一种用于高温合金母合金纯净化冶炼的底吹氩方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113549733A(43)申请公布日2021.10.26(21)申请号202110653800.3(22)申请日2021.06.11(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人舒德龙谢君侯桂臣王振江荀淑玲盛乃成周亦胄孙晓峰(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.C21C7/072(2006.01)C22C33/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种用于高温合金母合金纯净化冶炼的底吹氩方法(57)摘要本发明涉及金属熔炼、铸造领域，具体涉及一种用于高温合金母合金纯净化冶炼的底吹氩方法。根据冶炼炉容量定制透气塞，若采用捣打坩埚，需将透气砂铺于透气塞上方，周围采用捣打料填充，通过纯镍洗炉使坩埚烧结，得到适用于底吹氩的捣打坩埚，根据经验公式初步制定吹氩压强、氩气流量和吹氩时间等工艺参数，待合金熔体精炼结束后进行底吹氩工艺，最后降温浇注。所述工艺方法制定的底吹氩工艺，能够大幅度降低母合金中的夹杂含量，降低母合金重熔期间的浮渣占比，提高高温合金母合金锭的冶金质量。本发明适用于大多数铸造高温合金母合金的纯净化冶炼，操作简单，实施难度低，效果显著。CN113549733ACN113549733A权利要求书1/1页1.一种用于高温合金母合金纯净化冶炼的底吹氩方法，其特征在于，该底吹氩方法包括以下步骤：(1)根据实际情况定制底吹氩透气塞尺寸，并与坩埚主体进行组合、烧结，形成底吹氩坩埚；(2)将原料放入真空感应炉内进行熔炼，按照工艺要求化清及高温精炼，待熔体表面稳定后关闭真空泵机组；真空感应熔炼时，保证炉内气压低于40Pa，精炼时间不低于20min；(3)关闭真空泵机组，并充入高纯氩气至炉内气压为0.2～0.4MPa，打开底吹氩供气系统，根据坩埚内熔体质量设置底吹氩工艺参数，底吹氩工艺参数应满足下式：3其中，R为气体常数，T为熔体温度(K)，fAr为吹氩流量(m/min)，PAr为吹氩气压(MPa)，m为熔炼合金质量(kg)，φ1透气塞直径(mm)，P0为炉内气压(MPa)，k气孔率(％)。2.按照权利要求1所述的用于高温合金母合金纯净化冶炼的底吹氩方法，其特征在于，步骤(1)中，底吹氩坩埚为捣打坩埚，透气塞直径φ1(mm)、高度d(mm)以及气孔率k(％)计算公式如下：其中，φ2为坩埚内径(mm)；其中，d0为捣打坩埚底厚度(mm)；气孔率：25％≤k≤35％。3.按照权利要求2所述的用于高温合金母合金纯净化冶炼的底吹氩方法，其特征在于，步骤(1)中，将透气塞置于坩埚底部并与连接氩气的中空螺杆相连，并在透气塞上方铺设透气砂，周围填充捣打料，并捣打紧实，透气砂高度应与捣打料高度保持一致。4.按照权利要求1所述的用于高温合金母合金纯净化冶炼的底吹氩方法，其特征在于，步骤(1)中，底吹氩坩埚采用底部镂空的成型坩埚，透气塞直径φ1(mm)的计算公式如下：其中，φ2为坩埚内径(mm)；安装透气塞并铺设透气砂时，保证透气砂厚度为坩埚壁厚度的1/3～1/5。5.按照权利要求1所述的用于高温合金母合金纯净化冶炼的底吹氩方法，其特征在于，步骤(1)中，采用纯镍洗炉，将底吹氩坩埚进行烧结，烧结工艺为：在900～1100℃保温1～3h，继续升温至1600～1800℃保温0.5～2h，获得底吹氩冶炼坩埚。6.按照权利要求1所述的用于高温合金母合金纯净化冶炼的底吹氩方法，其特征在于，步骤(3)中，进行底吹氩工艺5～15min后，关闭供气系统，打开真空泵机组，将炉内气压降至40Pa以下，并待熔体温度降至浇注工艺所需温度后进行浇注，获得成分分布均匀，且非金属夹杂含量少的高温合金母合金锭。2CN113549733A说明书1/5页一种用于高温合金母合金纯净化冶炼的底吹氩方法技术领域：[0001]本发明涉及金属熔炼、铸造领域，具体涉及一种用于高温合金母合金纯净化冶炼的底吹氩方法。背景技术：[0002]高温合金具有优异的高温抗氧化、腐蚀、蠕变及疲劳性能，因而被广泛应用于制造航空航天发动机和燃气轮机的关键结构件。合金的纯净度对高温性能影响尤为巨大，研究表明，铸件中的非金属夹杂是合金发生损伤甚至断裂的主要原因之一。目前高温合金母合金的制备通常以真空感应熔炼，或配合电渣重熔或真空自耗的方式进行。其中，通过真空感应炉进行高温精炼，可促进一部分杂质元素形成非金属夹杂上浮至熔体表面，并通过坩埚的吸附作用或中间包的挡渣作用去除，另一部分则以气体形式通过真空炉内的高真空负压效应被真空泵抽出，从而使合金中的气体和杂质元素总量降至200ppm以下。但熔炼过程中形成的细小非金属