用于熔煉ta10鑄錠的鎳鉬中間合金制備方法
【專利摘要】提供一種用于熔煉TA10鑄錠的鎳鉬中間合金制備方法，將純鎳棒和鉬棒分別車削成屑狀物加溫烘干；將經(jīng)過烘干的母料鎳屑加入中頻感應爐的坩堝中，同時將鉬屑加入置于中頻感應爐內(nèi)的二次加料斗中；再將中頻感應爐內(nèi)抽真空至0.6～0.1Pa時開始加熱熔煉；升溫至1800℃-1900℃，保溫15-20分鐘，觀察當母料鎳屑熔化率超過45%時，開始加入鉬屑，充入氬氣進行氣體保護，繼續(xù)升溫保證溫度達到1900℃，保溫20-30分鐘，使熔液中的雜質(zhì)充分上浮至熔池表面；最后將溶液澆鑄進入定模，然后冷卻至室溫即可。本發(fā)明將純鎳和純鉬直接制備成為中間合金，降低鎳鉬合金的熔點，彌補傳統(tǒng)熔煉TA10鑄錠時添加中間合金的種種不足。
【專利說明】用于熔煉TA10鑄錠的鎳鉬中間合金制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬中間合金【技術(shù)領域】，具體涉及一種用于熔煉TAlO鑄錠的鎳鑰中間合金制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中間合金作為一種冶金行業(yè)重要的添加劑，其作用在于熔煉含熔點差異很大的合金時，預制備用的中間合金要比純元素的熔點低，保證添加元素相熔。傳統(tǒng)熔煉TAlO鑄錠的時候，一般采用添加T1-32Mo、純鎳條或者鎳屑，來進行元素平衡?？v觀整個添加過程，存在以下幾個弊端:1、純金屬元素添加，勢必存在偏析情況，添加鎳條或者鎳屑，鎳的密度較大，不能保證其流動性，因此會造成局部或者微觀偏析，對人工布料工藝要求嚴格；2、T1-32Mo中間合金，一般采用真空自耗爐制備，由于自耗爐溫升一定，Mo自身熔點高、密度大，與海綿鈦熔點、密度差異很大，故在制備過程中相熔性很差，偏析程度是可想而知的，又因自身含Mo量較高，后續(xù)作為TAlO中間合金添加的量少，所以即使布料時控制再均勻，也無法避免微觀偏析。上述方法布料工藝難度大，由于需要兩次添加，才能滿足合金成分要求，故對操作人員責任心、人機效率等都提出了更高的要求，因此有必要改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題:提供一種用于熔煉TAlO鑄錠的鎳鑰中間合金制備方法，將純鎳和純鑰直接制備成為中間合金，降低鎳鑰合金的熔點，彌補傳統(tǒng)熔煉TAlO鑄錠時添加中間合金的種種不足。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:用于熔煉TAlO鑄錠的鎳鑰中間合金制備方法，包括下述步驟:
[0005]I)將純鎳棒和鑰棒分別車削成厚度為l_2mm的屑狀物，然后將車削好的屑狀物分別放入錘式破碎機中破碎成長度為5-20mm的鎳屑和鑰屑；將鎳屑和鑰屑進行清洗、除油并自然晾干后放入烘干室，加溫至75°C，保溫12小時進行烘干；
[0006]2)將經(jīng)過烘干的母料鎳屑加入中頻感應爐的坩堝中，同時將鑰屑加入置于中頻感應爐內(nèi)的二次加料斗中；
[0007]3)將中頻感應爐內(nèi)抽真空至0.6~0.1Pa時開始加熱熔煉；
[0008]4)升溫至1500°C -1700°C，保溫15-20分鐘，觀察當母料鎳屑熔化率超過45%時，開始加入鑰屑，并充入氬氣進行氣體保護，繼續(xù)升溫保證溫度在190(TC，保溫20-30分鐘，使熔液中的雜質(zhì)充分上浮至熔池表面；
[0009]5)將溶液澆鑄進入定模，然后冷卻至室溫即可。
[0010]上述步驟2)中，所述中頻感應爐采用串聯(lián)諧振式中頻感應爐，它的逆變器件為絕緣柵雙極型晶體管模塊，感應線圈設計采用反并繞技術(shù)，感應線圈的設計功率與實際運行功率的誤差不大于5%。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點:[0012]1、采用串聯(lián)諧振式(IGBT)的中頻感應熔煉爐，它的逆變器件為一種新型IGBT模塊(絕緣柵雙極型晶體管，德國生產(chǎn))，它主要用于熔煉普通碳素鋼、合金鋼、鑄鋼、相對難容有色金屬等。它具有熔化速度快、節(jié)能、高次諧波污染低等優(yōu)點。線圈設計結(jié)合感應爐的實際使用情況，根據(jù)電磁場原理，通過計算機專業(yè)軟件的計算而確定的較佳方案，采用最新線圈反并繞技術(shù)(雙感應圈并聯(lián))，更好的聚集磁場，提高磁場攪拌力，感應線圈的設計功率與實際運行功率的誤差不大于5%，線圈的絕緣，特別是匝間絕緣采用先進的絕緣處理辦法來保證，專用的夾緊技術(shù)能有效地減少線圈的軸向振動；
[0013]2、鎳鑰合金是一種機械混合物合金，具有在不改變原有金屬晶格和性能的前提下，熔點更低的特點，熔點為1380°C左右，更利于后續(xù)工序的利用；
[0014]3、熔煉制備工藝決定鎳鑰合金成份均勻、雜質(zhì)含量更低，采用真空中頻爐，熔煉過程本身是一次提純過程；在合金制備過程中，最主要的雜質(zhì)為鎳和鑰的氧化物，后續(xù)的熔煉過程很難將其熔化，多為難熔物殘存于材料之中；其中鎳的氧化物NiO，密度為6.6g/cm3，熔點為1984°C，但在真空狀態(tài)下，300°C加熱十分鐘，即可還原成為金屬鎳；鑰的氧化物兩種為三氧化鑰和二氧化鑰，三氧化鑰密度4.692g/cm3左右，二氧化鑰的密度為6.44g/cm3，二者在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，二氧化鑰為難熔物，但由于其密度比母合金密度小，所以在不斷的電磁攪拌作用下，可伴隨雜質(zhì)上浮至熔池上表面，所以說采用真空中頻爐熔煉，本身就是一次提純過程；
[0015]4、N1-Mo32% (M o含量32%)成份，一次添加便可以達到理論TAlO化學成份要求，人機效率更高，更便捷，可操作性強；
[0016]5、設備自身具有變頻電磁攪拌，兩種純金屬密度(Mo的密度為10.2g/cm3, Ni的密度為8.9g/cm3，N1-Mo32%合金密度為9.2g/cm3)非常接近，導致熔液流通性、相熔性好，能從根源上解決中間合金制備過程中的偏析問題；
[0017]6、熔煉結(jié)束后，根據(jù)要求規(guī)格進行車削加工即可。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合描述本發(fā)明的一種實施例。
[0019]用于熔煉TAlO鑄錠的鎳鑰中間合金制備方法，包括下述步驟:
[0020]I)將純鎳棒和鑰棒分別車削成厚度為l_2mm的屑狀物，然后將車削好的屑狀物分別放入錘式破碎機中破碎成長度為5-20mm的鎳屑和鑰屑；將鎳屑和鑰屑進行清洗、除油并自然晾干后放入烘干室，加溫至75°C，保溫12小時進行烘干；將原料車削為長度、厚度相對均勻的屑狀，有助于降低能耗，保證兩種金屬在熔煉過程中的相熔性、均勻度更好；
[0021]2)將經(jīng)過烘干的母料鎳屑加入中頻感應爐的坩堝中，同時將鑰屑加入置于中頻感應爐內(nèi)的二次加料斗中；所述中頻感應爐采用串聯(lián)諧振式中頻感應熔，它的逆變器件為絕緣柵雙極型晶體管模塊，感應線圈設計采用反并繞技術(shù)，感應線圈的設計功率與實際運行功率的誤差不大于5%;
[0022]3)將中頻感應爐內(nèi)抽真空至0.6~0.1Pa時開始加熱熔煉；
[0023]4)升溫至1500°C -1700°C，保溫15-20分鐘，觀察當母料鎳屑熔化率超過45%時，開始加入鑰屑，并充入氬氣進行氣體保護，繼續(xù)升溫保證溫度達到1900°C，保溫20-30分鐘，使熔液中的雜質(zhì)充分上浮至熔池表面；[0024]5)將溶液澆鑄進入定模，然后冷卻至室溫即可。
[0025]單爐投料量約50kg，由于投料量更小，設備自身具有變頻電磁攪拌，兩種純金屬密度非常接近，因此，熔液流通性、相熔性好，能從根源上解決中間合金制備過程中的偏析問題，熔煉結(jié)束后，可根據(jù)要求規(guī)格進行車削加工。 [0026]鎳鑰合金從合金構(gòu)成角度來看，就是一種簡單的機械混合物。機械混合物是合金中的一類復相混合物組織，不同的相均可互相組合形成機械混合物。機械混合物可由純金屬之間形成,也可由純金屬和化合物、純金屬和固溶體、固溶體和固溶體以及固溶體和化合物之間形成。在機械混合物中，構(gòu)成合金的兩個組元在固態(tài)下既不能相互溶解，又不能彼此反應形成化合物，各相在機械混合物中仍保持原有的晶格和性能，機械混合物的性能介于組成的相性能之間，工業(yè)上大多數(shù)合金均由混合物組成，機械混合物的熔點較組元熔點降低，在制備過程中，經(jīng)測算鎳鑰中間合金的熔點約1380°C。
[0027]工作原理:利用中頻感應加熱的原理在真空條件下進行熔化，爐內(nèi)有一只螺旋管式感應線圈，當感應線圈接通中頻電流時，產(chǎn)生交變磁場，金屬鎳屑和鑰屑在磁場的作用下感應出電勢，產(chǎn)生環(huán)形電流，由于集膚效應(集膚效應又叫趨膚效應，當交變電流通過導體時，電流將集中在導體表面流過，這種現(xiàn)象叫集膚效應，是電流或電壓以頻率較高的電子在導體中傳導時，會聚集于總導體表層，而非平均分布于整個導體的截面積中)，使金屬外層具有很高的電流密度，從而產(chǎn)生強大的熱效應，使鎳和鑰加熱直至熔化。同時，熔池中存在一定強度的電磁攪拌，可以促進各個成分均勻和溫度平衡，使原料中的微量雜質(zhì)合并、長大和上浮。
[0028]常規(guī)制備合金采用真空自耗爐(VGA)，需要預制備電極，然后將電極進行焊接熔煉。自耗爐的溫升一定，約為1700°C，主要工作原理是利用高溫電弧進行金屬熔煉，無法進行保溫和熔池整體電磁攪拌作業(yè)(只能對弧光熔池部分進行小范圍的橫向電磁攪拌)。預制備電極難度較高，需要將鑰棒和鎳棒按照理論比例進行捆扎、焊接，由于鑰熔點超出自耗爐溫升，又不能進行保溫作業(yè)，所以勢必造成熔煉不均勻、偏析、甚至以不熔物狀態(tài)存在。需要多次反復熔煉，才有可能達到預期效果；通常需要三次熔煉才能達到完全融化效果，但是上中下三點化學成分差異較大。
[0029]針對傳統(tǒng)工藝，我們采用了真空中頻感應爐，規(guī)避了電極制備困難的工藝瓶頸，設備自身溫升更高、原料規(guī)格可控、熔池整體可以進行電磁攪拌(駝峰效應)，可以很大程度上節(jié)約能耗，使合金成分更加均勻，人機效率更高，并且真空中頻爐熔煉過程本身就是一次提純過程，為后續(xù)的熔煉提供了有力的宏觀和微觀的化學成分保證。
[0030]上述實施例，只是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限制本發(fā)明實施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.用于熔煉TAio鑄錠的鎳鑰中間合金制備方法，其特征在于包括下述步驟: 1)將純鎳棒和鑰棒分別車削成厚度為l-2mm的屑狀物，然后將車削好的屑狀物分別放入錘式破碎機中破碎成長度為5-20mm的鎳屑和鑰屑；將鎳屑和鑰屑進行清洗、除油并自然晾干后放入烘干室，加溫至75°C，保溫12小時進行烘干； 2)將經(jīng)過烘干的母料鎳屑加入中頻感應爐的坩堝中，同時將鑰屑加入置于中頻感應爐內(nèi)的二次加料斗中； 3)將中頻感應爐內(nèi)抽真空至0.6~0.1Pa時開始加熱熔煉； 4)升溫至1800°C-1900°C，保溫15-20分鐘，觀察當母料鎳屑熔化率超過45%時，開始加入鑰屑，并充入氬氣進行氣體保護，繼續(xù)升溫保證溫度在1900°C，保溫20-30分鐘，使熔液中的雜質(zhì)充分上浮至熔池表面； 5)將溶液澆鑄進入定模，然后冷卻至室溫即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于熔煉TAlO鑄錠的鎳鑰中間合金制備方法，其特征在于:上述步驟2)中，所述中頻感應爐采用串聯(lián)諧振式中頻感應熔，它的逆變器件為絕緣柵雙極型晶體管模塊，感應線圈設計采用反并繞技術(shù)，感應線圈的設計功率與實際運行功率的誤差不大于5%。
【文檔編號】C22C1/02GK103540775SQ201310471854
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】蘇舒祥 申請人:寶雞市辰炎金屬材料有限公司