本发明专利技术为用于提高高锰Fe‑Cr‑Ni基合金真空冶炼Mn元素收得率的方法，其特征在于包括等真空炉冲入惰性气体Ar、迅速加入7%‑10%的Mn，再5‑8分钟内、进行浇注出钢、对步骤C获得的真空电极棒取样检测和分析Mn元素实际含量等步骤。本发明专利技术中方法制作的高Mn含量的高温合金电极棒，Mn元素收得率达到95%以上，且收得率稳定。真空环境下低蒸气压元素Mn挥发严重问题得以很好的解决，达到企业降本增效和提高产品质量的要求，创造可观的生产效益。
A Method for Improving the Recovery Rate of Mn Element in Vacuum Induction Smelting of Superalloys
The present invention is a method for improving the recovery rate of Mn element in vacuum smelting of high manganese Fe Cr Ni base alloy. Its characteristics are as follows: charging inert gas Ar in an equal vacuum furnace, adding 7%10% Mn rapidly, pouring out steel in 5 8 minutes, sampling the vacuum electrode rod obtained in step C, detecting and analyzing the actual content of Mn element, etc. The high Mn content superalloy electrode rod manufactured by the method in the invention has a recovery rate of over 95% and a stable recovery rate. The serious problem of volatilization of low vapor pressure element Mn in vacuum environment can be well solved, which meets the requirements of reducing cost and increasing efficiency of enterprises and improving product quality, and creates considerable production benefits.
【技术实现步骤摘要】
一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法
本专利技术涉及一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法。属于真空冶炼易挥发金属元素控制的
技术介绍
随着我国海洋、航空、航天、电力等领域的极速发展，设备对材料的纯净度、使用寿命、使用强度等提出了更高的要求，因此金属材料采购标准的不断提高，大量高合金化材料已逐步要求真空感应炉进行熔炼。针对高Mn合金的真空冶炼，目前国内尚属起步阶段，Mn元素的高收得率控制方法更是一项技术壁垒。以往国内生产高Mn含量的材料均采用非真空感应或者电炉进行冶炼，其Mn元素不会遇到高真空易挥发的问题。Mn分子在低压下通过液-气两相间的传质过程，传质的推动力则是压力差和浓度差。但在真空感应炉中冶炼Mn元素的收得率一直在75%以下，且收得极其不稳定，出现了大量废品和次品，为企业带来较大的生产经营负担。真空感应炉Mn收得率低的原因之一为Mn元素在真空感应冶炼过程中挥发量很大，收得率极低。因此让真空感应炉Mn收得率变高是迫切需要解决的技术难题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法，解决真空感应炉Mn收得率低的技术问题，制作的真空感应电极棒Mn元素收得率在95%以上，达到成分控制要求，方法简单，易操作，成本低。解决以上技术问题的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）高温合金真空感应炉冶炼末期冲入Xpa的Ar气；真空感应炉冶炼末期：炉内各主元素成分结果均达到标准要求（除Mn外出钢前加入的元素）。充Ar和加Mn前，需要炉内主成分均达到标准要求，因为加Mn后没有时间再来调成分。达到基本要求，后续步骤才能达到专利技术的目的。采用往真空感应炉内充入足量的Ar，以此减小Mn挥发传质推动力。Ar气为工业用Ar气。氩气Ar，稀有气体，用作电弧焊接(切割)不锈钢、镁、铝、和其它合金的保护气体，还用于钢铁、铝、钛和锆的冶炼中。（2）以合金总质量计算，迅速加入7-10%的Mn；（3）步骤（2）操作完成后的5-8min内，进行浇注出钢；Mn是极易挥发的元素，即便充入了Ar气，随着时间延长，它依然会缓慢挥发，所以加Mn后，需要5-8分钟内出钢。（4）对步骤（3）获得的真空电极棒取样检测，分析Mn元素实际含量。检测步骤为在电极棒中间的表面，用取样设备钻取屑样，然后对屑样在实验室，采用化学分析方法分析（GB/T223）。所述高温合金为Fe-Cr-Ni基合金。步骤（1）中所述冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼。所述Ar充入量为20000-22000pa，2-3min内完成充气量；优化方案中2min内充入Ar量20000pa。Ar充入量是根据炉子大小来确定，基本1.5吨炉是20000pa左右。充入速度没有要求，因为是在加Mn之前充入的，充入速度基本在2分钟内充入20000pa。高温合金有很多种，如果不加Fe-Cr-Ni基高温合金，其他步骤一样的情况下，则实际充入的Ar气量不同。步骤(1)中所述冶炼末期为高温合金除Mn外的主元素成分均合格的时期。所述迅速为加Mn的时间在30秒内完成。所述加入的Mn为块状纯金属锰。所述步骤（1）、步骤（2）和步骤（3）所述的时期内均需保证真空炉内Xpa的Ar气量。Mn会挥发，如果每一步中没有保证有这么多的Ar气量，会使后面收得率低。Ar气体量是保证Mn挥发量降低的一个重要措施，炉内Ar气压力保证在此值下，才能保证最终的收得率稳定在一定值。步骤（2）中迅速加入7-10%的Mn,可以节约时间，保证出钢后Mn的收得率；步骤（3）中短时间内完成出钢操作，可以减少Mn的挥发。所述步骤（4）所述的电极棒取样为冶炼完成并破空脱模后，在冷态铸锭上切取试样。采用本专利技术的工艺方法制备高Mn含量的高温合金电极棒（如Fe-Cr-Ni合金真空电极棒），经取样检测后，结果表明Mn元素收得率高且稳定，Mn元素收得率达到95%以上，同时投入成本低，达到合金真空冶炼的成分控制要求。真空环境下低蒸气压元素Mn挥发严重问题得以很好的解决，达到企业降本增效和提高产品质量的要求，创造可观的生产效益。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行进一步说明：实施例1（1）按成分配比进行真空感应冶炼，在熔炼末期充入20000pa的Ar气；冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼，冶炼末期为Fe-Cr-Ni基合金除Mn外的主元素成分均合格的时期。冲Ar，2分钟内充完，但不是在后面的时间就不冲入Ar气了，如果炉内压强低于20000Pa，依然要持续补给Ar气。（2）完成步骤（1）后，30秒内迅速加入7%的金属Mn，加入的Mn为块状纯金属锰；（3）步骤（2）操作完成后的5分钟内，进行浇注出钢；出钢前除了加Mn的操作外，还有其他出钢前常规操作，以下内容相同。真空炉浇注出钢具体操作为将坩埚内的钢液按一定速度倒入模子中。以上三个步骤中均需保证真空炉内Xpa的Ar气量。（4）对步骤（3）获得的真空电极棒取样检测，分析Mn元素实际含量。电极棒取样为冶炼完成并破空脱模后，在冷态铸锭上切取试样。检测步骤为在电极棒中间的表面，用取样设备钻取屑样，然后对屑样在实验室，采用化学分析方法分析（GB/T223）。实施例2（1）按成分配比进行真空感应冶炼，在熔炼末期充入22000pa的Ar气，3min内完成充气量；冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼，冶炼末期为Fe-Cr-Ni基合金除Mn外的主元素成分均合格的时期。（2）完成步骤（1）后，30秒内迅速加入8.5%的金属Mn，加入的Mn为块状纯金属锰；（3）步骤（2）操作完成后的8分钟内，进行浇注出钢；以上三个步骤中均需保证真空炉内Xpa的Ar气量。（4）对步骤（3）获得的真空电极棒取样检测，分析Mn元素实际含量。电极棒取样为冶炼完成并破空脱模后，在冷态铸锭上切取试样。实施例3（1）按成分配比进行真空感应冶炼，在熔炼末期充入21000pa的Ar气，2min内完成充气量；冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼，冶炼末期为Fe-Cr-Ni基合金除Mn外的主元素成分均合格的时期。（2）完成步骤（1）后，30秒内迅速加入10%的金属Mn；（3）步骤（2）操作完成后的6分钟内，进行浇注出钢；以上三个步骤中均需保证真空炉内Xpa的Ar气量。（4）对步骤（3）获得的真空电极棒取样检测，分析Mn元素实际含量。电极棒取样为冶炼完成并破空脱模后，在冷态铸锭上切取试样。通过实施例1、2、3制备的Fe-Cr-Ni合金真空电极棒，经化学分析成分，试验结果如表1：表1试验数据未采用上述方法，即没有采用步骤A、B、C这三个操作的炼钢方法。从表1中可知，用本专利技术中方法制造的高锰合金真空电极棒Mn元素收得率大于95%，合金中Mn元素收得率高且相对稳定收得，提高了产品合格率，创造了可观的生产效益。实施例4（1）按成分配比进行真空感应冶炼，在熔炼末期充入21500pa的Ar气，2.5min内完成充气量；冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼，冶炼末期为Fe-Cr-Ni基合金除Mn外的主元素成分均合格的时期。（2）完成步骤（1）后，30秒内迅速加入8%的金属Mn；（3）步骤（2）操作完成后的7分钟内，进行浇注出钢；以上三个步骤中均需保证真空炉内Xpa的Ar气量。（4）对步骤（3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法，其特征在于：包括下列步骤：（1）高温合金真空感应炉冶炼末期冲入X pa的Ar气；（2）以合金总质量计算，迅速加入Mn 7‑10%；（3）步骤（2）操作完成后的5‑8min内，进行浇注出钢；（4） 对步骤（3）获得的真空电极棒取样检测，分析Mn元素含量。
【技术特征摘要】
1.一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法，其特征在于：包括下列步骤：（1）高温合金真空感应炉冶炼末期冲入Xpa的Ar气；（2）以合金总质量计算，迅速加入Mn7-10%；（3）步骤（2）操作完成后的5-8min内，进行浇注出钢；（4）对步骤（3）获得的真空电极棒取样检测，分析Mn元素含量。2.根据权利要求1所述的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法，其特征在于：所述高温合金为Fe-Cr-Ni基合金。3.根据权利要求1或2所述的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法，其特征在于：步骤（1）中所述冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼。4.根据权利要求3所述的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法，其特征在于：所述Ar充入量为20000-22000pa，2-3min内完成充气量；优化方案中2min内充入Ar量20000...
【专利技术属性】
技术研发人员：周江波，粟硕，韦家向，
申请(专利权)人：四川六合锻造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51
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