一種采用k438合金返回料制備k438合金的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種采用K438合金返回料制備K438合金的制備方法。本發明的技術方案為：該制備方法包括如下步驟，K438合金返回料的凈化處理；返回料熔煉成返回料料錠；返回料料錠的化學成分調整；返回料料錠熔煉成成品K438合金錠。本發明利用100％的K438合金返回料，生產出滿足產品使用要求的K438合金，提高了材料利用率，減少貴重金屬資源的浪費。
【專利說明】一種采用K438合金返回料制備K438合金的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種合金的制備方法，特別是涉及一種采用K438合金返回料制備 K438合金的制備方法。
【背景技術】
[0002]K438鎳基鑄造高溫合金相當于美國的IN738合金，由于K438合金含有多種固溶強化元素，不僅具有優異的耐熱腐蝕性能，而且具有較高的高溫強度和良好的組織穩定性，主要用于制作在900°C以下工作的葉片。在鑄件的生產中，K438合金的利用率約為25%，目前產生的大量返回料(即澆道、冒口及廢鑄件等)還沒有得到有效的回收利用，由于K438合金中的Co、N1、Nb、W、Mo、Ta都屬于昂貴的金屬元素，造成了貴重金屬的嚴重浪費。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種采用K438合金返回料制備K438合金的制備方法，利用 100%的K438合金返回料，生產出滿足產品使用要求的K438合金，提高了材料利用率，減少貴重金屬資源的浪費。
[0004]本發明的技術方案如下:
[0005]一種采用K438合金返回料制備K438合金的制備方法，包括如下步驟:
[0006](1)K438合金返回料的凈化處理:首先對所述返回料進行滾磨處理，再將所述返回料表面進行吹砂處理，然后用壓縮空氣將所述返回料表面吹凈；
[0007](2)返回料熔煉成返回料料錠:采用真空感應熔煉爐進行熔煉，將凈化處理的返回料裝到熔煉爐坩堝中，在熔煉爐真空度小于0.67Pa條件下，熔煉爐先 以送電功率100~ 150kW加熱20~30min，再以送電功率180~220kW加熱10~15min，待所述返回料表面變成暗紅色后，熔煉爐以高于250kW送電功率加熱直到所述返回料全部熔化成為返回料熔體；用接觸式熱電偶或紅外測溫儀測量所述返回料熔體溫度，當所述熔體溫度達到1580~ 1610°C時，保持熔煉爐真空度小于1.3Pa，熔煉爐送電功率保持在120~130kW，使所述返回料熔體保持30~40min，進行所述返回料熔體的精煉；所述返回料熔體的精煉結束后，熔煉爐送電功率保持在150~180kw同時采用250~350Hz電磁波對所述返回料熔體進行 5~IOmin低頻攪拌，使所述返回料熔體得到凈化處理；熔煉爐停止送電加熱將所述返回料熔體冷凍結膜，結膜后熔煉爐再送電加熱沖膜，用接觸式熱電偶或紅外測溫儀測量所述返回料熔體溫度為1460~1480°C時，將所述返回料熔體采用兩級陶瓷過濾網過濾并澆注到錠模中得到返回料料錠；所述陶瓷過濾網規格為ct90mmX (25~35)mm、孔隙率為12~ 15PPI ；
[0008](3)返回料料錠的化學成分調整:分析返回料料錠的化學成分，如返回料料錠的化學成分在K438合金成分范圍內，可不進行配料計算，直接用于成品合金熔煉；當返回料料錠的化學成分偏離K438合金成分范圍時，對缺少的元素按K438合金成分范圍的中間值進行配料計算，算出需要補加的材料數量；[0009](4)返回料料錠熔煉成成品K438合金錠:將返回料料錠及補加的材料一并裝入到熔煉爐坩堝中，在熔煉爐真空度小于0.67Pa條件下，熔煉爐先以送電功率100~150kW加熱20~30min，再以送電功率180~220kW加熱10~15min，待所述返回料料錠表面變成暗紅色后，熔煉爐以高于250kW送電功率加熱直到所述返回料料錠及補加的材料全部熔化成為合金熔體；用接觸式熱電偶或紅外測溫儀測量所述合金熔體溫度，當所述合金熔體溫度達到1580~1610°C時，保持熔煉爐真空度在1.3Pa以內，熔煉爐送電功率控制在120~130kW,使所述合金熔體在這個條件下保持30~40min,進行所述合金熔體的精煉；所述合金熔體的精煉結束后，熔煉爐送電功率保持在150~180kw同時采用250~350Hz電磁波對所述合金熔體進行5~IOmin低頻攪拌，使合金熔體得到凈化處理；所述熔體凈化處理后，熔煉爐真空度在1.3Pa以內條件下將所述合金熔體冷凍結膜，冷凍時間大于45min，以排除所述合金熔體中的雜質；冷凍結束后熔煉爐送電加熱沖膜，對所述合金熔體在1460~1480°C、送電功率120~150kW的條件下，精煉30~38min，精煉后將所述合金熔體采用兩級陶瓷過濾網過濾并澆注到錠模中得到成品K438合金錠；所述陶瓷過濾網規格為<j5 70mmX (25 ~30)臟、孔隙率為 12 ~16PPI。
[0010]上述制備方法，所述滾磨處理的時間優選為6~12小時。
[0011]本發明的有益效果為:
[0012]1、本發明采用100% K438返回料生產出滿足產品使用要求的K438合金，能合理利用返回料，提高了材料利用率，減少貴重資源浪費，降低了生產成本。
[0013]2、本發明的制備方法中真空度要求高，比以前的熔煉真空度要求提高了一個數量級，可以使返回料雜質揮發徹底，以便制備合格的K438合金錠。
[0014]3、本發明中，返回料及返回料料錠熔化時，采用階梯式升溫方式加熱，即先以送電功率100~150kW加熱20~30min，再以送電功率180~220kW加熱10~15min，然后再以送電功率高于230kW加熱熔化`，這種方式可以使返回料及返回料料錠上的吸附物在真空條件下徹底揮發掉，避免其進入返回料及返回料料錠內部成為雜質。而直接加熱熔化時，吸附物來不及揮發掉，就會進入返回料及返回料料錠內部成為雜質。
[0015]4、本發明中，對返回料及返回料料錠進行精煉，精煉溫度為1580~1610°C，保持時間為30~40min，可以使熔體具有良好的流動性，其中的夾雜具有足夠的上浮時間，利于去除雜質。
[0016]5、本發明中，采用250~350Hz電磁波對熔體進行低頻攪拌，可以使其中的夾雜更有效地排出；比現有技術采用的1000Hz電磁波適用性強。
[0017]6、本發明采用的陶瓷過濾網孔隙小，并且采用兩級陶瓷過濾網過濾，在本領域中屬于首次使用，該措施可以使熔體中的雜質大部分過濾出去，同時又能保證澆注順利進行。
【具體實施方式】
[0018]一種采用K438合金返回料制備K438合金的制備方法，包括如下步驟:
[0019](I) K438合金返回料的凈化處理:首先對所述返回料進行滾磨處理，滾磨處理的時間為8小時，再將所述返回料表面進行吹砂處理，然后用壓縮空氣將所述返回料表面吹凈;
[0020](2)返回料熔煉成返回料料錠:采用500kg真空感應熔煉爐進行熔煉，將凈化處理的返回料裝到熔煉爐坩堝中，在熔煉爐真空度為0.67Pa條件下，熔煉爐先以送電功率 120kff加熱25min，再以送電功率200加熱12min，待所述返回料表面變成暗紅色后，熔煉爐以240kW送電功率加熱直到所述返回料全部熔化成為熔體；用接觸式熱電偶或紅外測溫儀測量所述返回料熔體溫度，當所述熔體溫度達到1600°C時，保持熔煉爐真空度IPa，熔煉爐送電功率保持在120kW，使所述返回料熔體保持40min，進行所述返回料熔體的精煉處理；所述返回料熔體的精煉處理結束后，熔煉爐送電功率保持在160kw同時采用300Hz電磁波對所述返回料熔體進行IOmin低頻攪拌，使所述返回料熔體得到凈化處理；熔煉爐停止送電加熱將所述返回料熔體冷凍結膜，結膜后熔煉爐再送電加熱沖膜，用接觸式熱電偶或紅外測溫儀測量所述返回料熔體溫度為1480°C時，將所述返回料熔體采用兩級陶瓷過濾網過濾并澆注到錠模中得到返回料料錠；所述陶瓷過濾網規格為0 9OmmX3Omm、孔隙率為 12PPI ；
[0021](3)返回料料錠的化學成分調整:分析返回料料錠的化學成分，如返回料料錠的化學成分在K438合金成分范圍內，可不進行配料計算，直接用于成品合金熔煉；當返回料料錠的化學成分偏離K438合金成分范圍時，對缺少的元素按K438合金成分范圍的中間值進行配料計算，算出需要補加的材料數量；K438合金成分見表1 ;
[0022]表1 K438合金成分
【權利要求】
1.一種采用K438合金返回料制備K438合金的制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟: (1)K438合金返回料的凈化處理:首先對所述返回料進行滾磨處理，再將所述返回料表面進行吹砂處理，然后用壓縮空氣將所述返回料表面吹凈； (2)返回料熔煉成返回料料錠:采用真空感應熔煉爐進行熔煉，將凈化處理的返回料裝到熔煉爐坩堝中，在熔煉爐真空度小于0.67Pa條件下，熔煉爐先以送電功率100~150kW加熱20~30min，再以送電功率180~220kW加熱10~15min，待所述返回料表面變成暗紅色后，熔煉爐以高于250kW送電功率加熱直到所述返回料全部熔化成為返回料熔體；用接觸式熱電偶或紅外測溫儀測量所述返回料熔體溫度，當所述熔體溫度達到1580~1610°C時，保持熔煉室真空度小于1.3Pa，熔煉爐送電功率保持在120~130kW，使所述返回料熔體保持30~40min，進行所述返回料熔體的精煉；所述返回料熔體的精煉結束后，熔煉爐送電功率保持在150~180kW同時采用250~350Hz電磁波對所述返回料熔體進行5~IOmin低頻攪拌，使所述返回料熔體得到凈化處理；熔煉爐停止送電加熱將所述返回料熔體冷凍結膜，結膜后熔煉爐再送電加熱沖膜，用接觸式熱電偶或紅外測溫儀測量所述返回料熔體溫度為1460~1480°C時，將所述返回料熔體采用兩級陶瓷過濾網過濾并澆注到錠模中得到返回料料錠；所述陶瓷過濾網規格為<j5 90mmX (25~35)mm、孔隙率為12~15PPI ； (3)返回料料錠的化學成分調整:分析返回料料錠的化學成分，如返回料料錠的化學成分在K438合金成分范圍內，可不進行配料計算，直接用于成品合金熔煉；當返回料料錠的化學成分偏離K438合金成分范圍時，對缺少的元素按K438合金成分范圍的中間值進行配料計算，算出需要補加的材料數量； (4)返回料料錠熔煉成成品K438合金錠:將返回料料錠及補加的材料一并裝入到熔煉爐坩堝中，在熔煉爐真空度小于0.67Pa條件下，熔煉爐先以送電功率100~150kW加熱20~30min，再以送電功率180~220kW加熱10~15min，待所述返回料料錠表面變成暗紅色后，熔煉爐以高于250kW送電功率加熱直到所述返回料料錠及補加的材料全部熔化成為合金熔體；用接觸式熱電偶或紅外測溫儀測量所述合金熔體溫度，當所述合金熔體溫度達到1580~1610°C時，保持熔煉爐真空度在1.3Pa以內，熔煉爐送電功率控制在120~130kW,使所述合金熔體在這個條件下保持35~45min,進行所述合金熔體的精煉；所述合金熔體的精煉結束后，熔煉爐送電功率保持在150~180kW同時采用250~350Hz電磁波對所述合金熔體進行5~IOmin低頻攪拌，使合金熔體得到凈化處理；所述熔體凈化處理后，熔煉爐真空度在1.3Pa以內條件下將所述合金熔體冷凍結膜，冷凍時間大于45min，以排除所述合金熔體中的雜質；冷凍結束后熔煉爐送電加熱沖膜，對所述合金熔體在1460~1480°C、送電功率120~150kW的條件下，精煉30~38min，精煉后將所述合金熔體采用兩級陶瓷過濾網過濾并澆注到錠模中得到成品K438合金錠；所述陶瓷過濾網規格為<j5 70mmX (25 ~30)臟、孔隙率為 12 ~16PPI。
2.根據權利要求1所述的采用K438合金返回料制備K438合金的制備方法，其特征在于，所述滾磨處理的時間為6~12小時。
【文檔編號】C22C1/03GK103556004SQ201310564335
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月11日 優先權日:2013年11月11日
【發明者】滿延林, 王宇飛, 王玉娟, 陳震, 倪偉 申請人:沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司