K418高温合金熔炼工艺.docx

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K418高温合金熔炼工艺

K418高温合金熔炼工艺

K418合金熔炼工艺规程

高温合金工艺文件

Q/NXZY.ZY.02-01-2010.K418

受控状态:

版/次:

B/0

发放编号:

2012年3月编制2012年4月实施

南京新资源国际金属有限公司

K418合金熔炼工艺规程

南京新资源国际金属有限公司文件编号Q/NXZY.ZY.02-01-2010（K418）高温合金工艺文件

版本状态B/0页码6

K418合金熔炼工艺规程

1范围

本技术条件规定了真空感应炉熔炼的高温合金K418铸造母合金棒材的技术要求、熔炼

工艺规程等内容。

引用标准2

《HB5162-1988K418合金锭》

《HB/Z57-1993K418合金冶炼工艺说明书》

3产品技术要求:

3.1铸造母合金的化学成分应符合表1的规定。

表1主要元素化学成分（Wt）,

材料名称技术指标标准要求

Ni余量

Cr11.5%~13.5%

Mo3.8%~4.8%

Ti0.5%~1.0%

Al5.5%~6.4%

B0.008%~0.02%

C0.08%~0.16%

Nb1.8%~2.5%

化Zr0.06%~0.15%

学成品K418Fe1.0%

成

Mn0.5%分

Si0.5%

S0.01%

不P0.015%

大

Pb0.0005%于

Bi0.00005%

Sb0.001%

Sn0.001%

As0.001%

3.2力学性能应符合表2的规定。

表2K418铸造母合金的力学性能要求

（Mpa）?

755σb

20?

拉σ（MPa）?

6860.2

伸δ（%）?

3.0

性σ（Mpa）?

755b能或800?

δ（%）?

4.0

ψ（%）?

6.0

K418成品490σ（MPa）

800?

t（h）?

45持

久δ（%）?

3.0

性605σ（MPa）能t（h）?

40或750?

δ（%）?

3.0

4原材料要求:

4.1冶炼本合金锭所用主要原材料应符合HB/Z131-2004的要求，并对各元素选用的牌号作如下规定:

4.1.1镍:

牌号为Ni9990或Ni9996。

4.1.2铬:

牌号为JCr99或JCr98.5。

4.1.3钼:

牌号为Mo-1或Mo-2。

4.1.4铌:

牌号为Nb-01或Nb-1。

4.1.5铝:

牌号为AL99.7或AL99.6。

4.1.6钛:

牌号为MHTi-0或MHTi-1～也可使用经真空自耗熔炼的金属钛。

4.1.7硼:

牌号为B-20～也可用Cr-B、Ni-B。

4.1.8锆:

牌号为HZr-01。

4.1.9碳:

TSC型高纯光谱电极或一级石墨电极。

4.2当使用返回料冶炼时，必须将表面清理干净，不允许使用粘铁、粘砂、氧化皮严重的浇冒口，不允许使用残存型芯材料的废空心叶片，并应严防混入其它合金的旧料或异物。

5（熔炼条件

5（1设备、工装检查

a（在开炉前要对设备进行全面检查，按照水、电、机、液压、气压、真空系统和生产用工装进行检查;检查计算机的运行，水温情况。

b（对炉内坩埚内表面、炉领、炉嘴的检查:

光滑平整、无明显裂纹，不允许有局部剥

落和掉砂，同时炉领、炉嘴还检查是否紧密;

c（炉内与坩埚内必须清理干净，不得留有异物和上一炉的合金料。

d.送电前需要检查漏钢保护，漏钢保护的指示灯是先呈现红色后呈现绿色为安全，可以开始送电。

5（2各耐火材料制品

浇口杯、流槽，分流器、过滤网、帽口等不能有明显的裂纹，不能掉渣，并要剔除毛刺。

5（3模具准备与检查

钢管模不能有明显的弯曲和变形，内表面不能有大的深坑和凸起;内表面必须进行除油和除氧化皮处理，保持内表面的干净和光滑，并进行烘烤。

5.4模具组装

用钢丝刷对钢管模内表面进行清理，去除氧化皮，然后用压缩空气将附着在钢管内壁的氧化皮吹掉;插入保温帽口，放上浇口杯或分流器;最后用硅酸铝毡包覆后用铁丝扎紧。

5.5模具烘烤

将组装好的模具放入台车式烘烤炉里进行烘烤，烘烤温度为500?

，到温后保温2小时。

5.6流槽烘烤

将组装好的流槽放置在流槽烘烤器里面进行烘烤，烘烤温度为900?

，后保温1小时。

6.熔炼工艺

6.1配料与装料

6.1.1配料:

按《HB5162-1988K418合金锭》进行计算，推荐的配料成分见下表3:

表3:

K418推荐的配料成分

元素名称CCrMoAlTiNbBZrNi成分范围0.08,11.5,3.8,5.5,0.5,1.8,0.008,0.06,71.47,76.752（%）0.1613.54.86.41.02.50.0200.15

配料成分0.1413.14.46.20.92.10.0180.173.042（%）

6.1.2装料:

必须先把坩埚清理干净。

装料顺序原则上为:

熔点高的、与氧、氢、氮结合力小的、难蒸发或难挥发的原料，如镍、碳、铌、钼、铬等先加入。

一:

加合金元素:

硼、锆等活性元素可在精炼完成铝钛加入后加入，可先用铝箔包好，装入合金加料室内，铝和钛在精炼完成以后结膜通过上加料室的料筒加入，将铝装入料筒的底部，随后装入钛，放置在三层平台处。

二加基体和碳、铌、钼、铬元素的步骤:

1.将镍，铬，钼，铌装入装料桶，放在三层平台，料筒装料为三分之二为镍板，在料筒的下部，其余为铬。

2.等待上一炉在浇注的时候对上加料室破空，将一少部分镍和全部铬放入一个料筒，然后用电机的钩子将料筒钩住，合上上加料室进行抽真空。

3.等待上一炉全部完成浇筑时，同时上加料室的真空度达到3pa，即将上加料室与熔炼室之间的平衡阀打开。

4.将熔炼室与上加料室之间的隔离阀打开，将加料桶慢慢放下，细绳在坩埚内在坩埚内断掉以后，加料桶中的镍和铬加入坩埚内。

将料筒慢慢提升至上加料室，完成以后关闭隔离阀，5.

6.将熔炼室与上加料室之间的平衡阀关闭，这样第一次加料全部完成。

7.对上加料室进行破空操作。

8.第二桶的装料为:

将铬，钼，碳和铌放入一桶之内，其中铬放在料筒的底部，依次为碳（用铝箔包好），钼和铌，依照第一次加料方式加入炉内。

9.将剩余镍板装入桶内，进行第三次加料，按照第一次加料步骤加入。

6.1.3为加速炉料的熔化，大块料通常应在坩埚壁附近，而在坩埚中央加上小块料。

6.1.4为了避免熔化过程中炉料的“架桥”，炉料应下紧上松;炉料应尽量不要高过感应器。

6（2合炉抽真空:

装完料后即可合炉抽真空，当真空度达到?

10Pa时，可小功率送电开始熔化。

熔炼过程要严格按照附表中的“K418合金熔炼工艺曲线”操作，确保熔炼的温度和时间。

熔炼过程可分:

熔化、精炼、合金化、模车进入，溜槽进入，取样，测温，浇注，出炉九个阶段6.3熔化期:

开始以小功率送电，而后逐渐升功率，分段提温，当炉料发红后，提高大功率快速熔化（参见工艺曲线），至化清。

炉料开始熔化后，应密切注意炉内情况，及时倾动坩埚，以利于炉料的自动缓慢下沉熔化，如发现“架桥”应及时倾动坩埚的正角度和负角度，以防止坩埚局部过热、元素烧损。

当放气量大，喷溅严重时，可适当降低功率。

熔炼过程中应尽量避免高温沸腾，要准确判断化清和温度。

6.4精炼期:

炉料化清的判断一般是以熔池平静、停止冒泡、液面停止翻膜为标志。

炉料全部化清后，可保持大功率送电，倾动坩埚2-3次，以促使熔池均匀化，直至温度达到k418合金的精炼

温度1560?

10?

（测温），进入精炼期;然后降低功率至150KW（参见工艺曲线），并在此温

度下保持一段时间（10-15分钟）。

精炼末期真空度应低于1Pa，精炼期结束后，即可停电，

进行降温冻结结膜，以待进入合金化期。

6.4合金化期:

整个合金化过程既要防止温度过高，又要在高真空下进行，真空度应低于1Pa。

合金化步骤:

1.精炼后期将上加料室破空，将装好的铝钛料筒放入上加料室。

2.熔池金属结膜后，利用光学测温仪进行测温，当熔体温度在1380-1450?

时，熔炼室

真空度为0.1pa时打熔炼室与上加料室之间的平衡阀。

3.上加料室与熔炼室之间的真空度达到一直时，将上加料室与熔炼室之间的隔离阀打

开。

4.可缓慢将料筒放入坩埚内，均匀地加入铝、钛，

5.提升料筒至上加料室，关闭熔炼室与上加料室之间的隔离阀。

6.关闭熔炼始于上加料室之间的平衡阀，对上加料室和熔炼室进行抽真空。

7.然后用单相搅拌高功率搅拌并倾动坩埚2-3次，以促使熔池上、下部部位的合金成

份均匀化。

8.利用光学测温仪进行测温，当熔体温度在1380-1450?

时，重复上述步骤加铝钛。

9.随后再停电降温，利用光学测温仪进行测温，温度为1450?

时，打开熔炼室和合金

加料室之间的平衡阀。

10.将合金加料室的合金加料落料管转动至坩埚的中心位置。

11.熔炼始于合金加料室的真空度达到平衡时，打开熔炼始于合金加料室之间的手动球

阀，将镍硼、锆加入，再用单相搅拌高功率搅拌并倾动坩埚2-3次，3min后可停电

降温。

（参见工艺曲线）。

6.5模车进入

步骤:

1.当对钢液进行硼，锆合金化时，检查模车室与熔炼室之间的隔离阀是否关闭，若没

有关闭隔离阀，将隔离阀关闭。

2.将模车室破空，启动液压将模具送入模车室内，模车完全进入模车室以后，关闭模

车室门进行抽真空。

3.模车室真空度到3pa时将熔炼室与模车室之间的平衡阀打开。

4.将模车室与熔炼室之间的隔离阀打开，将模车完全进入熔炼室。

5.将熔炼室与模车室之间的隔离阀关闭，关闭熔炼室与模车室之间的平衡阀，对熔炼

室和模车室继续抽真空。

6.6溜槽进入:

步骤:

1（当对钢液进行硼，锆合金化时，检查溜槽室与熔炼室之间的隔离阀是否关闭，若没

有关闭，请将熔炼室与流槽室之间的隔离阀关闭。

2（对溜槽室进行破空，将预热好的溜槽放入溜槽室。

3（将溜槽室门关闭进行抽真空，溜槽室真空度到3pa时，此时钢液的合金化已经全部

完成，同时模具已经准备完成。

4（将熔炼室与溜槽室之间的平衡阀打开，熔炼室与流槽室之间的真空度达到一致时。

5（将溜槽室与熔炼室之间的隔离阀打开，启动液压将溜槽送入熔炼室浇注位置，溜槽

完全到位。

6（将溜槽室与熔炼室之间的隔离阀关闭，关闭熔炼室与溜槽室之间的平衡阀，7（继续对熔炼室和溜槽室进行抽真空。

6.7取样分析和测温:

取样步骤:

1.合金化硼，鋯时，开始取样的准备工作，主要是将取样重力杆和取样杯连接好，同

时将上加料室破空将装配好的取样重力杆和取样杯放入上加料室的挂钩上，合上

上加料室门抽空。

2.合金化完成后5min，打开上加料室与熔炼室之间平衡阀。

3.上加料室与熔炼室之间的压力一致后打开上加料室与熔炼室之间的隔离阀。

4.启动上加料室的电机将取样杯缓缓放入坩埚中进行取样。

5.完成取样后提升取样杆至上加料室，关闭隔离阀。

6.关闭上加料室与熔炼室之间的平衡阀。

7.破空上加料室，取出取样杯和重力杆，同时进行炉前分析。

8.得到分析结果，如果符合成分要求，进行测温，若不符合要求，调整成分。

然后重

复上述步骤。

测温步骤:

1.取样分析完成，钢液成分符合要求时，将接触式热电偶和导线连接好，合上上加料

室的炉门进行抽真空。

2.真空度达到3pa时，打开上加料室与熔炼室之间的平衡阀。

3.打开上加料室与熔炼室之间的隔离阀。

4.启动电机将热电偶缓慢放入钢液，当热电偶接触钢液后马上将热电偶提升。

5.热电偶提升至上加料室后，关闭隔离阀。

6.关闭上加料室与熔炼室之间的平衡阀，同时对上加料室与熔炼室进行抽真空。

7.若测温符合1440?

10?

的注要求，进行浇注，若不符合浇注温度要求1440?

10?

，

则调整温度，重新进行测温，直到符合浇注温度要求1440?

10?

，准备浇注。

6.8浇注期:

步骤:

00-1430?

，再以高功率送电升温、搅拌约1金化期后停电降温一段时间、降温至14

1min。

2.检查流槽和模车是否准备妥当，检查取样分析是否符合成分要求和温度是否符合浇注温度要求，若都符合，即准备下一步。

3.准备带电浇注，浇注时以100KW功率送电（参见工艺曲线）、保持真空度?

5Pa、浇注温度1440?

10?

（根据我厂的分流器和模具的特性，最好在现有模具的条件下，浇注温度控制在1480-1490?

，是缩孔和表面的最佳平衡点）。

浇注过程中钢液要连续，不能有断流现象。

浇注速度把握“慢—快—慢”的原则，至最后“细流补缩”。

完成以后停止对感应圈的送电，浇注后在炉内保持5-10min。

6（9出炉:

步骤:

1浇注完毕，将熔炼室与溜槽室之间的平衡阀打开。

2隔离阀打开，将溜槽退回到溜槽室。

3将隔离阀关闭，然后将溜槽室与熔炼室之间的平衡阀关闭。

4破空溜槽室取出溜槽，同时将模车室与熔炼室之间的平衡阀打开。

5将模车室与模车室之间的隔离阀的打开，将模车以及钢锭送入模车室，模车全部进入模车室。

6模车室与熔炼室之间的隔离阀关闭，关闭熔炼室与模车室之间的平衡阀，待钢液和模具在模车室冷却10分钟后（钢液完全凝固后）。

7破空模车室，通过液压将模车推出模车室，取出模具，合上模车室门，抽真空。

6.10脱模

待模具完全冷却后，拆掉浇口杯，取出钢管，用顶钢机将钢锭顶出，做好标识，送入库房。

附件:

1、K418合金熔炼工艺曲线

2、K418合金真空炉生产熔炼表

编制年月日审核年月日批准年月日

第二次加入剩余铝

’300kw以及钛，3

单向搅拌Kw

第一次加铝加入NiB,Zr钛总量的一“300kw303300kw以’提温10300kw半，3‘分钟及单向搅拌300kw

250kw30

分钟取样，测温，

模车和流槽200kw30进入熔炼室分钟相应位置

精炼15分钟，150kw

停电降温150kw30分温度为1560?

1380?

钟

100kw

30分钟

100kw浇注

停电降温停电降温浇注温度为1440?

1380?

熔化期间真1380?

10?

真空度,10pa装料阶段和空度,10pa抽真空

t

模车进入模车室

和流槽加入流槽

室，开始抽真空

K418合金真空炉生产熔炼记录

Q/NXZY.JL（7.5.1、7.5.2）01-01-2010

熔炼设备:

日期:

炉批号:

天气:

ZGJLO.25-250-1

配料人复料人员班次操作责任人炉下人员

钢模清理内壁清洁?

否?

是

模具准备模具组合密封牢固是?

否?

模具预热500?

是?

否?

记录实际值过程操作项目标准控制时间min功率KW真空度Pa温度?

合炉抽预真空?

10Pa

升功率至:

100kw标准用时:

20-30min

逐渐升功升功率至:

150Kw,标准用时:

20-35min率分段提升功率至:

200kw，标准用时30-35min温:

熔化期

升功率至:

250kw，标准用时30min

化料至化升功率至:

300kw化清清

测温1560?

10?

控温1560?

10?

降功率至80Kw,精炼精炼期标准用时?

10min,真空度?

5Pa

停电降温冻结结膜

一次加Al、Ti:

真空度?

5Pa,温度1380-1450?

搅拌3min,功率300KW

停电降温

二次加Al、Ti:

合金化期真空度?

5Pa,温度1380-1450?

加Al、Ti（上加料室

加料）

搅拌3min,功率300KW

停电降温

加NiB、Zr加NiB、Zr:

真空度?

5Pa,温度1450?

（合金加料仓模车进入搅拌3min,功率180KW加料模车室和

溜槽进入停电降温至1400-1440?

溜槽室

模车和溜

槽进入熔炼室

取样分析

测温温度1440?

10?

真空度?

5Pa浇铸期搅拌时间:

1min,功率300Kw

浇铸时间:

40~50S,功率:

100kw

保温时间:

5-10min出炉破真空备注（异常说明）:

交班说明:

班长签字:

接班说明:

班长签字: