專利名稱：一種大噸位低成本生產Inconel690合金的超純凈熔煉方法
技術領域：
本發明涉及真空感應熔煉領域，具體為一種大噸位低成本生產Inconel690合金的超純凈熔煉工藝方法。
背景技術：
Inconel690(以下簡稱1-690)合金是美國牌號，其主要成分范圍如下表llnconel690合金主要成分范圍
元素 C__Si Mn Ti Al__Cr__FeCu
成分0.01/0.03 <0.5 <0.5 <0.5<0.5 28.0/31.0 8.0/11.0 <0.5
元素Co B Nb SP N Ni
成分<0.035 <0.003 <0 I <0.01<0.015 <0 05 >58通常工業化真空感應熔煉生產1-690合金所使用的金屬料具有較高的氧、硫含量，計算得出原料帶入鋼中的全氧含量約在350ppm. wt左右,硫含量在50ppm.wt左右。傳統工藝使用MgO或MgO-Al2O3為耐火材料的坩堝，無法實現有效脫氧、脫硫；為了生產出氧、硫含量較低的合金，廣大生產廠均在原材料選用上投入大量資金，選擇低氧、低硫材料進行冶煉生產，但該種方法生產合金的原料成本較高，且產品質量隨原料質量波動。
發明內容
本發明目的是提供一種大噸位低成本生產1-690合金的超純凈熔煉工藝方法，采用該方法可在不增加成本前提下生產出氧、硫含量不大于IOppm的超純凈1-690合金，生產出的產品質量穩定可靠，由于純凈度提高，合金的高溫塑性、熱加工性能都得到很大提高。本發明具體提供了一種大噸位低成本生產Inconel690合金的超純凈熔煉方法，采用MgO-Al2O3耐火材料作為熔煉的坩堝材料，在5噸真空感應熔煉爐上，選用非精選原材料生產氧、硫含量均不大于IOppm的超純凈IncOnel690合金，其熔煉工藝流程為裝料一熔化期一精煉期一冷凝一脫氧、脫硫期一澆注；其特征在于在裝料時，先向坩堝內裝入全部碳、金屬鉻以及占鎳總重量18 22%的鎳板，在坩堝內金屬料全部熔化后，通過料斗向坩堝內吊裝純鐵與剩余的鎳板；精煉期溫度為1480°C 1520°C，保溫時間20-40分鐘；在冷凝時,將Inconel690合金降溫至熔點以下；在合金的脫氧、脫硫期，先加入合金元素Al、Ti進行合金化及預脫氧，然后加入強脫氧劑、脫硫劑，對合金進行終脫氧脫硫，進一步降低合金中的氧、硫含量。本發明所述大噸位低成本生產IncOnel690合金的超純凈熔煉方法，其特征在于所述脫氧劑為Mg基中間合金，脫硫劑為混合稀土合金。
本發明所述大噸位低成本生產IncOnel690合金的超純凈熔煉方法，其特征在于，具體工藝步驟為(I)合金裝爐按照成分的要求，將主原料Cr、C以及占鎳總重量18 22%的Ni裝入坩堝，開始送電熔化；待坩堝內金屬料全部熔化后，通過料斗向坩堝內吊裝純鐵與剩余的鎳板；T1、Al裝入料倉，在完成“合金冷凝”工藝后加入；(2)合金熔化合爐抽真空至小于10Pa開始送電，在250KW下保溫50_70分鐘，后升功率為600KW至化清；(3)合金精煉合金化清后，在700KW功率下升溫至1480°C 1520°C，保溫20-40分鐘精煉；(4)合金冷凝精煉完成后，停電冷凍至合金熔點以下，冷凍方式為自然爐冷；(5)合金脫氧、脫硫合金冷凝結束后送功率700kw至熔化完全，然后降低功率至180kw,向熔池內加入Al塊及海綿Ti進行合金化及預脫氧；A1、Ti加入完畢，180kw功率向熔池內加入強脫氧劑、脫硫劑，加入結束后升功率至800KW攪拌半分鐘，攪拌結束降功率至160-200kw進行保溫，保溫期間進行化學成分分析及調整；(6)合金澆注在確定合金全部化學成分滿足標準要求后，送電800KW，調整溫度澆注。本發明提供的真空感應熔煉工藝方法中，工藝過程的機理如下(I)合金裝料將全部金屬Cr、C以及占Ni總重量18 22%的Ni裝入坩堝，其余金屬料通過料斗吊裝。由于金屬Cr中氧、硫含量很高，其與C、Ni前期熔化形成的熔池具有較高的碳、氧含量，利于熔化過程中的碳-氧反應發生，可有效提高碳的脫氧效果。(2)合金熔化期在真空下熔煉主元素，通過此階段良好的碳-氧反應，達到合金一定的脫氧、脫氮目的；在高真空條件下，降低熔化功率，延長熔化時間，在加強冶金反應動力學條件下，充分脫除原材料帶入的氧含量。(3)合金精煉期采用較低溫度的精煉制度，在避免1-690合金被坩堝污染同時，充分促進鋼液的脫氣反應進行。充分利用感應熔煉具備的電磁攪拌作用，增大鋼液中氧的擴散速度，強化脫氧熱力學和動力學，促進脫氧反應進行。( 4 )合金冷凝期隨合金液溫度的降低，合金中氧、氮的溶解度降低，實現一定的脫氧、脫氮效果。(5)脫氧、脫硫期在加入Al、Ti完成預脫氧后，向熔池加入強脫氧、脫硫劑，提高脫氧、脫硫劑的使用率，進一步實現合金的強化脫氧、脫硫。本發明的優點為1、應用MgO-Al2O3耐火材料作為熔煉的坩堝材料，選用非精選原材料進行超純凈化熔煉，生產成本低，產品質量受原材料影響小。2、采用低溫精煉制度規避了耐火材料對鋼液的污染，通過加入強脫氧、脫硫劑，提高了脫氧、脫硫效率，有效降低了合金中的氧、硫含量，確保合金的超純凈。3、本發明提供的工藝方法，有效的提高了 1-690合金的純度，進而提高合金的高溫塑性,改善了合金的熱加工性能。
具體實施方式
采用MgO-Al2O3耐火材料打結的5000kg坩堝，進行工業化生產1-690合金的熔煉，合金原料為Ni板、純Fe、金屬Cr、C等合金元素，熔煉工藝流程為裝料一熔化期一精煉期—冷凝一脫氧、脫硫期一澆注；其中，澆注為采用常規技術。實施例1熔煉具體過程為(I)合金裝爐按照成分的要求，將主原料Cr、C以及占總重量20%的Ni板裝入坩堝，開始送電熔化。坩堝內金屬料熔化完全后，向坩堝內吊裝純鐵及剩余Ni板；表2真空感應熔煉使用主要原材料成分(wt%)
權利要求
1.一種大噸位低成本生產Inconel690合金的超純凈熔煉方法，采用MgO-Al2O3耐火材料作為熔煉的坩堝材料，在5噸真空感應熔煉爐上，選用非精選原材料生產氧、硫含量均不大于IOppm的超純凈IncOnel690合金，其熔煉工藝流程為裝料一熔化期一精煉期一冷凝 —脫氧、脫硫期一澆注；其特征在于在裝料時，先向坩堝內裝入全部碳、金屬鉻以及占鎳總重量18 22%的鎳板，在坩堝內金屬料全部熔化后，通過料斗向坩堝內吊裝純鐵與剩余的鎳板；精煉期溫度為1480°C 1520°C，保溫時間20-40分鐘；在冷凝時，將Inconel690合金降溫至熔點以下；在合金的脫氧、脫硫期，先加入合金元素Al、Ti進行合金化及預脫氧，然后加入強脫氧齊U、脫硫劑，對合金進行終脫氧脫硫，進一步降低合金中的氧、硫含量。
2.按照權利要求1所述大噸位低成本生產Inconel690合金的超純凈熔煉方法，其特征在于所述脫氧劑為Mg基中間合金，脫硫劑為混合稀土合金。
3.按照權利要求f2所述大噸位低成本生產Inconel690合金的超純凈熔煉方法，其特征在于，具體工藝步驟為(1)合金裝爐按照成分的要求，將主原料Cr、C以及占鎳總重量18 22%的Ni裝入坩堝，開始送電熔化；待坩堝內金屬料全部熔化后，通過料斗向坩堝內吊裝純鐵與剩余的鎳板；T1、Al裝入料倉，在完成“合金冷凝”工藝后加入；(2)合金熔化合爐抽真空至小于IOPa開始送電，在250KW下保溫50-70分鐘，后升功率為600KW至化清；(3)合金精煉合金化清后，在700KW功率下升溫至1480°C 1520°C，保溫20-40分鐘精煉；(4)合金冷凝精煉完成后，停電冷凍至合金熔點以下，冷凍方式為自然爐冷；(5)合金脫氧、脫硫合金冷凝結束后送功率700kw至熔化完全，然后降低功率至 180kw,向熔池內加入Al塊及海綿Ti進行合金化及預脫氧；A1、Ti加入完畢，180kw功率向熔池內加入強脫氧劑、脫硫劑，加入結束后升功率至800KW攪拌半分鐘，攪拌結束降功率至 160-200kw進行保溫，保溫期間進行化學成分分析及調整；(6)合金澆注在確定合金全部化學成分滿足標準要求后，送電800KW，調整溫度澆注。
全文摘要
本發明屬于真空感應熔煉技術領域，涉及對大批量生產Inconel690合金熔煉工藝的改進，具體說是一種采用5噸容量MgO-Al2O3坩堝，在使用非精選原料前提下生產Inconel690合金的超純凈熔煉工藝方法；具體熔煉工藝為裝料→熔化期→精煉期→冷凝→脫氧、脫硫期→澆注；在熔化期通過提高真空度，延長熔化時間有效降低熔清后鋼液的全氧含量；在脫氧、脫硫期內加入強脫氧、脫硫劑，對合金進行終脫氧、脫硫，充分降低合金中的氧、硫含量，使之不超過10ppm.wt。本發明在不增加原料成本前提下降低合金中的氧、硫含量，改善材料的高溫塑性，提高合金的熱加工性能，獲得高質量合金。
文檔編號C22C19/05GK103014388SQ20121057440
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者張龍, 高明, 馬穎澈, 萬柏方, 劉奎, 張順南, 李依依 申請人:中國科學院金屬研究所