本技术介绍了一种创新的镍基高温合金重熔浮渣清除方法。该方法涉及将镍基高温合金母合金锭置于真空感应熔炼炉中,通过抽真空至特定真空度并加热炉腔使合金熔化。在熔化过程中,加入金属单质Ca以促进浮渣生成。当合金完全熔化后,通过依次加入Ca、Ba、Sr金属单质并进行电磁搅拌,实现浮渣的快速聚集和清除。该技术显著提高了镍基高温合金重熔过程中浮渣的去除效率。
背景技术
众所周知,镍基高温合金的应用具有巨大的重要性和意义,其为现代工程技术提供了关键材料基础。镍基高温合金在高温、高压和腐蚀性环境下表现出了卓越的性能,可广泛应用于航空发动机、燃气轮机、化工反应器和核能反应堆等领域。镍基高温合金的耐高温性、抗氧化性、机械性能和抗腐蚀性使其能够推动高温工艺和技术的进步,延长设备使用寿命,提高工作效率,减少能源消耗和环境影响,从而促进了现代社会的可持续发展。
镍基高温合金的纯净度水平是评价其优异性能的重要参数之一,也是衡量镍基高温合金制造水平的重要指标之一。镍基高温合金中夹杂物的存在及分布直接损害材料的高温应用和结构稳定性,因此研究镍基高温合金的净化技术,对于提高合金稳定性和使用性能具有重要意义。
镍基高温合金的净化在其熔炼阶段实现。制备镍基高温合金,首先制备镍基高温合金母合金锭,然后将镍基高温合金母合金锭进行重熔即制得镍基高温合金。对于镍基高温合金母合金锭的制备,主要通过脱氧脱硫实现合金净化;对于镍基高温合金母合金锭的重熔,主要通过去除重熔过程产生的浮渣实现合金净化。关于镍基高温合金母合金锭的重熔(也即镍基高温合金的重熔),在真空感应熔炼过程中,镍基高温合金熔体直接与耐火材料坩埚接触,由于合金熔体对坩埚耐火材料的冲刷,会导致耐火材料熔解进入合金熔体中,耐火材料分解的氧与合金熔体中的活性元素形成氧化物,在熔炼过程中,由于电磁搅拌,使氧化物上浮与金属混合形成一定厚度的金属膜,金属膜即浮渣。
目前,为了去除重熔过程产生的浮渣,一般通过提升熔炼温度和加速电磁搅拌,使合金熔体快速搅拌来破坏浮渣,进而将浮渣熔解进入合金熔体中,这无疑又加剧了合金熔体与坩埚耐火材料反应,延长了合金熔炼的加工时间,增加了合金熔体产生夹杂污染的风险,因此需要开发一种镍基高温合金重熔浮渣的去除方法,使镍基高温合金在重熔过程中高效快速得到净化。
申请公布号为CN117385214A的发明专利公开了一种基于非钙质耐火材料坩埚的镍基高温合金脱氧脱硫方法,采用非钙质耐火材料坩埚,通过真空感应熔炼炉熔炼镍基高温合金,同时添加金属单质,实现脱氧脱硫,包括以下步骤:将非钙质耐火材料坩埚放到真空感应熔炼炉内,将镍基高温合金放入非钙质耐火材料坩埚内;对炉腔抽真空至一定真空度,对炉腔加热至熔炼温度,然后进行熔炼和精炼;在抽真空、熔炼或精炼过程中,向镍基高温合金中添加金属单质Y;在精炼过程中,向镍基高温合金中添加金属单质Ba和Ca;精炼结束后即完成镍基高温合金的脱氧脱硫。该技术方案通过在熔炼过程中添加金属单质Y、在精炼过程中添加金属单质Ba和Ca,实现对镍基高温合金的脱氧脱硫,该技术方案适用于镍基高温合金母合金锭的脱氧脱硫,不适用于镍基高温合金重熔浮渣的去除。
申请公布号为CN117383950A的发明专利公开了一种用于镍基高温合金脱硫的非钙质耐火材料坩埚及制备方法,该非钙质耐火材料坩埚由非钙质耐火材料制成,非钙质耐火材料由BaO、SrO和ZrO2
在高温下反应生成,反应生成的化合物为Bax
Sr1-x
ZrO3
;采用制得的非钙质耐火材料坩埚,通过真空感应熔炼炉熔炼镍基高温合金,实现脱硫,包括以下步骤:将非钙质耐火材料坩埚放置于真空感应熔炼炉内,同时将镍基高温合金放入非钙质耐火材料坩埚内;关闭真空感应熔炼炉,对炉腔抽真空至1×10-3
-10Pa真空度;在保持该真空度的状态下,对炉腔加热至熔炼温度,然后对镍基高温合金进行熔炼和精炼,待精炼结束后,即可完成对镍基高温合金的脱硫。该技术方案通过非钙质耐火材料坩埚实现镍基高温合金的脱硫,在制备非钙质耐火材料坩埚时加入Ba、Ca和Sr,而不是在熔炼过程中加入Ba、Ca和Sr,所以该技术方案不适用于镍基高温合金重熔浮渣的高效快速去除。
实现思路