;(3)二次熔炼和三次精炼:向步骤(2)所得物料中加入强氮化物和氧化物形成元素Nb、Ti、Al,加热至所加物料完全熔化后,进行第三次精炼;(4)四次精炼:三次精炼结束后,向步骤(3)所得物料中加入脱硫剂进行精炼脱硫,随炉取样测量熔体中的S含量,当S含量达到目标要求后结束第四次精炼;(5)三次熔炼:四次精炼结束后,停止送电至合金液表面结膜后,对真空感应炉炉腔充氩气到1-1.2KPa,向步骤(4)所得物料中加入易烧损和易挥发的微量元素B和Zr,同时进行搅拌,送电直至合金液再次完全化清后浇注,完成合金熔炼。2.如权利要求1所述降低镍基高温合金中O、N、S含量的真空感应熔炼工艺,其特征是:所述镍基高温合金的化学成分按质量分数计为:0%-6.5%Al,0%-30%Cr,0%-25%Mo,0%-20%Co,0%-11%W,0%-10%Ta,0%-6%Re,0%-6%Nb,0%-5%Ti,0%-28%Fe,0.01%-0.12%C,0.002%-0.02%B,0.005%-0.15%Zr,余量为Ni,单炉熔炼2000kg合金。3.如权利要求1所述降低镍基高温合金中O、N、S含量的真空感应熔炼工艺,其特征是:步骤(1)中一次熔炼前装入坩埚内的原料为C,以及五种与N、O亲合力较低的金属Ni、Ta、Mo、Cr、Fe,其排布和加入量为:以镍基高温合金原材料中各元素质量计,20%-40%Ni、50%C、100%Ta、100%Mo、100%Cr、100%Fe、60%-80%Ni;步骤(1)中一次熔炼过程采用阶梯式加热方式,具体步骤为:当炉内真空度达到20Pa时,开始以40-60kW功率送电加热排除附着气体,当真空度达到5Pa时,调功率至200-250kW保持30-40min,再加大功率至300-350KW保持30-40min后继续加大功率至400-450kW,此时Ni块开始熔化,进一步加大功率至500-550kW,Ni块、Ta条、Mo条、Cr块、Fe块依次熔化,待所有金属原料全部熔进已熔化的金属液,继续加大功率至560-570kW,快速使熔体升温至15...
【专利技术属性】
技术研发人员:王颜臣,谢建新,王俊,肖丽俊,王博,祝国梁,浦益龙,周向东,吕斌,
申请(专利权)人:江苏隆达超合金航材有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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