一種使用k417g及dz417g合金返回料制備k424鑄造高溫合金的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于高溫合金制備技術領域，具體涉及一種使用K417G及DZ417G合金返回 料制備K424鑄造高溫合金的方法。
【背景技術】
[0002] K424合金是在InlOO的基礎上添加了少量的鎢和鈮所形成的，是一種高Al、Ti， 低密度型的鑄造高溫合金，用于950°C以下工作的整鑄渦輪及調節(jié)片底板等部件，它含有較 多的第一相強化元素和固溶強化元素鈦、鋁、鈷、鈮、鎢、鉬和鉻，化學成分與俄羅斯合金牌 號B)KJI-12y相近，具有較高的高溫強度、塑性和良好的工藝性，主要用于制造在950°C 以下工作的整鑄渦輪及調節(jié)片底板等部件。
[0003]K417G和DZ417G合金均為鎳基鑄造高溫合金，成分相近（DZ417G中不含Zr)，用于 制造各種葉片，生產數量很大，其合金中含有Co、Ni、Mo等多種貴重金屬元素，而其有效利 用率只有27%左右，因此產生了大量的合金返回料，如澆道、冒口及廢鑄件等。由于產生的 合金返回料不能按原牌號使用，被當作廢料處理，造成大量的資源浪費，破壞生態(tài)環(huán)境。

【發(fā)明內容】

[0004] 針對現有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種使用K417G及DZ417G合金返回料制備 K424鑄造高溫合金的方法，目的是在保證合金安全使用的前提下，通過采用14%~22%的 K417G合金返回料與50 %~42%的DZ417G合金返回料加36%的金屬元素，經高真空高溫精 煉制備成為滿足產品使用要求的K424鑄造高溫合金，減少資源浪費、降低能源消耗、保護 環(huán)境，顯著降低鑄件的生產成本。
[0005] 實現本發(fā)明目的的技術方案按照以下步驟進行： (1) 返回料的凈化處理： 將鑄造生產過程中產生的K417G合金返回料與DZ417G合金返回料分別裝入滾筒中 進行滾磨處理，滾磨處理時間> 6小時，然后對兩種合金返回料表面分別進行吹砂，再用干 燥的壓縮空氣將兩種合金返回料表面逐塊吹凈，得到凈化處理后的K417G合金返回料和 DZ417G合金返回料； (2) 熔煉返回料、澆注料錠： 采用500kg半連續(xù)真空感應熔煉爐對凈化處理后的K417G合金返回料與DZ417G合金 返回料分別進行熔煉，具體熔煉條件是：將合金返回料分2~3批裝入到真空感應熔煉爐的 坩堝中，送電真空度< 0. 67Pa，合金熔清后測溫達到1520°C~1540°C時，在高真空條件下進 行精煉，精煉時間為35min~45min，精煉時每隔5min翻轉坩堝5~7次，精煉后對合金熔體 停電冷凍多35min，然后沖膜，測量合金熔體溫度達到1455°C~1470°C時，采用兩級陶瓷過 濾網對合金熔體進行過濾并澆注成料錠，得到K417G合金返回料料錠和DZ417G合金返回料 料錠； (3) 化學成分調整： 對K417G合金返回料料錠與DZ417G合金返回料料錠的化學成分進行分析，再按照K424 合金的成分要求進行配料，K424合金的化學成分要求按照重量百分比為：0. 15%-0. 20% C、8. 60%-10· 50%Cr、5. 10%-5· 70%Α1、4· 30%-4· 70%Ti、12. 50%-15· 00%C〇、W1. 00%-1· 80%、 2. 75%-3. 40%M〇、0. 6%-l. 0%Nb、VO. 5%-1. 0%、Fe彡 2. 0%、B彡 0. 015%、Ce彡 0. 02%、 Zr彡 0· 02%、S彡 0· 015%、P彡 0· 015%、Si彡 0· 4%、Mn彡 0· 4%、Pb彡 0· 001%、Bi彡 0· 0005%、 余量為Ni，配料比例按照重量百分比為：14%~22%的K417G合金返回料料錠、50 %~42% 的DZ417G合金返回料料錠和36%的為滿足K424合金的成分要求補加的金屬元素； (4) 熔煉并澆注成K424成品合金錠： 采用500kg半連續(xù)真空感應爐進行真空熔煉，具體熔煉條件是：將K417G合金返回料 錠、DZ417G合金返回料錠和補加金屬元素中的Cr、Co、Mo、W、Nb、Ni-起放到真空感應爐的 坩堝中進行熔煉，送電真空度< 〇. 6Pa，爐料全熔后，當熔體溫度達到1550~1570°C時，保持 熔煉室真空度彡1. 3Pa，送電功率120~130KW，進行精煉，精煉時間控制在35~45min，精煉時 每隔5min翻轉坩堝4~6次，合金精煉后在高真空條件下停電冷凍> 35min，冷凍結束后送電 沖膜，然后依次加入補加金屬元素中的C、V-Al、A1和Ti，完全熔化后在高真空條件下停電 冷凍多20min，冷凍結束后送電沖膜，加入補加金屬元素中的Ce，熔化后再對合金熔體進行 停電冷凍，冷凍時間彡40min，冷凍結束后送電200kW~250kW沖膜，測溫達1460°C~1480°C 時，采用兩級陶瓷過濾網進行過濾澆注，得到K424成品合金錠。
[0006] 其中，步驟（2)中所述的兩級陶瓷過濾網中第一級陶瓷過濾網規(guī)格為 165_X35_X25mm、孔隙率16PPI~18PPI，第二級陶瓷過濾網規(guī)格為Φ99_Χ(25~ 35)臟、孔隙率12?卩1~15?卩1。
[0007] 步驟（4)中所述的兩級陶瓷過濾網中第一級陶瓷過濾網規(guī)格為 80_X78_X20mm、孔隙率16ΡΡΙ~18ΡΡΙ，第二級陶瓷過濾網規(guī)格為Φ70_Χ(20~ 25)臟、孔隙率12?卩1~15?卩1。
[0008] 與現有技術相比，本發(fā)明的特點和有益效果是： 本發(fā)明方法中對兩種合金返回料先進行滾磨處理，是為了去除材料表面的富氮層，再 對表面進行吹砂是為了除掉表面尖角內的粘附物及殘存的銹蝕、模殼、夾雜、夾砂等，達到 表面光潔，再用干燥的壓縮空氣將兩種合金返回料表面逐塊吹凈，是為了清除表面粘附的 粉塵和雜物； 本發(fā)明方法中在對合金返回料精煉時每隔5min翻轉坩堝5次~7次，是為了充分排除 返回料合金中的夾雜物，并將夾雜物粘附到坩堝壁上，使返回料合金中低熔點的雜質元素 及低密度的夾雜物能夠充分上浮，使鋼水得到凈化； 本發(fā)明方法中在熔煉并澆注成K424成品合金錠步驟中的精煉時每隔5min翻轉坩堝 4~6次，是為了將夾雜物粘附到坩堝壁上，使鋼水得到凈化并均勻合金成分； 本發(fā)明方法中在熔煉并澆注成K424成品合金錠步驟中精煉后在高真空條件下停電冷 凍> 35min，是為了使返回料合金中低恪點的雜質元素及低密度的夾雜物能夠充分上浮，排 除合金中的雜質。
[0009] 本發(fā)明采用14%~22%的1(4176合金返回料與50%~42%的024176合金返回 料加36%的補加金屬元素進行真空熔煉，生產出K424鑄造高溫合金，能合理利用K417G和 DZ417G合金返回料，本發(fā)明實現了貴重金屬元素Co、Ni、Mo的重復使用，減少資源浪費、改 善生態(tài)環(huán)境，降低了鑄件的生產成本，生產每噸合金節(jié)省費用約為15萬元，用此工藝按年 生產K424鑄造高溫合金10噸計算，年創(chuàng)效益可達150萬元。
【具體實施方式】
[0010] 現結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步說明。
[0011] 實施例1 本實施例的使用K417G及DZ417G合金返回料制備K424鑄造高溫合金的方法按照以下 步驟進行： 將鑄造生產過程中產生的K417G合金返回料與DZ417G合金返回料分別裝入滾筒中 進行滾磨處理，滾磨處理時間6. 5小時，然后對兩種合金返回料表面分別進行吹砂，再用干 燥的壓縮空氣將兩種合金返回料表面逐塊吹凈，得到凈化處理后的K417G合金返回料和 DZ417G合金返回料； (2) 熔煉返回料、澆注料錠： 采用500kg半連續(xù)真空感應熔煉爐對凈化處理后的K417G合金返回料與DZ417G合金 返回料分別進行熔煉，具體熔煉條件是：將第一批合金返回料裝到真空感應熔煉爐的坩 堝中，當真空度彡〇.67Pa時，開始送電熔化，先用100kW功率對合金返回料加熱22min，再 用200kW功率對返回料加熱25min，待返回料表面變成暗紅色后，以280kW的功率熔化直 到返回料全熔，在真空下將第二批合金返回料加入真空感應熔煉爐的坩堝中，然后用280kW 的功率送電，直到返回料全熔，將第三批合金返回料加入，然后用280kW的功率送電，直到 返回料全熔，每爐裝入量500kg; 全部爐料熔化后，繼續(xù)用250kW的功率送電25min，用接觸式熱電偶測量合金熔體溫 度，合金熔清后測溫達到1530°C時，保持熔煉室真空度彡IPa，送電功率控制在130kW，使 合金熔體在這個條件下精煉40min，精煉時每隔5min翻轉坩堝5次，精煉后對合金熔體停 電冷凍45min，然后送電220kW沖膜，測量合金熔體溫度達到1455°C~1470°C時，采用兩級 陶瓷過濾網對合金熔體進行過濾并澆注成料錠，得到K417G合金返回料料錠和DZ417G合金 返回料料錠； (3) 化學成分調整： 對K417G合金返回料料錠與DZ417G合金返回料料錠的化學成分進行分析，再按照K424 合金的成分要求進行配料，K424合金的化學成分如表1所示，配料比例按照重量百分比為： 22%的K417G合金返回料料錠、42%的DZ417G合金返回料料錠和36%的為滿足K424合金的 成分要求補加的金屬元素，補加金屬元素的種類牌號及要求如表2所示； (4) 熔煉并澆注成K424成品合金錠： 采用500kg半連續(xù)真空感應爐進行真空熔煉，具體熔煉條件是：將K417G合金返回料 錠、DZ417G合金返回料錠和補加金屬元素Cr、Co、Mo、W、Nb、Ni-起放到真空感應爐的坩堝 中進行熔煉，真空度彡〇.6Pa時，開始送電熔化，先用150kW功率對爐料加熱20min，再用 200kW的功率對爐料加熱20min，待爐料表面變成暗紅色后，以270kW的功率加熱直到爐料 全部熔化后，繼續(xù)用255kW功率送電20min，用接觸式熱電偶測量合金熔體溫度，當熔體溫 度達到1550°C時，保持熔煉室真空度彡1. 3Pa，送電功率130KW，進行精煉，精煉時間控制在 35min，精煉時每隔5min翻轉坩堝4次，合金精煉后在高真空條件下停電冷凍> 35min，冷凍 結束后送電200kW沖膜，然后加入C，待C全熔后，將功率降至lOOkW依次加入補加金屬元 素V-A1、A1和Ti，加完后送電200kW，熔化3min后，在高真空條件下停電冷凍18min，冷 凍結束后送電180kW沖膜，加入金屬元素Ce，熔化后再對合金熔體進行停電冷凍，冷凍時間 40min，冷凍結束后送電200kW沖膜，測溫達1460°C時，采用兩級陶瓷過濾網進行過濾澆注， 得到K424成品合金錠。
[0012] 實施例2 本實施例的使用K417G及DZ417G合金返回料制備K424鑄造高溫合金的方法按照以下 步驟進行： 將鑄造生產過程中產生的K417G合金返回料與DZ417G合金返回料分別裝入滾筒中進 行滾磨處理，滾磨處理時間7小時，然后對兩種合金返回料表面分別進行吹砂，再用干燥的 壓縮空氣將兩種合金返回料表面逐塊吹凈，得到凈化處理后的K417G合金返回料和DZ417G 合金返回料； (2)熔煉返回料、澆注料錠： 采用500kg半連續(xù)真空感應熔煉爐對凈化處理后的K417G合金返回料與DZ417G合金 返回料分別進行熔煉，具體熔煉條件是：將第一批合金返回料裝到真空感