本发明涉及高温合金冶炼及高温合金返回料再利用,特别涉及一种降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法。
背景技术:
1、高温合金以其优异的高温综合性能被广泛应用于航空发动机及燃气轮机热端部件的制备。目前国内高品质航空发动机及燃气轮机用高温合金依然依赖进口。高温合金中大量的镍、钴、铌、铼等核心合金元素属于国家稀缺战略资源,我国这些稀贵元素自然资源储量低,对外依赖程度较高。高温合金制备工艺繁多复杂,材料有效利用率低仅为10~20%,一些复杂零件利用率甚至低于10%,其余均以冒口、浇道、废件等形式存在,每年我国产生的返回料高达数千吨。
2、由于铸件生产时经历高温熔铸过程,合金熔体与坩埚、型芯、型壳、过滤网等在高温下接触、反应,导致其返回料中通常含有比新料更多的夹杂物和杂质元素,其中zr元素作为多数合金的控制元素就会在高温合金返回料中不断积累,通过真空感应熔炼亦难以去除。适量的zr可有效提高等轴高温合金合金的铸造性能、力学性能,而过量的zr则会造成铸件的裂纹、浇不足等问题,同时降低合金的力学性能。zr作为定向和单晶合金的含量控制元素,会增加定向和单晶铸件的热裂倾向,因此,在定向和单晶合金中要求严格控制zr的含量。而铸造高温合金返回料中zr元素的含量的大量积累、超出含量控制上限,亦较难去除,严重阻碍了对zr含量有严格要求高温合金返回料的同级再生利用,尤其是价格较为昂贵的定向和单晶高温合金,造成战略性金属资源的严重浪费和制造成本的大幅度提升。
技术实现思路
1、本发明的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足,提供一种降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,渣系中严格将含zr氧化物控制在最低水平,同时适当增加氧化铝,抑制含量极少的含锆氧化物的分解。
2、本发明采用的技术方案是:
3、一种降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,其中:包括以下步骤:
4、步骤s1.前处理:将铸造高温合金返回料进行逐块分拣并分类,将分类好的合金进行吹砂处理,最后将返回料表面进行吹扫;
5、步骤s2.真空感应熔炼:将前处理后的返回料进行真空感应熔炼并精炼,之后浇注得到真空感应锭;
6、步骤s3.电渣重熔:将真空感应锭进行表面车光作为电渣重熔电极,随后将电渣重熔电极在保护气氛下进行电渣重熔,得到处理后的铸造高温合金返回料。
7、优选的是,所述的降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,其中:步骤s1中铸造高温合金返回料分拣分类采用手持式xrf分析仪;吹砂处理采用喷砂机进行表面吹砂,吹砂压力为0.5-1mpa,吹砂时间为15-30s;采用压缩空气对返回料表面进行吹扫,吹扫时间为5-20s。
8、优选的是,所述的降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,其中:步骤s2中真空感应熔炼时的真空度为0.055±0.045pa,熔炼时间为4-10h;精炼温度为1500-1600℃,精炼次数为1-3次,每次精炼的时间为30-60min,浇注温度为1400-1600℃。
9、优选的是,所述的降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,其中:步骤s3中电渣重熔的渣系中包括64%-65%caf2、15%-16%cao、1%mgo和18%-19%al2o3。
10、优选的是,所述的降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,其中:步骤s3中处理后的铸造高温合金返回料锆含量降低10-60%,硫含量降低至2ppm以内。
11、本发明的优点:
12、本发明的降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,将铸造高温合金返回料中的锆含量降低至10-60%,有效解决了仅采用真空感应熔炼无法去除锆元素的难题,提升了铸造高温合金返回料的同级再生利用率;同时协同返回料前处理和真空感应熔炼将返回料的外表面油污、夹杂物,内部气体、杂质元素及夹杂物进行了有效去除,提高了铸造高温合金返回料合金锭的纯净度,大幅降低了贵重战略资源的浪费。
1.一种降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,其特征在于:步骤s1中铸造高温合金返回料分拣分类采用手持式xrf分析仪;吹砂处理采用喷砂机进行表面吹砂,吹砂压力为0.5-1mpa,吹砂时间为15-30s;采用压缩空气对返回料表面进行吹扫,吹扫时间为5-20s。
3.根据权利要求1所述的降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,其特征在于:步骤s2中真空感应熔炼时的真空度为0.055±0.045pa,熔炼时间为4-10h;精炼温度为1500-1600℃,精炼次数为1-3次,每次精炼的时间为30-60min,浇注温度为1400-1600℃。
4.根据权利要求1所述的降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,其特征在于:按质量百分数计,步骤s3中电渣重熔的渣系中包括64%-65%caf2、15%-16%cao、1%mgo和18%-19%al2o3。
5.根据权利要求1所述的降低铸造高温合金返回料中锆含量的方法,其特征在于:步骤s3中处理后的铸造高温合金返回料锆含量降低10-60%,硫含量降低至2ppm以内。
