一種含Mg高溫合金冶煉方法
2023-06-15 11:59:31 2
一種含Mg高溫合金冶煉方法
【專利摘要】本發明屬於高溫冶煉領域，具體是一種含Mg高溫合金冶煉方法。在真空感應爐冶煉高溫合金時，創造有利於Mg回收的低氧、低硫、低氮條件，在爐料中配入少量石墨碳，通過熔化期和高真空精煉期進行充分碳脫氧，在精煉末期加入Al，合金化的同時進一步脫氧，並且在整個精煉期採用低吹氬氣攪拌，增大合金液比表面積，使氧化物、硫化物夾雜充分上浮，同時去除氮氣，停電降溫，搖爐，在爐內充入氬氣保護，至合金液結膜時加入鎳鎂合金。真空感應爐冶煉後Mg收得率≥35%，在電渣重熔過程採用保護氣氛，且採用含5%-10%MgO的渣系，Mg收得率≥70%。
【專利說明】—種含Mg高溫合金冶煉方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於高溫冶煉領域，具體是一種含Mg高溫合金冶煉方法。
【背景技術】
[0002]在高溫合金中加入微量Mg可以減弱S的有害作用，提高合金高溫蠕變性能。由於鎂的密度小，活性強，可與鋼中氧、硫、氮反應，尤其是在煉鋼溫度下的高蒸氣壓等因素給其加入以及加入後在鋼中含量的控制方面帶來了極大的困難。高溫合金通常的工藝路線是:真空感應熔煉後，再電渣重熔。目前，真空感應過程加鎂方法主要有兩種，一種是出鋼前加金屬鎂，鎂的收得率很低，只有0.76%~1.50% ;另一種是加鎳鎂合金，鎂的收得率為^6.0%,電渣重熔過程中Mg收得率50%以下。所以Mg含量收得率波動大，成品中Mg不易精確控制。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是:如何在冶煉含Mg高溫合金中，Mg含量收得率波動大，成品中Mg不易精確控制的問題。
[0004]本發明技術方案是在真空感應爐冶煉高溫合金時，創造有利於Mg回收的低氧、低硫、低氮條件，在爐料中配入少量石墨碳，通過熔化期和高真空精煉期進行充分碳脫氧，在精煉末期加入Al，合金化的同時進一步脫氧，並且在整個精煉期採用低吹氬氣攪拌，增大合金液比表面積，使氧化物、硫化物夾雜充分上浮，同時去除氮氣，停電降溫，搖爐，在爐內充入IS氣保護，至合金液結膜時加入鎳鎂合金。
[0005]本發明所採用的技術方案是:一種含Mg高溫合金冶煉方法，按照如下的步驟進行:`
步驟一、將Mg質量百分比為0.002%-0.003%的高溫合金，放入真空感應爐中，加入總質量的0.03%-0.05%的石墨碳；
步驟二、關閉爐蓋，打開真空泵，抽取真空感應爐內部氣體，使得在壓強小於等於IOPa時，送電熔化爐料，熔化速度< 1/2爐最大容量/小時；
步驟三、爐料全部熔化後，開始底吹氬氣進行精煉，氬氣流量0.2 L/min -0.6 L/min,真空度保持在小於等於5Pa，溫度1500°C _1550°C，精煉30分鐘；
步驟四、停止吹氬，保持爐內部壓強小於等於5Pa，加入爐內部總質量1.3%的A I和爐內部總質量1.3%的Ti，待爐內部爐料全部熔化後，再次開始底吹氬氣，氬氣流量0.2 L/min-0.6 L/min，同時停電降溫，搖爐兩次，搖爐過程真空感應爐後傾15°，使上浮在合金液表面的夾雜物粘到坩堝壁；
步驟五、關閉真空泵，向爐內充入氬氣，壓力達到500mbar停止，加入質量百分比鎳為80%鎂為20%的鎳鎂合金，加入量為爐內部總質量的0.04%，通電進行升溫熔化，同時進行攪拌，完全熔化後，關閉電源，出爐澆注成電極；
步驟六、澆注成的電極進行電渣重熔，所使用的渣系配比為:按質量百分比CaF2:57%-62%，Al2O3:18%-22%，CaO:10%-13% ；MgO:5%_10%，其它為雜質，雜質元素中質量百分比含量 FeO ( 0.2%, SiO2 ( 0.3%。
[0006]本發明所用鎳鎂合金，含按照質量百分Ni:80%,Mg: 20.0% ;底吹氬氣的成分的重量百分比為-M ^ 99.99%，氬氣流量根據爐容量大小適當調整，以熔池表面平穩冒泡，又不引起噴濺為原則。
[0007]本發明步驟四，再次進行底吹氬氣，是為了使氧化物、氮化物、硫化物夾雜充分上浮，進一步去除合金化過程帶入的氣體元素。
[0008]本發明步驟四，搖爐兩次，搖爐過程真空感應爐後傾15° (坩堝後傾15° )，是為了使上浮在合金液表面的夾雜物粘到坩堝壁，從而降低Mg損失。
[0009]本發明步驟五，向爐內充入氬氣，氬氣壓力為500mbar，是為了降低Mg的揮發損失。
[0010]本發明步驟六，渣系中加入5-10%的MgO，是為了平衡Mg在鋼渣中的分配，降低Mg的氧化損失，雜質元素含量FeO ( 0.2% (佔總渣系質量的百分比)，SiO2 ( 0.3% (佔總渣系質量的百分比)，是為了減少渣中不穩定氧化物，降低Mg燒損。
[0011]本發明的有益效果是:真空感應爐冶煉後Mg收得率> 35%，在電渣重熔過程採用保護氣氛，且採用含5%-10%Mg0的渣系，Mg收得率≤70%。
【具體實施方式】
[0012]下面結合實施例詳細說明本發明的【具體實施方式】，但本發明的【具體實施方式】不局限於下述的實施例。
[0013]實施例一
本實施例的設備採用500kg真空感應爐:極限真空度為6.67X 10_2 Pa，電源功率為400KW，頻率為1000HZ，裝爐量500kg。合金種類:Inconel740
I按照配比將合金原料裝入爐內，在爐料中部放入0.03-0.05% (質量百分比)的石墨碳。
[0014]合金的化學成分為(質量百分比):C ( 0.05%, Si ( 0.10%, Mn ( 0.10%，P ≤ 0.015%, S ≤ 0.002%, Cr:24.0%_26.0%, Al:1.0%_1.2%, Ti:0.8%-1.10%, Co:19.0%-21.0, Nb:1.40%-1.60%, Mg:0.002%_0.003%,其餘為 Ni。
[0015]II關閉爐蓋抽真空，爐內壓強不大於IOP時，送電熔化爐料。
[0016]III熔化期:熔化速度< 1/2爐最大容量/小時。
[0017]IV精煉期
爐料全部化清後，觀察合金液面不再冒氣泡，熔池表面平靜後進入精煉期。開始底吹氬氣精煉，氬氣流量0.5L/min,真空度小於4.0Pa,精煉溫度1530°C，精煉30分鐘；
V合金化期停止吹氬，鋼液降溫後加入佔總質量1.3%的A I和Ti進行合金化；
VIA 1、Ti化清後(全部熔化後)，再次進行底吹氬氣，氬氣流量0.5 L/min。
[0018]W停電、降溫，搖爐兩次，坩堝後傾15°，使上浮在合金液表面的夾雜物粘到坩堝壁。
[0019]IX 充氣
關閉真空泵，停止抽真空。向爐內與錠模內充入氬氣，氬氣壓力為500mbar。[0020]X加入鎳鎂合金(按照質量百分Ni:80%,Mg:20.0%)，Mg元素配比按0.008%加入。全部溶化後，出鋼澆注成電極。
[0021]XI電渣重熔
渣系配比(質量百分比)CaF2:59.5%，Al2O3:20%，CaO:12% ；MgO 8%。雜質元素含量(佔渣系的總的質量百分比)FeO: 0.19%, SiO2:0.25%。
[0022]I)裝料:將要熔煉的高溫合金電極與假電極焊接在一起，並與電極夾持器連接。結晶器底部放置同材質引弧環、車屑和總渣料8-10% (質量百分比)的渣料。
[0023]2)惰性氣體吹掃:閉合保護罩，通入Ar氣進行爐底吹掃，同時開啟排煙裝置，使爐內空氣排出，時間5-10分鐘。
[0024]3)保護熔煉:關閉排煙閥門，向結晶器及保護罩內通入Ar氣，流量為10 ml/min-15ml/min,保持保護罩內微正壓。
[0025]4)引弧化渣:化渣電壓50V，電流7000A，化渣過程以2.3kg/min的速度均勻加入渣料。
[0026]5)熔煉:渣料化清後，熔煉期開始。熔化率(kg/h) =0.75X結晶器直徑(mm)。熔煉過程渣阻擺動0.4πιΩ。
[0027]6)補縮:米用二階段，先快速遞減功率補縮，然後慢速遞減功率補縮，最後恆功率保溫。
[0028]7)模冷、脫模。
【權利要求】
1.一種含Mg高溫合金冶煉方法，其特徵在於按照如下的步驟進行: 步驟一、將Mg質量百分比為0.002%-0.003%的高溫合金，放入真空感應爐中，加入總質量的0.03%-0.05%的石墨碳； 步驟二、關閉爐蓋，打開真空泵，抽取真空感應爐內部氣體，使得在壓強小於等於IOPa時，送電熔化爐料，熔化速度< 1/2爐最大容量/小時； 步驟三、爐料全部熔化後，開始底吹氬氣進行精煉，氬氣流量0.2 L/min -0.6 L/min,真空度保持在小於等於5Pa，溫度1500°C _1550°C，精煉30分鐘； 步驟四、停止吹氬，保持爐內部壓強小於等於5Pa，加入爐內部總質量1.3%的A I和爐內部總質量1.3%的Ti，待爐內部爐料全部熔化後，再次開始底吹氬氣，氬氣流量0.2 L/min-0.6 L/min，同時停電降溫，搖爐兩次，搖爐過程真空感應爐後傾15°，使上浮在合金液表面的夾雜物粘到坩堝壁； 步驟五、關閉真空泵，向爐內充入氬氣，壓力達到500mbar停止，加入質量百分比鎳為80%鎂為20%的鎳鎂合金，加入量為爐內部總質量的0.04%，通電進行升溫熔化，同時進行攪拌，完全熔化後，關閉電源，出爐澆注成電極； 步驟六、澆注成的電極進行電渣重熔，所使用的渣系配比為:按質量百分比CaF2:57%-62%，Al2O3:18%-22%，CaO:10%-13% ；MgO:5%_10%，其它為雜質，雜質元素中質量百分比含量 FeO ( 0.2%, SiO2 ( 0.3%。
【文檔編號】C22C1/06GK103498066SQ201310443962
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】趙鴻燕, 王賀利, 王偉, 張龍 申請人:山西太鋼不鏽鋼股份有限公司