一种难变形镍基高温合金GH4151合金的三联冶炼工艺.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CN111519068A(43)申请公布日2020.08.11(21)申请号202010371257.3C22B9/18(2006.01)(22)申请日2020.05.06(71)申请人北京钢研高纳科技股份有限公司地址100089北京市海淀区大柳树南村19号(72)发明人曲敬龙唐超杜金辉王民庆毕中南秦鹤勇邓群张北江于鸿垚(74)专利代理机构北京维正专利代理有限公司11508代理人赵万凯(51)Int.Cl.C22C19/05(2006.01)C22C1/03(2006.01)C22F1/10(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图1页(54)发明名称一种难变形镍基高温合金GH4151合金的三联冶炼工艺(57)摘要本发明公开了一种难变形镍基高温合金GH4151合金的三联冶炼工艺，其根据GH4151合金成分要求，首先称取GH4151合金的原料，然后通过设定的工艺参数依次进行真空感应炉冶炼、保护气氛电渣重熔冶炼和真空自耗重熔冶炼，在三联冶炼过程中对电极及自耗锭的去应力退火处理，最终稳定地制备出最大尺寸为Φ508mm的GH4151合金自耗锭。通过本发明所述的三联冶炼工艺得到的GH4151合金自耗锭，解决了大尺寸自耗锭的开裂问题，制备的Φ508mm自耗锭的枝晶偏析程度也较低，硫和夹杂物含量也大大降低，提升了GH4151合金的冶金质量，为制备GH4151合金大规格棒材和大尺寸盘锻件奠定了基础。CN111519068ACN111519068A权利要求书1/2页1.一种难变形镍基高温合金GH4151合金的三联冶炼工艺，其特征在于，所述的难变形镍基高温合金GH4151合金的原料各成分重量百分比(wt.%)为：C0.04~0.08，Co14.0~16.0，Cr10.0~12.0，Mo4.0~5.0，W2.5~3.5，V0.40~0.80，Ti2.50~3.10，Al3.5~4.0，Nb3.0~3.5，S≤0.001，余量的Ni；所述的难变形镍基高温合金GH4151合金的原料通过真空感应炉冶炼、保护气氛电渣重熔冶炼和真空自耗重熔冶炼制备得到GH4151合金自耗锭；其中，在所述的保护气氛电渣重熔冶炼的过程中，全程氩气流量40~100L/min，渣阻摇摆设定范围为0.1~0.7mohm，熔速控制范围为2.5~8.0kg/min，水温控制范围为25~60℃，所用电渣的组分重量百分比为CaF2：Al2O3：CaO：MgO：TiO2=36~52%：18~30%：10~30%：0~10%：余量。2.根据权利要求1所述的三联冶炼工艺，其特征在于，所述的真空感应炉冶炼包括以下步骤：步骤1、根据GH4151合金成分要求，称取合金原料；步骤2、将所述的合金原料进行真空感应炉冶炼，所述的真空感应炉冶炼包括全熔、精炼和出钢，所述的全熔的温度为1500~1590℃，所述的全熔的真空度为0~40Pa；所述的精炼的温度为1500~1590℃，所述的精炼的真空度为≤10Pa；所述的出钢的温度为1400~1450℃，得到钢水；步骤3、进行真空浇注，将钢水浇到钢锭模中，所述的钢锭模提前加热到400~500℃，在冒口处增加保温措施，得到VIM电极棒；步骤4、将所述的VIM电极棒在1小时内转移到退火炉中进行去应力退火，退火温度900~1200℃，保温12小时以上，得到退火后的VIM电极棒。3.根据权利要求2所述的三联冶炼工艺，其特征在于，所述的保护气氛电渣重熔冶炼包括以下步骤：步骤1、将所述的退火后的VIM电极棒，表面进行车光处理后，切掉冒口，随后进行电极焊接；步骤2、采用的电渣的组分的重量百分比为CaF2：Al2O3：CaO：MgO：TiO2=36~52%：18~30%：10~30%：0~10%：余量；步骤3、所述的退火后的VIM电极棒与结晶器的充填比为0.8~1.2，通入氩气，全程氩气流量40~100L/min，然后进行化渣、起弧、重熔、补缩、冷却和脱模工序，得到P-ESR电极棒；步骤4、所述的P-ESR电极棒在1小时内进行去应力退火，退火温度900~1200℃，保温12小时以上，得到退火后的P-ESR电极棒。4.根据权利要求3所述的三联冶炼工艺，其特征在于，所述的真空自耗重熔冶炼包括以下步骤：步骤1、将所述的退火后的P-ESR电极棒表面进行车光或磨光处理，并加工至两端面平行，随后进行电极焊接；步骤2、将初始真空度控制在0.8Pa以下，漏气率控制在0.4Pa/min以下；步骤3、熔炼时充入氦气冷却，分别经过起弧阶段、稳定阶段、补缩阶段、冷却、破空脱模的工艺过程，所述的工艺过程的控制参数设置如下：熔速控制范围为2.8~4kg/min，氦气压力控制范围为300~700Pa，熔炼稳定阶段真空度为≤1Pa，冷却水