一种镍基高温合金脱氧的方法技术

本发明专利技术公开了一种镍基高温合金脱氧的方法，该方法包括：精选冶炼原材料；采用ZG‑0.025型真空感应熔炼炉熔炼Inconel690合金铸锭，其工艺参数为：抽真空至0.01Pa，10～15kW：10～20min；20～25kW直到熔化；真空度≤0.1Pa，精炼10min，电磁搅拌；真空下降低功率至5kW冷冻放气，再升温，反复2‑3次；高真空充入高纯氩气，调整温度，加入脱氧元素稀土镧和镁，电磁搅拌后加入微合金化元素硅、铝、钛、铌和钼及易挥发元素锰，电磁搅拌；降低功率，浇注，冷却取出铸锭，切除冒口。本发明专利技术得到的铸锭内部组织致密、化学成分均匀、无缩孔和缩松，铸锭氧含量≤10ppm。

A deoxidation method of nickel base superalloy

【技术实现步骤摘要】
一种镍基高温合金脱氧的方法
本专利技术涉及镍基高温合金脱氧
，具体是一种真空感应熔炼+预制氧化镁坩埚+添加稀土镧和镁的脱氧方法。
技术介绍
镍基合金因具有优异的耐腐蚀和抗高温氧化性能，常常用于使用条件苛刻，安全性要求高的设备。随着我国经济的持续、高速发展，装备制造业已经成为国民经济的支柱产业，装备制造业发展的突出特征是：单机设备参数越来越高，使用条件越来越苛刻，对安全性要求越来越高。焊接作为现代工业的关键制造工艺，焊接接头质量是保证工业装备安全性的关键。为满足大型工业装备日益增加的性能要求，国内对镍基焊接材料的需求增长很快，目前，镍基焊接材料的需求量已经从十年前的300~400吨/年，增加到3000~4000吨/年，需求量增长了十倍。焊接裂纹敏感性大、接头性能受微量元素影响大、焊接气孔敏感性强是镍基焊接材料的重要特点，也是材料研制的技术关键。解决这些技术难题的主要手段是严格控制焊接材料的气体含量和成分波动，严格限制杂质元素的含量，即研制高纯焊接材料，技术上常采用真空冶炼+精炼工艺(如AOD、VOD、ESR等)。由于需求量的原因，国内顶级钢铁企业虽具备生产镍基焊接材料的技术能力，但不关心镍基焊接材料的开发，也没有相关的产品；而少数小型企业，虽然关注镍基焊接材料的市场，但由于技术实力有限，难以研制出合格的特种镍基焊接材料，因此，现有镍基焊接材料基本依赖进口。镍基焊接材料的另一个特点是接头质量和焊接工艺的稳定性密切相关，技术发展趋势是自动化焊接的比例越来越高，这不仅要求焊接材料（如焊丝）满足对应的成分要求，还要求焊丝具备优异的工艺性能，如焊丝表面状态、几何尺寸和物理性能的稳定性。这些要求对焊丝的制造工艺提出了更高的要求，在焊丝表面粗糙度控制，焊丝表面涂层和拉丝工艺等方面提出了新的要求。国际上少数大公司已掌握上述技术，使得其产品能够顺利地进入中国市场；国内尚无相关的生产经验，为使镍基焊接材料实现国产化，就必须通过开发、研制，掌握上述关键技术。镍基合金中氧的危害主要体现在：（1）存在于合金熔体的溶解氧使加入的合金元素氧化，增加元素烧损，提高了夹杂物的含量。（2）凝固过程中，析出的氧与熔体中的碳反应生成一氧化碳，使铸锭内部形成气孔和疏松。（3）因温度降低析出的氧能使钢中的合金元素氧化，形成内生夹杂物。（4）凝固过程中以氧化亚铁形式析出的氧能和硫化亚铁形成低熔点共晶物，沿晶界分布，造成钢锭热加工时的热脆。夹杂物的形态、数量、大小和分布情况都对钢的加工性能和使用性能产生明显的影响。因此控制和减少氧元素的含量是真空冶炼相关技术是镍基焊接材料技术的关键，本专利技术方法就是针对这一技术难题进行的。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种镍基高温合金脱氧的方法，该方法可获得致密的含氧量超低的合金铸锭。本专利技术是通过以下技术方案实现：一种镍基高温合金脱氧的方法，该方法包括：（1）精选冶炼原材料，包括纯铁、金川镍、金属铬、金属钼、硅、金属锰、金属铌和钛，纯铁表面酸洗除锈，原材料烘干，钢锭模和保温冒及浇杯高温烘干；（2）采用ZG-0.025型真空感应熔炼炉熔炼Inconel690合金铸锭，其工艺参数为：抽真空至0.01Pa，10～15kW：10～20min；20～25kW直到熔化；真空度≤0.1Pa，精炼10min，电磁搅拌；真空下降低功率至5kW冷冻放气，再升温，反复2-3次；高真空充入高纯氩气，调整温度，加入脱氧元素稀土镧和镁，电磁搅拌后加入微合金化元素硅、铝、钛、铌和钼及易挥发元素锰，电磁搅拌；降低功率，浇注，冷却取出铸锭，切除冒口。该镍基高温合金按wt%计其化学成分如下：C≤0.03，Si≤0.50，Mn≤1.0，P≤0.005，S≤0.005，Cr：28.0-31.5，Fe：8.0-12.0，Mo≤0.5，Co≤0.10，Cu≤0.10，Ti≤1.0，Al≤1.1，Nb：0.5-1.0，其它≤0.5，Ni：基体。该镍基高温合金铸锭含稀土镧和镁含量之和按质量分数计≤0.02%。熔炼过程中采用预制的氧化镁坩埚，精炼后期加入稀土镧和镁可以大幅度脱氧，利用电磁搅拌作用进一步充分脱氧，脱氧反应在坩埚内表面与合金液的界面上和合金液内部及上表面进行。本专利技术的优点：（1）特殊冶炼工艺及采用预制氧化镁坩埚，碳预脱氧、精炼后期加入稀土镧和镁可以大幅度脱氧，对获得Inconel690低含量的氧具有非常重要的作用。（2）Inconel690超低含量的氧减少了铸锭中氧化物夹杂的数量，大幅度提高镍基合金的机械性能。（3）Inconel690超低含量的氧的镍基焊接材料，可以应用在核电等重要领域，对国产化焊材起到推动作用。（4）本专利技术Inconel690镍基合金脱氧方法，成本相对较低，工艺相对容易实现，还以进一步为其它镍基合金获得超低氧含量起到借鉴作用。具体实施方式实施例：精选冶炼原材料，包括纯铁、金川镍、金属铬、金属钼、金属锰、铌和钛，纯铁表面酸洗除锈，原材料烘干加入到坩埚中，钢锭模和保温冒及浇杯高温烘干放入炉膛中。采用ZG-0.025型真空感应熔炼炉熔炼Inconel690合金铸锭，其工艺参数为：抽真空至0.01Pa，12kW：15min；22kW直到熔化；真空度0.1Pa，精炼10min，电磁搅拌；利用原材料中的碳进行预脱氧；真空下降低功率至5kW冷冻放气，再升温，反复3次；高真空充入高纯氩气，调整温度，加入脱氧元素稀土镧（0.01%）和镁（0.01%），电磁搅拌后加入微合金化元素铝、钛、铌和钼及易挥发元素锰，电磁搅拌；降低功率，浇注，冷却取出铸锭，切除冒口。机械加工车去铸锭表面氧化皮，获得光滑表面铸锭，化学元素分析，最后锻造、拉拔成一定规格的焊丝。氧元素分析采用红外吸收法（国家标准GB/T11261-2006），分析精度为0.0001%（质量分数）。该实施例获得镍基高温合金铸锭按wt%（质量分数）计，其化学成分如下：O：0.0008，La：0.0041，Mg：0.005，S：0.0010，P：0.0015，N：0.0015，H：0.0002，C：0.011，Si：0.12，Mn：0.71，Cr：29.45，Fe：9.78，Mo：0.37，Co：0.01，Cu：0.005，Ti：0.82，Al:0.75，Nb：0.73，Ni：基体。尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍基高温合金脱氧的方法，其特征在于，该方法包括：/n（1）精选冶炼原材料，包括纯铁、金川镍、金属铬、金属钼、硅、金属锰、金属铌和钛，纯铁表面酸洗除锈，原材料烘干，钢锭模和保温冒及浇杯高温烘干；/n（2）采用ZG-0.025型真空感应熔炼炉熔炼Inconel690合金铸锭，其工艺参数为：抽真空至0.01Pa，10～15kW：10～20min；20～25kW直到熔化；真空度≤0.1Pa，精炼10min，电磁搅拌；真空下降低功率至5kW冷冻放气，再升温，反复2-3次；高真空充入高纯氩气，调整温度，加入脱氧元素稀土镧和镁，电磁搅拌后加入微合金化元素硅、铝、钛、铌和钼及易挥发元素锰，电磁搅拌；降低功率，浇注，冷却取出铸锭，切除冒口。/n

【技术特征摘要】
1.一种镍基高温合金脱氧的方法，其特征在于，该方法包括：
（1）精选冶炼原材料，包括纯铁、金川镍、金属铬、金属钼、硅、金属锰、金属铌和钛，纯铁表面酸洗除锈，原材料烘干，钢锭模和保温冒及浇杯高温烘干；
（2）采用ZG-0.025型真空感应熔炼炉熔炼Inconel690合金铸锭，其工艺参数为：抽真空至0.01Pa，10～15kW：10～20min；20～25kW直到熔化；真空度≤0.1Pa，精炼10min，电磁搅拌；真空下降低功率至5kW冷冻放气，再升温，反复2-3次；高真空充入高纯氩气，调整温度，加入脱氧元素稀土镧和镁，电磁搅拌后加入微合金化元素硅、铝、钛、铌和钼及易...

【专利技术属性】
技术研发人员：王吉孝，王黎，马李，莫才颂，李柏茹，黄敏，王君，金国，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44