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一种镍基高温 合金 真空自耗熔炼热封顶工艺

阅读：44发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种镍基高温合金真空自耗熔炼热封顶工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种镍基高温合金真空自耗熔炼热封顶工艺，包括以下步骤：步骤1，快速降熔速，即在15-20min内，快速使熔速降到稳态的75%-80%，实现电流快速下降；步骤2，在步骤1快速降熔速后，在15-20min内快速降低熔速到稳态的60-65%，实现电流快速下降；步骤3，缓慢降熔速，在10-15min内降低电流到稳态的50-55%，实现电流缓慢下降；步骤4，在步骤3缓慢降熔速后，在10-15min内缓慢降低熔速40-45%，实现电流缓慢下降；步骤5，在步骤4缓慢降熔速后，在10-15min内缓慢降低熔速30-35%，实现电流缓慢下降；步骤6，以稳态熔速的30-35%，进行30-50min保温过程，实现电流保持稳定；该发明能有效改善热封顶后缩孔较深的问题，大大提高铸锭成品率。，下面是一种镍基高温合金真空自耗熔炼热封顶工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种镍基高温合金真空自耗熔炼热封顶工艺，其特征在于，主要采用6个步骤逐级降低熔速，同时增加熔滴方式实现，具体包括以下步骤：
步骤1，快速降熔速，即在15-20min内，快速使熔速降到稳态的75%-80%，实现电流快速下降；
步骤2，在步骤1快速降熔速后，在15-20min内快速降低熔速到稳态的60-65%，实现电流快速下降；
步骤3，缓慢降熔速，在10-15min内降低电流到稳态的50-55%，实现电流缓慢下降；
步骤4，在步骤3缓慢降熔速后，在10-15min内缓慢降低熔速40-45%，实现电流缓慢下降；
步骤5，在步骤4缓慢降熔速后，在10-15min内缓慢降低熔速30-35%，实现电流缓慢下降；
步骤6，以稳态熔速的30-35%，进行30-50min保温过程，实现电流保持稳定。
2.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金真空自耗熔炼热封顶工艺，其特征在于，所述步骤1-5中熔速的下降方式为先快后慢。
3.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金真空自耗熔炼热封顶工艺，其特征在于，步骤1～步骤6熔炼时需要充入He气增强冷却效果，采用压强控制方式，He气流量作为参考，使其压强维持在100-200Pa。

说明书全文

一种镍基高温合金 真空自耗熔炼热封顶工艺

技术领域

[0001] 本发明属于高温合金冶炼技术领域，具体涉及一种镍基高温合金真空自耗熔炼的热封顶工艺。

背景技术

[0002] 为提高铸锭成品率，高温合金真空自耗熔炼时在熔炼结束前要进行热封顶，目的是降低缩孔深度，减少铸锭的切头量，提高铸锭成品率。目前，高温合金真空自耗熔炼热封顶工艺方案一般采用电流控制+电压控制方式，具体方法为通过缓慢逐级降低熔炼电流的方式来降低熔池热量，从而减小缩孔深度。但采用该工艺进行热封顶的铸锭缩孔深度依然在100mm左右，主要是因为随着熔炼热封顶的持续进行，电极重量越来越少，预留盘越来越薄，用于熔炼电极的热效率增加，仅仅通过降低电流的方式并不能达到很好地降低熔池的效果。同时，热封顶后期电极重量较少时，电流与电压的匹配难度较大，难以保证弧间隙的稳定性，极易造成“短路”或“爬弧”现象。

发明内容

[0003] 为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种的镍基高温合金真空自耗熔炼热封顶工艺，所述的采用熔速控制+熔滴控制的热封顶方式，通过示例的参数匹配保证弧间隙的稳定性；通过对热封顶阶段的控制方式及关键参数进行调整优化，解决高温合金热封顶阶段长期存在的问题，具有大幅提高铸锭成品率，减少铸锭头部成分偏析，同时可保证热封顶阶段过程的稳定性特点。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种镍基高温合金真空自耗熔炼热封顶工艺，其特征在于，主要采用6个步骤逐级降低熔速，同时增加熔滴方式实现，具体包括以下步骤：步骤1，快速降熔速，即在15-20min内，快速使熔速降到稳态的75%-80%，实现电流快速下降；
步骤2，在步骤1快速降熔速后，在15-20min内快速降低熔速到稳态的60-65%，实现电流快速下降；
步骤3，缓慢降熔速，在10-15min内降低电流到稳态的50-55%，实现电流缓慢下降；
步骤4，在步骤3缓慢降熔速后，在10-15min内缓慢降低熔速40-45%，实现电流缓慢下降；
步骤5，在步骤4缓慢降熔速后，在10-15min内缓慢降低熔速30-35%，实现电流缓慢下降；
步骤6，以稳态熔速的30-35%，进行30-50min保温过程，实现电流保持稳定。

[0005] 所述步骤1～步骤5中熔速的下降方式为先快后慢。

[0006] 所述步骤1～步骤5熔炼时需要充入He气增强冷却效果，采用压强控制方式，He气流量作为参考，使其压强维持在100-200Pa。

[0007] 本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明热封顶的主要方式为先快速降低熔速，再缓慢降低熔速，最后长时间保温。通过本发明工艺方案成功实现无缩孔铸锭的熔炼，大大提高铸锭的成品率，解决热封顶阶段参数波动较大的问题，实现了热封顶工艺可固化难题。

[0008] 高温合金热封顶阶段主要原理是通过降低功率的方法来实现缓慢降低熔池深度的效果，达到断电后自然凝固阶段减少缩孔深度的目的。高温合金真空自耗熔炼过程稳定的关键是弧间隙的稳定，降低熔速的同时要保证弧间隙的稳定，本发明在降低电流的同时增加熔滴，保证弧间隙的稳定性。本发明的优点具体体现在以下几方面：1）本发明采用熔速控制方式取代传统的电流控制热封顶方式，解决了热封顶阶段电流控制各阶段对接不平滑以及工艺参数波动性较大的问题，
2）采用本发明的工艺进行热封顶，很好地保证弧间隙的稳定，该工艺可实现工艺固化，能更好的用于大批量生产。

[0009] 3）采用本发明的工艺进行热封顶后，缩孔深度得到较好的控制，提高了铸锭的成品率。

[0010] 采用本发明获得的铸锭缩孔深度约30mm，减少了铸锭的切头量，大大提高了铸锭成品率，同时减少铸锭头部成分偏析，也可保证热封顶阶段过程的稳定性。附图说明

[0011] 图1为采用本发明工艺获得的GH4169合金真空自耗熔炼铸锭外观形貌图。

[0012] 图2为采用本发明工艺对Φ508mm锭型GH4169高温合金热封顶阶段纵剖低倍组织图。

[0013] 具体实施步骤下面结合具体示例对本发明作进一步详细说明。

[0014] 在下文中，结合不同锭型GH4169、GH4738、GH4698三种高温合金来描述本发明的新型热封顶工艺。

[0015] 实施例1GH4169高温合金真空自耗熔炼，电极规格Φ430mm，坩埚规格Φ508mm，热封顶工艺为熔速控制+熔滴控制。

[0016] Φ508mm锭型GH4169高温合金稳态熔炼熔速为3.80kg/min，熔滴为6.0 1/s，热封顶起始重量为240kg，结束重量为30kg。

[0017] 热封顶工艺共分为6个步骤，按照时间顺序进行（数据依次为熔速，熔滴，热封顶时间）：步骤1，快速降熔速，即在15min内，快速使熔速降到稳态的75%%，实现电流快速下降；
步骤2，在步骤1快速降熔速后，在15min内快速降低熔速到稳态的60%，实现电流快速下降；
步骤3，缓慢降熔速，在10min内降低电流到稳态的50%，实现电流缓慢下降；
步骤4，在步骤3缓慢降熔速后，在10min内缓慢降低熔速40%，实现电流缓慢下降；
步骤5，在步骤4缓慢降熔速后，在10min内缓慢降低熔速30%，实现电流缓慢下降；
步骤6，以稳态熔速的30%，进行30min保温过程，实现电流保持稳定。

[0018] 3.0[kg/min]，7.0[1/s]，20[min]→2.3[kg/min]，8.0[1/s]，18[min]→1.9[kg/min]，8.5[1/s]，15[min]→1.5[kg/min]，9.5[1/s]，15[min]→1.2[kg/min]，14.0[1/s]，10[min]→1.2[kg/min]，14.0[1/s]，40[min]。

[0019] 步骤1-步骤6中热封顶阶段熔炼时充入He气，控制方式为压强控制，压强值为150Pa。
实施例2
GH4738高温合金真空自耗熔炼，电极规格Φ350mm，坩埚规格Φ430mm，热封顶工艺为熔速控制+熔滴控制。

[0020] Φ430mm锭型GH4738高温合金稳态熔炼熔速为3.2kg/min，熔滴为7.5 1/s，热封顶起始重量为200kg，结束重量为25kg。

[0021] 热封顶工艺共分为6个步骤，按照时间顺序进行（数据依次为熔速，熔滴，热封顶时间）：步骤1，快速降熔速，即在18min内，快速使熔速降到稳态的780%，实现电流快速下降；
步骤2，在步骤1快速降熔速后，在18min内快速降低熔速到稳态的62%，实现电流快速下降；
步骤3，缓慢降熔速，在12min内降低电流到稳态的52%，实现电流缓慢下降；
步骤4，在步骤3缓慢降熔速后，在12min内缓慢降低熔速42%，实现电流缓慢下降；
步骤5，在步骤4缓慢降熔速后，在12min内缓慢降低熔速33%，实现电流缓慢下降；
步骤6，以稳态熔速的33%，进行40min保温过程，实现电流保持稳定。

[0022] 2.5[kg/min]，10.0[1/s]，20[min]→2.0[kg/min]，11.5[1/s]，18[min]→1.6[kg/min]，13.0[1/s]，12[min]→1.3[kg/min]，14.5[1/s]，10[min]→1.0[kg/min]，15.5[1/s]，10[min]→1.0[kg/min]，15.5[1/s]，35[min]；
步骤1-步骤6中热封顶阶段熔炼时充入He气，控制方式为压强控制，压强值为100Pa。

[0023] 实施例3GH4698高温合金真空自耗熔炼，电极规格Φ594mm，坩埚规格Φ660mm，热封顶工艺为熔速控制+熔滴控制。

[0024] Φ660mm锭型GH4698高温合金稳态熔炼熔速为4.6kg/min，熔滴为4.5 1/s，热封顶起始重量为340kg，结束重量为60kg。

[0025] 热封顶工艺共分为6个步骤，按照时间顺序进行（数据依次为熔速，熔滴，热封顶时间）：步骤1，快速降熔速，即在20min内，快速使熔速降到稳态的80%，实现电流快速下降；
步骤2，在步骤1快速降熔速后，在20min内快速降低熔速到稳态的60-65%，实现电流快速下降；
步骤3，缓慢降熔速，在15min内降低电流到稳态的55%，实现电流缓慢下降；
步骤4，在步骤3缓慢降熔速后，在15min内缓慢降低熔速45%，实现电流缓慢下降；
步骤5，在步骤4缓慢降熔速后，在15min内缓慢降低熔速35%，实现电流缓慢下降；
步骤6，以稳态熔速的35%，进行50min保温过程，实现电流保持稳定。

[0026] 3.5[kg/min]，5.5[1/s]，20[min]→2.8[kg/min]，6.0[1/s]，20[min]→2.3[kg/min]，7.0[1/s]，15[min]→1.8[kg/min]，7.5[1/s]，15[min]→1.4[kg/min]，8.0[1/s]，15[min]→1.4[kg/min]，8.0[1/s]，45[min]步骤1-步骤6中热封顶阶段熔炼时充入He气，控制方式为压强控制，压强值为200Pa。

[0027] 图1为本发明工艺获得的GH4169合金真空自耗熔炼铸锭外观形貌，铸锭表面较好，锭冠高度控制较好。

[0028] 图2为采用本发明工艺对Φ508mm锭型GH4169高温合金热封顶阶段纵剖低倍组织图，低倍组织观察不到明缩孔，暗缩孔深度约30mm，相比传统补缩工艺大大减少了铸锭的切头量，提高了铸锭成品率。

[0029] 上述示例能够改善热封顶长期存在的弊端，大幅减少缩孔深度，稳定热封顶阶段过程，提高铸锭成品率。

[0030] 综上所述，本发明的新型热封顶工艺能够调整熔速与熔滴的匹配关系，达到较好的热封顶效果。

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