一种高温合金返回料的预处理方法技术

本发明专利技术属于高温合金冶炼技术领域，涉及一种高温合金返回料的预处理方法

【技术实现步骤摘要】
一种高温合金返回料的预处理方法


[0001]本专利技术属于高温合金冶炼
，涉及一种高温合金返回料的预处理方法
。

技术介绍

[0002]随着航空发动机和燃气轮机工业的快速发展，高温合金作为涡轮叶片
、
导向叶片
、
涡轮盘等热端部件使用材料被广泛应用
。
在铸件加工中会产生大量高温合金废料，即为高温合金返回料，高温合金返回料大体可以分为三类：浇道
、
冒口和报废铸件
。
由于高温合金中含有大量贵金属元素，如：
Ni、Cr、W、Mo、Nb、Hf
等，因此，对高温合金返回料的回收重新利用，大大提高了材料利用率，降低了资源浪费，具有非常重要的意义
。
[0003]目前国内高温合金返回料利用率普遍偏低，例如，
GH141
高温合金从原料经过熔炼
、
加工直至总装机，利用率仅为6‑8％，合金废料率为
92
％
。
若按照
2020
年国内高温合金实际产量
3.3
万吨
、
废品率
60
％计算，每年高温合金产生废料近2万吨，利用潜力巨大
。
[0004]高温合金返回料中有害杂质元素较高，一旦大范围存在于合金构件中，会显著降低合金的性能，甚至使合金构件发生破坏
。
而合金中夹杂物绝大部分以各类氧化物和氮化物的形式存在于合金基体中，故合金中氧氮的含量高低是衡量高温合金纯净度的一项重要指标
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种高温合金返回料的预处理方法，通过高真空
、
过热处理
、
添加强脱氧元素
、
坩埚辅助脱氧
、
杂质过滤等综合处理工艺，显著降低返回料中氧
、
氮
、
硫元素的含量，提高其纯净度，确保返回料质量
。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种高温合金返回料的预处理方法，其将返回料进行表面处理后，进行真空感应熔炼，包括以下步骤：
[0008]装炉：在刚玉坩埚底部平铺上碳粉，将返回料装入坩埚；
[0009]熔化：抽真空至
≤5Pa
，送电熔化；
[0010]精炼：待炉料熔清后，按照碳粉
+
铝粒
、
镍锆合金的顺序交替，各分2次加入，进行深脱氧氮，每次加入时间间隔
3min
；
[0011]出钢：停止真空，充入氩气，带电浇铸
。
[0012]进一步的，装炉步骤，碳粉的质量为返回料装炉质量的
0.1
～
0.3
％
。
[0013]进一步的，精炼步骤，碳粉
、
铝粒的加入量均为返回料装炉质量的
0.1
～
0.3
％；镍锆合金的加入量为返回料装炉质量的
0.05
～
0.1
％，镍锆合金中锆含量为
30
～
50wt
％
。
[0014]进一步的，精炼步骤，炉料熔清后，先加入碳粉和铝粒各
1/2
，3～
5min
后，加入
1/2
镍锆合金，3～
5min
后，再加入剩余的碳粉和铝粒，3～
5min
后，再加入
1/2
镍锆合金
。
[0015]进一步的，精炼步骤，待炉料熔清后，保持真空度
≤0.5Pa
，调整温度至
1510
～
1520℃
，第一次加入碳粉和铝粒；3～
5min
后，加入镍锆合金，升温至
1520
～
1530℃
；3～
5min
后，
加入剩余的碳粉和铝粒，升温至
1530
～
1540℃
；3～
5min
后，再加入
1/2
镍锆合金，随后升温至
1550
～
1560℃
，保温
20
～
25min。
[0016]进一步的，出钢步骤，充入氩气
20000
～
25000Pa
后，经溜槽通过装有5～
15ppi
的碳化硅过滤片水口，带电浇铸
。
[0017]进一步的，所述表面处理包括切割
、
电解除油
、
酒精冲洗
、
烘烤步骤
。
[0018]进一步的，将返回料切割成长度
200
～
300mm
，宽度
20
～
50mm
，厚度
20
～
50mm
的条状
。
[0019]进一步的，所述电解除油利用阴
‑
阳极联合电解除油法，即将分割好的返回料放置在氢氧化钠溶液中，接通正负极，利用电源自动周期换向，阴极除油时间
10
～
15min
，阳极除油3～
5min
；电流密度
10
～
12A/dm2，溶液温度为
50
～
60℃。
[0020]进一步的，电解除油后用酒精冲洗干净返回料，然后放置于加热炉中烘烤2～
3h
，烘烤温度
250
～
280℃。
[0021]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)
真空冶炼的高真空，高温环境，间隔加入碳
、
铝
、
镍锆合金等强脱氧元素，有利于合金液中
C
‑
O
反应的进行，同时由于氮元素的气相分压降低，从而降低了气体杂质在合金熔体中的溶解度，加快了
N
的脱除
。
[0022](2)
镍锆合金作为强脱氧元素的同时，还能与坩埚材质
Al2O3发生如下反应，
3Zr(g)+Al2O3(s)
＝
2[Al]+3ZrO(s)
，坩埚内加入铝粒产生的大量
Al2O3被镍锆合金中的锆还原，生成的铝又继续参加合金液的深度脱氧，显著提升脱氧效果
。
[0023](3)
加入的碳粉
、
铝粒和镍锆合金，高真空环境下反应完全后，不会影响钢液碳铝成分，同时镍的含量也会控制在目标范围内，反应产生的杂质经溜槽堤坝和过滤片过滤，可以最大程度上减少对钢液的污染
。
[0024]采用本专利技术方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高温合金返回料的预处理方法，其特征在于，将返回料进行表面处理后，进行真空感应熔炼，包括以下步骤：装炉：在刚玉坩埚底部平铺上碳粉，将返回料装入坩埚；熔化：抽真空至
≤5Pa
，送电熔化；精炼：待炉料熔清后，按照碳粉
+
铝粒
、
镍锆合金的顺序交替，各分2次加入，进行深脱氧氮，每次加入时间间隔
3min
；出钢：停止真空，充入氩气，带电浇铸
。2.
根据权利要求1所述的高温合金返回料的预处理方法，其特征在于，装炉步骤，碳粉的质量为返回料装炉质量的
0.1
～
0.3%。3.
根据权利要求2所述的高温合金返回料的预处理方法，其特征在于，精炼步骤，碳粉
、
铝粒的加入量均为返回料装炉质量的
0.1
～
0.3%
；镍锆合金的加入量为返回料装炉质量的
0.05
～
0.1%
，镍锆合金中锆含量为
30
～
50wt%。4.
根据权利要求3所述的高温合金返回料的预处理方法，其特征在于，精炼步骤，炉料熔清后，先加入碳粉和铝粒各
1/2
，3～
5min
后，加入
1/2
镍锆合金，3～
5min
后，再加入剩余的碳粉和铝粒，3～
5min
后，再加入
1/2
镍锆合金
。5.
根据权利要求4所述的高温合金返回料的预处理方法，其特征在于，精炼步骤，待炉料熔清后，保持真空度
≤0.5Pa
，调整温度至
1510
～
1520℃
，第一次加入碳粉和铝粒；3～
5min
后，加入镍锆合金，升温至
1520
～
1530℃
；3～
5min
后，加入剩余的碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王傲，王育飞，郭瑞华，张福利，徐于斌，齐紫阳，李瑞杰，赵培义，
申请(专利权)人：河钢集团有限公司河钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：