高铬k4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法
专利名称：高铬k4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法。
背景技术：
高铬K4648镍基铸造合金是一种新型的高铬时效强化镍基铸造高温合金，铬含量高达32 35%，在高温下不仅具有较高的强度，而且具有优异的抗氧化和抗腐蚀性能，主要用于制作在1000°C以下工作的航空发动机用导向叶片，或整铸导向类精铸件，以及其他承受高温下中等压力、抗氧化和抗热腐蚀要求较高的零部件。高铬K4648镍基铸造合金在航空发动机精铸件的生产过程中用量较大，且合金的利用率约为22%，产生大量的浇注系统废料和部分废铸件，由于合金中的Ni、W、Mo、Nb等都属于昂贵金属，因此如何回收利用这些废料是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，针对高铬K4648镍基铸造合金的精铸件在生产过程中产生的废料量较大的问题，通过将废料重新熔炼并调节成分，重新制成高铬K4648镍基铸造合金。本发明的方法按以下步骤进行
1、将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料和/或废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
2、将经过表面吹砂处理的返回料和/或废铸件置于真空熔炼炉中，在真空条件下加热至1530士 10°C，待全部返回料和/或废铸件熔化后在1530士 10°C和真空条件下进行第一次精炼2(T40min，第一次精炼结束后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；
3、分析一次料锭的成分；
当一次料锭的成分符合按重量百分比含Cr32 35%，Mo2. 3 3. 5%，A10. 7 1. 3%， TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, CO. 05 0. 08%, B0. 002 0. 004%, CeO. θΓθ. 03%, CaO. θΓθ. 02%, Υ0. 02 0. 04%，余量为Ni时，将一次料锭与高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，混合比例按高铬K4648镍基铸造合金占一次料锭与高铬K4648镍基铸造合金总重量的30 60% ；在真空条件下加热至1530士 10°C，待全部物料熔化后在1530士 10°C 和真空条件下进行第二次精炼35、5min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将第二次精炼后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬 K4648镍基铸造合金；
当一次料锭的成分超出上述范围时，准备CrB、Mo、Al、Ti、W、Nb、C、Ce、Ca和/或Y作为调节成分用料，要求调节成分用料与一次料锭混合后的总成分符合上述成分范围；先将一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，其中高铬K4648镍基铸造合金占调节成分用料、一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的3(Γ60%;在真空条件下加热至1530 士 10°C，待全部物料熔化后在1530 士 10°C和真空条件下进行第二次精炼 35、5min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将第二次精炼后结膜的金属液在真空条件下加热至1500 士 10°C冲膜，然后加入调节成分用料，待全部物料熔化后自然降温至金属液表面结膜；将加入调节成分用料后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金；
所述的高铬K4648镍基铸造合金成分按重量百分比含Cr32 35%，Mo2. 3 3. 5%， A10. 7 1. 3%, TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, CO. 03 0. 10%, B0. 002 0. 008%, CeO. ΟΓΟ. 03%, CaO. θΓθ. 02%, Υ0. θΓθ. 04%，余量为 Ni。上述的步骤2中熔体进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为1(Γ12ΡΡΙ，第二次陶瓷过滤网的规格为1(Γ12ΡΡΙ，第三层陶瓷过滤网的规格为1(Γ15ΡΡΙ，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为5(T80mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为8(Tl00mm。上述的步骤2中，所述的加热至1530士 10°C，控制升温时间为95 140min。上述的步骤3中，所述的加热至1530士 10°C，控制升温时间为10(Tl50min。上述的步骤2中，所述的在真空条件下加热至1530士 10°C，是指真空度< 10. 6Pa ； 在1530士 10°C和真空条件下进行第一次精炼，是指真空度彡1. 331^。上述的步骤2中，所述的在真空条件下加热至1530士 10°C，是指真空度< 10. 6Pa ； 所述的在1530士 10°C和真空条件下进行第一次精炼，是指真空度彡1. 331^。上述的步骤3中，所述的在真空条件下加热至1530士 10°C，是指真空度< 10. 6Pa ； 所述的在1530士 10°C和真空条件下进行第二次精炼，是指真空度彡1. 33Pa ；所述的在真空条件下加热至1500士 10°C冲膜，是指真空度彡1. 331^。上述方法中，由于废铸件和返回料中只有Cr、B、Mo、Al、Ti、W、Nb、C、Ce、Ca和/或 Y会减少，因此一次料锭需要调节成分时不需加入m调节成分。本发明通过将高铬K4648镍基铸造合金的返回料和/或废铸件重新熔炼再加入配料调节成分，然后与原始的高铬K4648镍基铸造合金混合，经熔炼并调节成分后重新制成高铬K4648镍基铸造合金锭，使制备的高铬K4648镍基铸造合金的成分及性能达到原始高铬K4648镍基铸造合金的水平；返回料和/或废铸件熔炼后浇注时采用三层陶瓷过滤网， 第一层能够挡住大块夹杂物，后两层能够过滤掉细小的夹杂物，提高纯度，有效降低气体和杂质的含量；利用部分返回料和/或废铸件与高铬K4648镍基铸造高温合混合金制作新高铬K4648镍基铸造合金锭，可以降低高铬K4648镍基铸造合金使用成本，减少贵重元素的消耗；制备的高铬K4648镍基铸造合金在机械性、持久寿命方面均达到原始的高铬K4648镍基铸造合金水平。
具体实施例方式本发明实施例中采用的CrB、Mo、Al、Ti、W、Nb、C、Ce、Ca和Y的杂质含量按重量百分比；^ 0. 1%。本发明实施例中高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料是指铸件的浇冒系统。
本发明中的滚磨是指将返回料和/或废铸件采用滚筒清理机滚磨5、h，选用的滚筒清理机为Q118型滚筒清理机。实施例1
将高铬K4648镍基铸造合金的废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
将经过表面吹砂处理的废铸件置于真空熔炼炉中，在真空度< 10. 6Pa条件下加热至 1530士 10°C，控制升温时间为140min，待废铸件熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 331 条件下进行第一次精炼40min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为10PPI，第二次陶瓷过滤网的规格为15PPI，第三层陶瓷过滤网的规格为15PPI，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为80mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为90mm ；
分析一次料锭的成分按重量百分比含Cr33. 5%，Mo3. 3%，A10. 9%，Til. 1%，W4. 8%， Nbl. 1%，CO. 06%, B0. 004%, CeO. 01%, CaO. 02%, Y0. 02%,余量为 Ni，将一次料锭与高铬 K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，混合比例按高铬K4648镍基铸造合金占一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的30% ；然后在真空度< 10. 6Pa条件下加热至 1530士 10°C，控制升温时间为150min，待全部物料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33Pa 条件下进行第二次精炼35min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金，成分按重量百分比含 Cr34%，Mo3. 5%, All. 2%, Til. 3%, W5. 2%, Nbl. 3%, CO. 08%, BO. 006%, CeO. 02%, CaO. 02%, Y0. 03%，余量为Ni，各项性能与原始的高铬K4648镍基铸造合金相同。实施例2
将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料和废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
将经过表面吹砂处理的返回料和废铸件置于真空熔炼炉中，在真空度< 10. 6Pa条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为120min，待返回料和废铸件熔化后在1530士 10°C 和真空度< 1.33 条件下进行第一次精炼30min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为10PPI，第二次陶瓷过滤网的规格为13PPI，第三层陶瓷过滤网的规格为15PPI，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为80mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为IOOmrn ；
分析一次料锭的成分按重量百分比含Crf4. 5%，Mo2. 7%，All. 1%，TiO. 9%，W5. 3%， NbO. 9%, C0. 08%, B0. 002%, CeO. 03%, CaO. 01%, Y0. 04%，余量为 Ni，将一次料锭与高铬 K4648 镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，混合比例按高铬K4648镍基铸造合金占一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的40% ；在真空度彡10. 6Pa条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为140min，待全部物料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33 条件下进行第二次精炼40min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金，成分按重量百分比含 Cr34%，Mo2. 9%, A10. 9%, Til%, W4. 9%, NbO. 8%, CO. 04%, BO. 005%, CeO. 02%, CaO. 01%, Y0. 01%，余量为Ni，各项性能与原始的高铬K4648镍基铸造合金相同。实施例3
将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料和废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
将经过表面吹砂处理的返回料和废铸件置于真空熔炼炉中，在真空度< 10. 6Pa条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为lOOmin，待返回料和废铸件熔化后在1530士 10°C 和真空度< 1.33 条件下进行第一次精炼20min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为11PPI，第二次陶瓷过滤网的规格为13PPI，第三层陶瓷过滤网的规格为13PPI，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为70mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为IOOmrn ；
分析一次料锭的成分按重量百分比含Cr34%，Mo3%, All%, Til%, W5%, Nbl%, CO. 07%, B0. 003%, CeO. 02%, CaO. 02%, Y0. 03%,余量为Ni，将一次料锭与高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，混合比例按高铬K4648镍基铸造合金占一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的40%;在真空度彡10. 6 条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为130min，待全部物料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33 条件下进行第二次精炼 45min，第二次精炼结束后停止加热，然后自然降温至金属液表面结膜；
将再次结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬 K4648 镍基铸造合金，成分按重量百分比含 Cr33%，Mo2. 6%, A10. 7%, TiO. 7%, W4. 3%, NbO. 7%, CO. 03%, B0. 001%, CeO. 01%, CaO. 01%, Y 0. 04%，余量为 Ni，各项性能与原始的高铬 K4648 镍基铸造合金相同。实施例4
将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料和废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
将经过表面吹砂处理的返回料和废铸件置于真空熔炼炉中，在真空度< 10. 6Pa条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为95min，待返回料和废铸件熔化后在1530士 10°C和真空度< 1. 33Pa条件下进行第一次精炼20min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为11PPI，第二次陶瓷过滤网的规格为14PPI，第三层陶瓷过滤网的规格为140PPI，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为60mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为90mm ；
分析一次料锭的成分按重量百分比含Cr31%，Mo3. 3%，A10. 5%，TiO. 4%，W4%, Nbl. 0%, CO. 06%, BO. 001%, CeO. 008%, CaO. 008%, Υ0. 01%,余量为 Ni，准备 CrB, Al、Ti、 W、Ce、Ca和Y作为调节成分用料，要求调节成分用料与一次料锭混合后的总成分符合Cr32"35%, Mo2. 3 3. 5%, A10. 7 1. 3%, TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, CO. 03^0. 10%, BO. ΟΟΓΟ. 008%, CeO. θΓθ. 03%, CaO. θΓθ. 02%, YO. ΟΓΟ. 04%，余量为 Ni 的范围，然后将一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，其中高铬K4648镍基铸造合金占调节成分用料、一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的50% ；先在真空度< 10. 6Pa 条件下加热至1530 士 10°C，控制升温时间为120min，全部物料熔化后在1530 士 10°C和真空度< 1. 33Pa条件下进行第二次精炼35min，然后自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的金属液在真空度彡1. 33Pa条件下加热至1500士 10°C冲膜，再加入调节成分用料，待全部物料熔化后自然降温至金属液表面再次结膜；
将加入调节成分用料后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金，成分按重量百分比含CrM. 9%，Mo2. 7%，A109%, TiO. 8%， W4. 6%, Nbl. 3%, C0. 10%, B0. 008%, CeO. 03%, CaO. 02%, Y0. 04%，各项性能与原始的高铬 K4648 镍基铸造合金相同。
实施例5
将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
将经过表面吹砂处理的返回料置于真空熔炼炉中，在真空度彡10. 6Pa条件下加热至 1530士 10°C，控制升温时间为125min，待返回料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1.331 条件下进行第一次精炼40min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为12PPI，第二次陶瓷过滤网的规格为15PPI，第三层陶瓷过滤网的规格为15PPI，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为50mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为80mm ；
分析一次料锭的成分按重量百分比含Crf5%，Mo2%, All. 2%, TiO. 8%, W4. 4%, NbO. 5%, CO. 04%,B0. 004%, CeO. 02%, CaO. 02%, Y0. 04%，余量为 Ni，准备Mo、Nb 和 C作为调节成分用料， 要求调节成分用料与一次料锭混合后的总成分符合Cr32 35%，Mo2. 3 3. 5%，A10. 7 1. 3%， TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, C0. 03 0. 10%, B0. 00Γ0. 008%, CeO. θΓθ. 03%, CaO. ΟΓΟ. 02%, Υ0. θΓθ. 04%，余量为Ni的范围，先将一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，其中高铬K4648镍基铸造合金占调节成分用料、一次料锭和高铬 K4648镍基铸造合金总重量的60% ；在真空度彡10. 6Pa条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为lOOmin，待全部物料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33Pa条件下进行第二次精炼45min，然后自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的金属液在真空度彡1. 33Pa条件下加热至1500士 10°C冲膜，再加入调节成分用料，待全部物料熔化后自然降温至金属液表面再次结膜；
将加入调节成分用料后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金，成分按重量百分比含CrM. 5%，Mo3. 4%,All. l%，Ti0. 7%， W4. 3%, Nbl. 2%, CO. 08%, BO. 003%, CeO. 01%, CaO. 01%, Y0. 03%，余量为 Ni ；各项性能与原始的高铬K4648镍基铸造合金相同。
权利要求
1.一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于按以下步骤进行(1)将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料和/或废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；(2)将经过表面吹砂处理的返回料和/或废铸件置于真空熔炼炉中，在真空条件下加热至1530士 10°C，待全部返回料和/或废铸件熔化后在1530士 10°C和真空条件下进行第一次精炼2(T40min，第一次精炼结束后停止加热自然降温至熔化的金属液表面结膜；将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；(3)分析一次料锭的成分；当一次料锭的成分符合按重量百分比含Cr32 35%，Mo2. 3 3. 5%，A10. 7 1. 3%， TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, CO. 05 0. 08%, B0. 002 0. 004%, CeO. θΓθ. 03%, CaO. θΓθ. 02%, Υ0. 02 0. 04%，余量为Ni时，将一次料锭与高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，混合比例按高铬K4648镍基铸造合金占一次料锭与高铬K4648镍基铸造合金总重量的30 60% ；在真空条件下加热至1530士 10°C，待全部物料熔化后在1530士 10°C 和真空条件下进行第二次精炼35、5min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将第二次精炼后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬 K4648镍基铸造合金；当一次料锭的成分超出上述范围时，准备CrB、Mo、Al、Ti、W、Nb、C、Ce、Ca和/或Y作为调节成分用料，要求调节成分用料与一次料锭混合后的总成分符合上述成分范围；先将一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，其中高铬K4648镍基铸造合金占调节成分用料、一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的3(Γ60%;在真空条件下加热至1530 士 10°C，待全部物料熔化后在1530 士 10°C和真空条件下进行第二次精炼 35、5min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将第二次精炼后结膜的金属液在真空条件下加热至1500士 10°C冲膜，然后加入调节成分用料，待全部物料熔化后自然降温至金属液表面结膜；将加入调节成分用料后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金；所述的高铬K4648镍基铸造合金成分按重量百分比含Cr32 35%，Mo2. 3 3. 5%， A10. 7 1. 3%, TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, C0. 03 0. 10%, B0. 002 0. 008%, CeO. θΓθ. 03%, CaO. θΓθ. 02%, Υ0. θΓθ. 04%，余量为 Ni。
2.根据权利要求1所述的一种高铬Κ4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于步骤(2)中熔体进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为1(Γ12ΡΡΙ，第二次陶瓷过滤网的规格为13 15ΡΡΙ，第三层陶瓷过滤网的规格为 13 15ΡΡΙ，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为5(T80mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为8(T 100mm。
3.根据权利要求1所述的一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于步骤(2)中，所述的加热至1530士 10°C，控制升温时间为95 140min。
4.根据权利要求1所述的一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于步骤(3)中，所述的加热至1530士 10°C，控制升温时间为10(Tl50min。
5.根据权利要求1所述的一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于步骤(2)中，所述的在真空条件下加热至1530 士 10°C，是指真空度彡10. 6Pa;所述的在1530士 10°C和真空条件下进行第一次精炼，是指真空度彡1. 331^。
6.根据权利要求1所述的一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于步骤(3)中，所述的在真空条件下加热至1530士 10°C，是指真空度彡10. 6Pa;所述的在 1530士 10°C和真空条件下进行第二次精炼，是指真空度彡1. 33Pa ；所述的在真空条件下加热至1500士 10°C冲膜，是指真空度彡1. 331^。
全文摘要
一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，属于冶金技术领域，按以下步骤进行(1)返回料表面处理；(2)第一次精炼后降温至表面结膜，再冲膜浇注；(3)当成分符合要求时，与K4648镍基铸造合金混合进行第二次精炼，降温至表面结膜，冲膜后浇注；当成分超出要求时，将一次料锭和K4648镍基铸造合金混合进行第二次精炼，降温至表面结膜，冲膜并加入调节成分用料，降温至再次结膜，再次冲膜后浇注。本发明制备的K4648镍基铸造合金在机械性能、持久寿命方面均达到原始的K4648镍基铸造合金水平，能够降低铸件生产成本。
文档编号C22B7/00GK102312113SQ20111029630
公开日2012年1月11日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者于海涛, 倪伟, 满延林, 王宇飞, 王鸿光 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法。
背景技术：
高铬K4648镍基铸造合金是一种新型的高铬时效强化镍基铸造高温合金，铬含量高达32 35%，在高温下不仅具有较高的强度，而且具有优异的抗氧化和抗腐蚀性能，主要用于制作在1000°C以下工作的航空发动机用导向叶片，或整铸导向类精铸件，以及其他承受高温下中等压力、抗氧化和抗热腐蚀要求较高的零部件。高铬K4648镍基铸造合金在航空发动机精铸件的生产过程中用量较大，且合金的利用率约为22%，产生大量的浇注系统废料和部分废铸件，由于合金中的Ni、W、Mo、Nb等都属于昂贵金属，因此如何回收利用这些废料是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，针对高铬K4648镍基铸造合金的精铸件在生产过程中产生的废料量较大的问题，通过将废料重新熔炼并调节成分，重新制成高铬K4648镍基铸造合金。本发明的方法按以下步骤进行
1、将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料和/或废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
2、将经过表面吹砂处理的返回料和/或废铸件置于真空熔炼炉中，在真空条件下加热至1530士 10°C，待全部返回料和/或废铸件熔化后在1530士 10°C和真空条件下进行第一次精炼2(T40min，第一次精炼结束后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；
3、分析一次料锭的成分；
当一次料锭的成分符合按重量百分比含Cr32 35%，Mo2. 3 3. 5%，A10. 7 1. 3%， TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, CO. 05 0. 08%, B0. 002 0. 004%, CeO. θΓθ. 03%, CaO. θΓθ. 02%, Υ0. 02 0. 04%，余量为Ni时，将一次料锭与高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，混合比例按高铬K4648镍基铸造合金占一次料锭与高铬K4648镍基铸造合金总重量的30 60% ；在真空条件下加热至1530士 10°C，待全部物料熔化后在1530士 10°C 和真空条件下进行第二次精炼35、5min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将第二次精炼后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬 K4648镍基铸造合金；
当一次料锭的成分超出上述范围时，准备CrB、Mo、Al、Ti、W、Nb、C、Ce、Ca和/或Y作为调节成分用料，要求调节成分用料与一次料锭混合后的总成分符合上述成分范围；先将一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，其中高铬K4648镍基铸造合金占调节成分用料、一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的3(Γ60%;在真空条件下加热至1530 士 10°C，待全部物料熔化后在1530 士 10°C和真空条件下进行第二次精炼 35、5min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将第二次精炼后结膜的金属液在真空条件下加热至1500 士 10°C冲膜，然后加入调节成分用料，待全部物料熔化后自然降温至金属液表面结膜；将加入调节成分用料后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金；
所述的高铬K4648镍基铸造合金成分按重量百分比含Cr32 35%，Mo2. 3 3. 5%， A10. 7 1. 3%, TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, CO. 03 0. 10%, B0. 002 0. 008%, CeO. ΟΓΟ. 03%, CaO. θΓθ. 02%, Υ0. θΓθ. 04%，余量为 Ni。上述的步骤2中熔体进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为1(Γ12ΡΡΙ，第二次陶瓷过滤网的规格为1(Γ12ΡΡΙ，第三层陶瓷过滤网的规格为1(Γ15ΡΡΙ，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为5(T80mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为8(Tl00mm。上述的步骤2中，所述的加热至1530士 10°C，控制升温时间为95 140min。上述的步骤3中，所述的加热至1530士 10°C，控制升温时间为10(Tl50min。上述的步骤2中，所述的在真空条件下加热至1530士 10°C，是指真空度< 10. 6Pa ； 在1530士 10°C和真空条件下进行第一次精炼，是指真空度彡1. 331^。上述的步骤2中，所述的在真空条件下加热至1530士 10°C，是指真空度< 10. 6Pa ； 所述的在1530士 10°C和真空条件下进行第一次精炼，是指真空度彡1. 331^。上述的步骤3中，所述的在真空条件下加热至1530士 10°C，是指真空度< 10. 6Pa ； 所述的在1530士 10°C和真空条件下进行第二次精炼，是指真空度彡1. 33Pa ；所述的在真空条件下加热至1500士 10°C冲膜，是指真空度彡1. 331^。上述方法中，由于废铸件和返回料中只有Cr、B、Mo、Al、Ti、W、Nb、C、Ce、Ca和/或 Y会减少，因此一次料锭需要调节成分时不需加入m调节成分。本发明通过将高铬K4648镍基铸造合金的返回料和/或废铸件重新熔炼再加入配料调节成分，然后与原始的高铬K4648镍基铸造合金混合，经熔炼并调节成分后重新制成高铬K4648镍基铸造合金锭，使制备的高铬K4648镍基铸造合金的成分及性能达到原始高铬K4648镍基铸造合金的水平；返回料和/或废铸件熔炼后浇注时采用三层陶瓷过滤网， 第一层能够挡住大块夹杂物，后两层能够过滤掉细小的夹杂物，提高纯度，有效降低气体和杂质的含量；利用部分返回料和/或废铸件与高铬K4648镍基铸造高温合混合金制作新高铬K4648镍基铸造合金锭，可以降低高铬K4648镍基铸造合金使用成本，减少贵重元素的消耗；制备的高铬K4648镍基铸造合金在机械性、持久寿命方面均达到原始的高铬K4648镍基铸造合金水平。
具体实施例方式本发明实施例中采用的CrB、Mo、Al、Ti、W、Nb、C、Ce、Ca和Y的杂质含量按重量百分比；^ 0. 1%。本发明实施例中高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料是指铸件的浇冒系统。
本发明中的滚磨是指将返回料和/或废铸件采用滚筒清理机滚磨5、h，选用的滚筒清理机为Q118型滚筒清理机。实施例1
将高铬K4648镍基铸造合金的废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
将经过表面吹砂处理的废铸件置于真空熔炼炉中，在真空度< 10. 6Pa条件下加热至 1530士 10°C，控制升温时间为140min，待废铸件熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 331 条件下进行第一次精炼40min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为10PPI，第二次陶瓷过滤网的规格为15PPI，第三层陶瓷过滤网的规格为15PPI，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为80mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为90mm ；
分析一次料锭的成分按重量百分比含Cr33. 5%，Mo3. 3%，A10. 9%，Til. 1%，W4. 8%， Nbl. 1%，CO. 06%, B0. 004%, CeO. 01%, CaO. 02%, Y0. 02%,余量为 Ni，将一次料锭与高铬 K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，混合比例按高铬K4648镍基铸造合金占一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的30% ；然后在真空度< 10. 6Pa条件下加热至 1530士 10°C，控制升温时间为150min，待全部物料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33Pa 条件下进行第二次精炼35min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金，成分按重量百分比含 Cr34%，Mo3. 5%, All. 2%, Til. 3%, W5. 2%, Nbl. 3%, CO. 08%, BO. 006%, CeO. 02%, CaO. 02%, Y0. 03%，余量为Ni，各项性能与原始的高铬K4648镍基铸造合金相同。实施例2
将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料和废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
将经过表面吹砂处理的返回料和废铸件置于真空熔炼炉中，在真空度< 10. 6Pa条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为120min，待返回料和废铸件熔化后在1530士 10°C 和真空度< 1.33 条件下进行第一次精炼30min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为10PPI，第二次陶瓷过滤网的规格为13PPI，第三层陶瓷过滤网的规格为15PPI，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为80mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为IOOmrn ；
分析一次料锭的成分按重量百分比含Crf4. 5%，Mo2. 7%，All. 1%，TiO. 9%，W5. 3%， NbO. 9%, C0. 08%, B0. 002%, CeO. 03%, CaO. 01%, Y0. 04%，余量为 Ni，将一次料锭与高铬 K4648 镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，混合比例按高铬K4648镍基铸造合金占一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的40% ；在真空度彡10. 6Pa条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为140min，待全部物料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33 条件下进行第二次精炼40min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金，成分按重量百分比含 Cr34%，Mo2. 9%, A10. 9%, Til%, W4. 9%, NbO. 8%, CO. 04%, BO. 005%, CeO. 02%, CaO. 01%, Y0. 01%，余量为Ni，各项性能与原始的高铬K4648镍基铸造合金相同。实施例3
将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料和废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
将经过表面吹砂处理的返回料和废铸件置于真空熔炼炉中，在真空度< 10. 6Pa条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为lOOmin，待返回料和废铸件熔化后在1530士 10°C 和真空度< 1.33 条件下进行第一次精炼20min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为11PPI，第二次陶瓷过滤网的规格为13PPI，第三层陶瓷过滤网的规格为13PPI，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为70mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为IOOmrn ；
分析一次料锭的成分按重量百分比含Cr34%，Mo3%, All%, Til%, W5%, Nbl%, CO. 07%, B0. 003%, CeO. 02%, CaO. 02%, Y0. 03%,余量为Ni，将一次料锭与高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，混合比例按高铬K4648镍基铸造合金占一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的40%;在真空度彡10. 6 条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为130min，待全部物料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33 条件下进行第二次精炼 45min，第二次精炼结束后停止加热，然后自然降温至金属液表面结膜；
将再次结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬 K4648 镍基铸造合金，成分按重量百分比含 Cr33%，Mo2. 6%, A10. 7%, TiO. 7%, W4. 3%, NbO. 7%, CO. 03%, B0. 001%, CeO. 01%, CaO. 01%, Y 0. 04%，余量为 Ni，各项性能与原始的高铬 K4648 镍基铸造合金相同。实施例4
将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料和废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
将经过表面吹砂处理的返回料和废铸件置于真空熔炼炉中，在真空度< 10. 6Pa条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为95min，待返回料和废铸件熔化后在1530士 10°C和真空度< 1. 33Pa条件下进行第一次精炼20min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为11PPI，第二次陶瓷过滤网的规格为14PPI，第三层陶瓷过滤网的规格为140PPI，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为60mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为90mm ；
分析一次料锭的成分按重量百分比含Cr31%，Mo3. 3%，A10. 5%，TiO. 4%，W4%, Nbl. 0%, CO. 06%, BO. 001%, CeO. 008%, CaO. 008%, Υ0. 01%,余量为 Ni，准备 CrB, Al、Ti、 W、Ce、Ca和Y作为调节成分用料，要求调节成分用料与一次料锭混合后的总成分符合Cr32"35%, Mo2. 3 3. 5%, A10. 7 1. 3%, TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, CO. 03^0. 10%, BO. ΟΟΓΟ. 008%, CeO. θΓθ. 03%, CaO. θΓθ. 02%, YO. ΟΓΟ. 04%，余量为 Ni 的范围，然后将一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，其中高铬K4648镍基铸造合金占调节成分用料、一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的50% ；先在真空度< 10. 6Pa 条件下加热至1530 士 10°C，控制升温时间为120min，全部物料熔化后在1530 士 10°C和真空度< 1. 33Pa条件下进行第二次精炼35min，然后自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的金属液在真空度彡1. 33Pa条件下加热至1500士 10°C冲膜，再加入调节成分用料，待全部物料熔化后自然降温至金属液表面再次结膜；
将加入调节成分用料后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金，成分按重量百分比含CrM. 9%，Mo2. 7%，A109%, TiO. 8%， W4. 6%, Nbl. 3%, C0. 10%, B0. 008%, CeO. 03%, CaO. 02%, Y0. 04%，各项性能与原始的高铬 K4648 镍基铸造合金相同。
实施例5
将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；
将经过表面吹砂处理的返回料置于真空熔炼炉中，在真空度彡10. 6Pa条件下加热至 1530士 10°C，控制升温时间为125min，待返回料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1.331 条件下进行第一次精炼40min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为12PPI，第二次陶瓷过滤网的规格为15PPI，第三层陶瓷过滤网的规格为15PPI，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为50mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为80mm ；
分析一次料锭的成分按重量百分比含Crf5%，Mo2%, All. 2%, TiO. 8%, W4. 4%, NbO. 5%, CO. 04%,B0. 004%, CeO. 02%, CaO. 02%, Y0. 04%，余量为 Ni，准备Mo、Nb 和 C作为调节成分用料， 要求调节成分用料与一次料锭混合后的总成分符合Cr32 35%，Mo2. 3 3. 5%，A10. 7 1. 3%， TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, C0. 03 0. 10%, B0. 00Γ0. 008%, CeO. θΓθ. 03%, CaO. ΟΓΟ. 02%, Υ0. θΓθ. 04%，余量为Ni的范围，先将一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，其中高铬K4648镍基铸造合金占调节成分用料、一次料锭和高铬 K4648镍基铸造合金总重量的60% ；在真空度彡10. 6Pa条件下加热至1530士 10°C，控制升温时间为lOOmin，待全部物料熔化后在1530士 10°C和真空度彡1. 33Pa条件下进行第二次精炼45min，然后自然降温至金属液表面结膜；
将结膜的金属液在真空度彡1. 33Pa条件下加热至1500士 10°C冲膜，再加入调节成分用料，待全部物料熔化后自然降温至金属液表面再次结膜；
将加入调节成分用料后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金，成分按重量百分比含CrM. 5%，Mo3. 4%,All. l%，Ti0. 7%， W4. 3%, Nbl. 2%, CO. 08%, BO. 003%, CeO. 01%, CaO. 01%, Y0. 03%，余量为 Ni ；各项性能与原始的高铬K4648镍基铸造合金相同。
权利要求
1.一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于按以下步骤进行(1)将高铬K4648镍基铸造合金在制备铸件时产生的返回料和/或废铸件进行滚磨和吹砂处理，去除表面的锈蚀、模壳和杂质；(2)将经过表面吹砂处理的返回料和/或废铸件置于真空熔炼炉中，在真空条件下加热至1530士 10°C，待全部返回料和/或废铸件熔化后在1530士 10°C和真空条件下进行第一次精炼2(T40min，第一次精炼结束后停止加热自然降温至熔化的金属液表面结膜；将结膜的物料加热至1450士 10°C冲膜，然后进行浇注获得一次料锭；(3)分析一次料锭的成分；当一次料锭的成分符合按重量百分比含Cr32 35%，Mo2. 3 3. 5%，A10. 7 1. 3%， TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, CO. 05 0. 08%, B0. 002 0. 004%, CeO. θΓθ. 03%, CaO. θΓθ. 02%, Υ0. 02 0. 04%，余量为Ni时，将一次料锭与高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，混合比例按高铬K4648镍基铸造合金占一次料锭与高铬K4648镍基铸造合金总重量的30 60% ；在真空条件下加热至1530士 10°C，待全部物料熔化后在1530士 10°C 和真空条件下进行第二次精炼35、5min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将第二次精炼后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬 K4648镍基铸造合金；当一次料锭的成分超出上述范围时，准备CrB、Mo、Al、Ti、W、Nb、C、Ce、Ca和/或Y作为调节成分用料，要求调节成分用料与一次料锭混合后的总成分符合上述成分范围；先将一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金混合置于真空熔炼炉中，其中高铬K4648镍基铸造合金占调节成分用料、一次料锭和高铬K4648镍基铸造合金总重量的3(Γ60%;在真空条件下加热至1530 士 10°C，待全部物料熔化后在1530 士 10°C和真空条件下进行第二次精炼 35、5min，然后停止加热自然降温至金属液表面结膜；将第二次精炼后结膜的金属液在真空条件下加热至1500士 10°C冲膜，然后加入调节成分用料，待全部物料熔化后自然降温至金属液表面结膜；将加入调节成分用料后结膜的金属液加热至1450士 10°C冲膜，然后浇注获得二次料锭，制成高铬K4648镍基铸造合金；所述的高铬K4648镍基铸造合金成分按重量百分比含Cr32 35%，Mo2. 3 3. 5%， A10. 7 1. 3%, TiO. 7 1. 3%, W4. 3 5. 5%, NbO. 7 1. 3%, C0. 03 0. 10%, B0. 002 0. 008%, CeO. θΓθ. 03%, CaO. θΓθ. 02%, Υ0. θΓθ. 04%，余量为 Ni。
2.根据权利要求1所述的一种高铬Κ4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于步骤(2)中熔体进行浇注时，采用三层陶瓷过滤网对熔体进行过滤，第一层陶瓷过滤网的规格为1(Γ12ΡΡΙ，第二次陶瓷过滤网的规格为13 15ΡΡΙ，第三层陶瓷过滤网的规格为 13 15ΡΡΙ，第一层和第二层陶瓷过滤网之间的间距为5(T80mm，第二层和第三层陶瓷网之间的间距为8(T 100mm。
3.根据权利要求1所述的一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于步骤(2)中，所述的加热至1530士 10°C，控制升温时间为95 140min。
4.根据权利要求1所述的一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于步骤(3)中，所述的加热至1530士 10°C，控制升温时间为10(Tl50min。
5.根据权利要求1所述的一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于步骤(2)中，所述的在真空条件下加热至1530 士 10°C，是指真空度彡10. 6Pa;所述的在1530士 10°C和真空条件下进行第一次精炼，是指真空度彡1. 331^。
6.根据权利要求1所述的一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，其特征在于步骤(3)中，所述的在真空条件下加热至1530士 10°C，是指真空度彡10. 6Pa;所述的在 1530士 10°C和真空条件下进行第二次精炼，是指真空度彡1. 33Pa ；所述的在真空条件下加热至1500士 10°C冲膜，是指真空度彡1. 331^。
全文摘要
一种高铬K4648镍基铸造合金返回料的熔炼方法，属于冶金技术领域，按以下步骤进行(1)返回料表面处理；(2)第一次精炼后降温至表面结膜，再冲膜浇注；(3)当成分符合要求时，与K4648镍基铸造合金混合进行第二次精炼，降温至表面结膜，冲膜后浇注；当成分超出要求时，将一次料锭和K4648镍基铸造合金混合进行第二次精炼，降温至表面结膜，冲膜并加入调节成分用料，降温至再次结膜，再次冲膜后浇注。本发明制备的K4648镍基铸造合金在机械性能、持久寿命方面均达到原始的K4648镍基铸造合金水平，能够降低铸件生产成本。
文档编号C22B7/00GK102312113SQ20111029630
公开日2012年1月11日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者于海涛, 倪伟, 满延林, 王宇飞, 王鸿光 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司
最新回复(0)