[发明专利]镍基高温合金返回料的合金纯净冶炼方法

说明书

技术领域

本发明属于镍基高温合金返回料的合金纯净冶炼方法，具体讲是一种镍基高温合金617B返回料的合金纯净冶炼方法。

 

背景技术

617B合金一种Ni-Cr-Co-Mo固溶强化型镍基高温合金，具有优良的耐腐蚀、抗氧化及良好的机械性能，主要应用于航空、航天、能源及石油化工领域。进入21世纪，火力发电不断向提高锅炉的蒸汽压力及温度方向发展，由目前的超超临界（600℃）向先进超超临界（700℃）发展过渡，617B合金被作为新一代火力发电锅炉过热器、再热器及主蒸汽管道主要候选材料。作为火电用锅炉管材，合金要经过真空感应冶炼—电渣重熔—均匀化—锻造开坯—热挤压—冷轧—热处理等复杂的生产工艺流程，并且每一步生产环节均要保证高质量。例如：真空锭、电渣锭、管坯需要进行切头尾、表面扒皮处理等等，因此在生产过程中会产生一定量的返回料，合金的总体收得率在35~40%，尤其高温合金中的Ni、Cr、Co、Mo等属于国家稀缺的昂贵元素。617B合金在产量及应用规模扩大的情况下，返回料的应用已成为当务之急。

目前返回料回收普遍采用新料直接加入返回料的混合冶炼方式；或者采用直接用返回料熔炼浇注成合金锭，而后合金锭作为调剂料与新料混合冶炼的方式。以上返回料回收方法由于新料与返回料（或者返回料熔炼浇注成的合金锭）纯度存在一定的差异，势必对最终所得合金锭的冶金质量产生不利影响。

发明内容

为了克服现有镍基高温合金返回料的合金纯净冶炼方法的上述不足，本发明提供一种镍基高温合金617B返回料的合金纯净冶炼方法，本发明的冶炼方法冶炼出的镍基高温合金617B达到ASME SB-167标准的要求，并且达到用于制造700℃—100MPa/10⁵h超超临界锅炉过热器和再热器材料的要求。

本镍基高温合金返回料的合金纯净冶炼方法，根据制造一次真空感应铸锭的各成分的百分比不同，分为两种有共同特征的冶炼方法。

方法一

一种镍基高温合金返回料的合金纯净冶炼方法，它包括下述的步骤：

Ⅰ、返回料预处理  

a  对镍基高温合金617B管材生产过程中的真空锭、电渣锭、管坯、荒管、冷轧管切头尾所产生的块状返回料以及热挤压过程中产生的热挤压余头料和热扩孔扩余料，块状返回料进行喷丸和喷砂处理，将返回料表面的油污清理干净；

b 对镍基高温合金617B管材生产过程中的真空锭、电渣锭、管坯表面及心部机加工处理的车削返回料进行200~300℃，2-4h的高温烘烤处理，将车削返回料的表面油污清理干净；

块状返回料与车削返回料重量配比在（3~5）：1之间：

Ⅱ、制造一次真空感应铸锭

将镍基高温合金617B管材生产过程中的块状返回料置于真空感应炉内，车削返回料作为补加料在合金熔化期时分批加入；启动真空设备抽真空，当真空度的压强≤1Pa时开始送电（功率没有限制，实时观看炉内物料熔化情况调整功率大小），合金熔化期真空度的压强≤5Pa；提高送电功率（提高到250~350KW），将合金熔液升温至1550~1600℃时开始精炼，精炼时间为30~40min，精炼过程中进行底吹氩操作，有助于去除合金熔液中的气体以及夹杂物，并且控制过程真空度的压强≤5Pa；精炼结束后，停止送电，进行合金熔液冷冻处理，直至合金熔液表面结膜凝固，此步操作有助于进一步去除合金熔液中的气体；将结膜的合金熔液重新加热至1470~1520℃，浇注成一次真空感应铸锭；

Ⅲ、准备二次真空感应冶炼

分析一次真空感应铸锭的化学成分，一次真空感应铸锭的化学成分的质量百分比达：

Cr  21.5~23%；   Co 11.5~12.5%；   Mo 8.5~9.5%；Al 1.1~1.5%；

Ti  0.3~0.6%；   C 0.03~0.06%；    Zr 0.02~0.045%； B 0.003~0.005%；

其余为Ni时，则准备二次真空感应冶炼；

Ⅳ、二次真空感应冶炼

将一次真空感应铸锭置于真空感应炉中，启动真空设备抽真空，当真空度的压强≤1Pa时开始送电，进行合金熔化，将合金熔液升温至1550~1600℃进行精炼，精炼时间为30~40min，精炼过程中进行底吹氩操作，并且控制过程真空度的压强≤5Pa。精炼结束后，同样进行合金熔液冷冻处理，直至合金熔液表面结膜凝固。

Ⅴ、获得617B合金