一種純淨化冶煉鋼液過濾器的製作方法

2023-10-17 20:56:54 2

專利名稱：：一種純淨化冶煉鋼液過濾器的製作方法一種純淨化冶煉鋼液過濾器本發明屬於高溫合金技術領i或，特別涉及一種純淨化冶煉鋼液過濾器，適用於高溫合金的純淨化冶煉。
背景技術：
：目前，K417等高溫合金及其渦輪葉片在我國的產量最大，通常精鑄件的重量僅佔SA料的30X。為此，在70年代金屬所通過研究規定K417合金五次以內的返回料可100%再禾傭。但30多年來大批量的生產使返回料的^頓遠超過5次，再利用存在嚴重問題，而K417合金含有較高戰略元素含量(15wt%Co，60wt%Ni)。因此，其返回料的淨化和〗頓從資源和經濟上講都具有重大意義。這也是世界各國航空發動機生產極其關注的問題，1997年美國85%返回M來源於不鏽鋼廢料，6X返回M來源於超合金。1998年美國超合金消耗金屬Co約4000噸，其中32X的Co來源於返回料。高溫合金精密鑄造渦輪葉片是先進發動機的關鍵部件，其技斜啦能的發展是提高推重比、保i正可靠性的關鍵。但由於精密成型後，部件難以進行全面性能檢測。因此，對發動機精鑄件而言，其原材料一母合金成為其質量的基礎。另外，母合金質量的優劣也是決定鑄件成品率、控制製造成本的重要因素。純淨度是評價高溫合姆合金質量的最主要附旨標，因it爐行高溫合錢合金純化技術的研5W提高發動機性能和可靠性也極為重要。如圖1所示，傳統高溫合金純淨化冶煉鋼液過濾器是在過濾器1底部開口處設有過濾網2，其不足之處在於過濾效率低，過濾效率一般為4(K60%。
發明內容本發明的目的在於提供一種純淨化冶煉鋼液過濾器，解決傳統高溫合金純淨化冶煉鋼液過濾器過濾效率低、高溫合她回料再利用困難等問題，通過簡單可行、低成本的過濾器，製備高純淨低夾雜的高溫合金母合金，同時也可以進行精密鑄件的澆注。本發明的技術方案是一種純淨化冶煉鋼液過濾器，該鋼M:濾器設有上下兩層過濾網第一層過濾網和第二層過濾網，在兩層過濾網中間設有陶瓷球層。臓的純淨化冶煉鋼液過濾器，第一層過濾網和第二層過濾網分別為多層網狀層疊結構，疊層之間的網孔交錯連通。所述的純淨化冶煉鋼液過濾器，第一層過濾網和第二層過濾網為耐火材料過濾網，陶瓷球層為耐火材料陶瓷球構成。所述的純淨化冶煉過濾器，第一層過濾網的L徑在1030PPi，第二層過濾網的孑L徑在2040PPi，陶瓷球直徑在l10mm。本發明的工作原理是事先把該過濾器放置在錠模或鑄件殼型的帽口處，經過冶煉後的鋼液進行澆注，在鋼液流過過濾器時，先從第一層過濾網經過，鋼液流過第一層過濾網後會將鋼液中的大型夾雜物過濾，然後iSA到陶瓷球中，由於陶瓷球的比重比鋼液輕(3g/cm3)，在鋼液的衝刷下會在鋼液中做沉浮運動，由於鋼液中的夾雜主要為氧化物或氮化物，而它們與陶瓷球有很強的親和力。因此，鋼液中的小型夾雜物被陶瓷球吸附，鋼液進一步被淨化，即使被陶瓷球吸附的細小夾雜物被鋼液衝刷掉，但最後經過L徑更為曲折細小的第二層過濾網時，由於細小夾雜物已經長大可被第二層過濾網過濾掉，鋼液進一步被淨化，最終得到純淨化的鋼液。本發明的有益效果是1、本發明結構簡單，由上下兩層陶瓷過濾網和實心陶瓷球層組成，其過濾效果較傳統過濾方法有較大提高，高溫母合金中的夾雜物的過濾效率可達70%以上，根據選用的過濾網和陶瓷^+才質的不同，可廣泛應用於生產純淨化高溫合金和各種合金的需要。由於有本發明鋼M濾器的存在，鋼液的澆注^it可適當提高，鋼液澆注過濾器的預熱^Jt在6001050。C之間。2、本發明鋼液過濾器經與純淨化冶煉工藝相結合，可進一步確保高溫合金返回料中的O、N含量斷氐到10PPm以下。3、採用本發明鋼液過濾器，通過超純冶煉技術來淨化鑄造高溫合金的合金返回料，禾,K417等高溫合金返回料製備高純淨、高質量、高性能的高溫合金母合金，以提高資源的禾,率，特別是戰略資源鎳和鈷。本發明研製出的高純母合金製備技術，也為FWSIO、WP13發動機的製造提供優質高溫合，合金。圖1為高溫合金傳統過濾結構示意圖。圖2為本發明過濾器的結構示意圖。圖3為本發明過濾效率直方示意圖。圖中，l過濾器；2過濾網；3第一層過濾網；4陶瓷球層；5第二層過濾網。具敝敲式如圖2所示，本發明純淨化冶煉鋼液過濾器，由上下兩層過濾網(第一層過濾網3和第二層過濾網5)以及兩層過濾網中間的實心陶瓷球層4構成，第一層過濾網3和第二層過濾網5可以分別為多層過濾網疊層結構，疊層之間的網孑L交錯連通。其中，上層過濾網(第一層過濾網3)設置於過濾器l內部，主要作用是過濾鋼液中較大型夾雜物，可以根據冶煉不同的合金材料選擇氧化鋯、氧化鋁或其它常用的泡沫陶瓷過濾網，第一層過濾網的L徑一般在1030PPi;兩層過濾網中間的實心陶瓷球層4的作用是吸附鋼液中細小夾雜物，並皿其在陶瓷球表面長大，其材質可以選擇氧化鋯、氧化鋁或其它常用的泡沬陶瓷過濾網用陶瓷，最好選用比ffl大的陶瓷球，其直徑在l10mm之間為佳；下層過濾網(第二層過濾網5)設置於過濾器1底部開口處，其作用^1濾鋼液中較細小的夾雜物，一種是被陶瓷球吸附並長大後被鋼液重新衝刷回鋼液中的夾雜物，另一種是第一層過濾網沒有吸附至啲較大的夾雜物，其材質的選擇同第一層過濾網，孑L徑在2040PPi之間。當冶煉完畢澆注時，鋼液的澆注流動順序是第一層過濾網一過濾網中間的耐火陶瓷球一第二層過濾網一金屬模具或殼型。鋼液經過第一層過濾網後會將鋼液中的大型的夾雜物過濾；然後，進入到陶瓷球中，由於陶瓷球的比重比鋼液輕，在鋼液的衝刷下會在鋼液中做沉浮運動，鋼液中的夾雜為氧化物或氮化物，而它們與陶瓷球有很強的親和力(吸附力)。因此，鋼液中的小型夾雜物被陶瓷球吸附，鋼液進一步被淨化，最後經過L徑更為曲折細小的第二層過濾網，鋼液進一步被淨化，最終得到純淨化的鋼液。本發明過濾效^^i正方法如下(一)實驗方法1、過濾淨化實驗將過濾器予鵬Mjt96(TC，在出爐前方燈於錠模上，進入澆注室；2、過濾效輸正實驗經過濾的合金和未經過濾的合金分別各取30g,分兩次實驗。第一次實驗是經過濾的合金，把其放在底面積為2.5cm的水mi坩堝中，禾U用真空下電弧熔煉，並快速凝固，凝固的金屬塊高度在0.5011左右，並確保合金中氧化物全部浮在合金表面測量凝固液滴表面氧化物面積；第二次實驗是經過濾的合金，重複上面實驗，然後禾傭下面公式進行計算過濾效率。formulaseeoriginaldocumentpage6式中E——過濾效率；Au——過濾前單位重量試樣的氧化物表面積cm2/g;Af過濾後單位重量試樣的氧化物表面積，cm2/g。實驗結果(進行了三次實驗，每次實-，用合金棒的上下兩^^行實驗)表ltableseeoriginaldocumentpage6表中l頂為i辦l上端，l底為i辦l下端；2頂為i辦2上端，2底為i辦2下端；3頂為試樣3上端，3底為試樣3下端。由表1可見，經過使用鋼液過濾器過濾後的高溫合金夾雜物被濾除率大為提高，單層或雙層過濾網結構的傳統式過濾器的過濾效率為50%左右，而本發明的鋼液過濾器則過濾效率提高到了70%以上。圖3是利用表1帝喊的過濾效過圖，其更能直觀的體現鋼液過濾器的過濾效率過濾效果的提高情況。權利要求1、一種純淨化冶煉鋼液過濾器，其特徵在於該鋼液過濾器設有上下兩層過濾網第一層過濾網和第二層過濾網，在兩層過濾網中間設有陶瓷球層。2、按照權利要求1所述的純淨化冶煉鋼液過濾器，其特徵在於第一層過濾網和第二層過濾網分別為多層網狀層疊結構，疊層之間的網孔交錯M。3、按照權利要求1戶脫的純淨化冶煉鋼液過濾器，其特徵在於第一層過濾網和第二層過濾網為耐火材料過濾網，陶瓷球層為耐火材料陶瓷球構成。4、據權利要求1所述的純淨化冶煉過濾器，其特徵在於第一層過濾網的孔徑在1030PPi，第二層過濾網的孔徑在2040PPi，陶瓷球直徑在110mm。全文摘要本發明屬於高溫合金
技術領域：
，特別涉及一種純淨化冶煉鋼液過濾器，由上下兩層過濾網以及兩層過濾網中間的實心陶瓷球層構成。該過濾器預先放置在錠模或鑄件殼型的帽口處，在鋼液流過時，先從第一層過濾網中流過，鋼液中的大型夾雜物過濾；然後進入到陶瓷球中，鋼液中的小型夾雜物被吸附；最後經過孔徑更為曲折細小的第二層過濾網，鋼液中的小型夾雜物進一步被吸附，最終得到純淨化的鋼液。採用本發明可以解決傳統高溫合金純淨化冶煉鋼液過濾器過濾效率低、高溫合金返回料再利用困難等問題，其過濾效果較傳統過濾方法有較大提高，過濾效率可達70％以上，根據選用的過濾網和陶瓷球材質的不同，可廣泛應用於生產純淨化高溫合金和各種合金的需要。文檔編號B01D24/02GK101440432SQ20071015842公開日2009年5月27日申請日期2007年11月21日優先權日2007年11月21日發明者姜衛國,樓琅洪,滕福連,董加勝,趙惠田申請人:中國科學院金屬研究所