一种含氮含铌高温合金中频炉冶炼工艺
阅读说明：本技术 一种含氮含铌高温合金中频炉冶炼工艺 (Intermediate frequency furnace smelting process for nitrogen-containing and niobium-containing high-temperature alloy ) 是由 *** 张鹏 孙立国 于杰 李飞扬 赵长顺 郭京 李旻才 李如 陈庆新 于 2019-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种含氮含铌高温合金中频炉冶炼工艺,通过合理的冶炼工艺控制,改变合金晶界状态,大幅度提高合金750℃拉伸塑性的效果。本发明技术方案工艺流程如下：配料→备料→装料→给电→熔化80％左右→加氮化铬铁、金属锰→全熔→脱氧精炼→调成分→加铌铁、钒铁→微合金化→浇注；采用的GH1016合金中频炉冶炼的具体工艺措施中,明确了加铌-铁、钒-铁到出钢的时间控制在40min之内,是硬性要求；通过控制氮元素和铌、钒元素的接触时间,减少了冶炼过程中一次碳氮化物形成,从而使基体中保留了较高浓度的氮、铌元素,在锻后的晶界上析出项链状Z相,使合金750℃高温塑性得到大幅度提高。(The invention discloses a process for smelting a nitrogen-containing and niobium-containing high-temperature alloy in an intermediate frequency furnace, which changes the crystal boundary state of the alloy through reasonable smelting process control and greatly improves the effect of the 750 ℃ tensile plasticity of the alloy. The technical scheme of the invention comprises the following process flows: batching → stock preparation → charging → electrification → melting about 80% → adding ferrochromium nitride, manganese metal → full melting → deoxidation and refining → mixing component → adding ferroniobium and ferrovanadium → microalloying → pouring; in the specific technical measures of GH1016 alloy intermediate frequency furnace smelting, the time from niobium-iron and vanadium-iron addition to tapping is definitely controlled within 40min, which is a hard requirement; by controlling the contact time of the nitrogen element and the niobium and vanadium elements, the formation of primary carbonitride in the smelting process is reduced, so that the nitrogen and niobium elements with higher concentration are retained in the matrix, a necklace-shaped Z phase is precipitated on the forged crystal boundary, and the high-temperature plasticity of the alloy at 750 ℃ is greatly improved.)
技术领域
本发明属于特殊合金冶炼工艺，具体涉及适用于含氮含铌的GH1016合金的中频炉冶炼工艺。
背景技术
GH1016合金是铌、氮、钨、钼、钒进行强化的铁-镍-铬基高温合金，合金最主要的特点就是以氮元素进行强化，是我国自行开发的以氮代镍，低成本高温合金的典型案例。合金具有较高的高温热强性和热稳定性，可在950℃以下长期使用，依靠Z相(具有四方晶格的铬铌氮化物)进行强化(见图1)。长期以来一直存在中温低塑性问题，特别是中频炉生产的GH1016合金产品，750℃塑性一直在标准线(伸长率≥30％，面缩率≥35％)附近徘徊。
发明内容
本发明公开一种含氮含铌高温合金中频炉冶炼工艺，通过合理的冶炼工艺控制，改变合金晶界状态，大幅度提高合金750℃拉伸塑性的效果。
1.本发明技术方案的工艺流程如下：
配料→备料→装料→给电→熔化80％左右→加氮化铬铁、金属锰→全熔→脱氧精炼→调成分→加铌铁、钒铁→微合金化→浇注
2.具体工艺措施
①GH1016合金的化学成分重量百分比应符合表1规定，根据化学成分进行配料。
表1 GH1016合金化学成分
表1(续)
元素
V
Mn
Si
S
P
B
Ce
技术标准
0.1～0.3
≤1.80
≤0.60
≤0.015
≤0.020
≤0.01
≤0.05
②根据合金成分控制要求计算冶炼所需要的各种原材料的量。
③原材料采用H1-镍板、M-铬、钼铁、钨铁、钒铁、硅铁、铌铁、M-锰、氮化铬铁、100％碳电极；原材料表面必须清洁干燥，无油污和氧化，化学成分准确；
④加料顺序要按照镍板、钼铁、钨铁、精钢材、M-Cr的顺序加入，氮化铬铁、金属锰在熔化80％左右加入。
⑤全熔后采用扩散脱氧的方式脱氧精炼，时间30min～60min。
⑥炉中成分分析，根据结果调整铬、氮、钨、钼等元素成分。
⑦按计算量加入铌铁、钒铁，保持5min～15min。
⑧加硼、铈等元素进行微合金化。
⑨出钢浇注。
⑩从步骤⑦到出钢浇注时间控制在40min之内。
对发明点的说明：
①详细明确了加铌铁、钒铁到出钢的时间，是硬性要求。
②GH1016合金中频炉冶炼的详细工艺，无相关的文献资料记载。
③通过控制氮元素和铌、钒元素的接触时间，减少了冶炼过程中一次碳氮化物形成，从而使基体中保留了较高浓度的氮、铌元素，在锻后的晶界上析出项链状Z相(见图2)，使合金750℃高温塑性得到大幅度提高。
附图说明
图1为工艺改进前，棒材晶界上析出相非常少(100X)；
图2为工艺改进后，棒材晶界上析出大量项链状的析出相(100X)。
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明。
实施例1、实施例2、实施例3共同的执行工序为：
①GH1016合金的化学成分重量百分比应符合表1规定，根据化学成分进行配料。
②根据合金成分控制要求计算冶炼所需要的各种原材料的量。
③原材料采用H1-Ni板、M-Cr、钼铁、钨铁、钒铁、硅铁、铌铁、M-锰、氮化铬铁、氮化铬铁、100％碳电极。原材料表面必须清洁干燥，无油污和氧化，化学成分准确。
④加料顺序要按照镍板、钼铁、钨铁、精钢材、M-Cr的顺序加入，氮化铬铁、金属锰在熔化80％左右加入。
⑤全熔后采用扩散脱氧的方式脱氧精炼，时间30min～60min。
⑥炉中成分分析，根据结果调整铬、氮、钨、钼等元素成分。
⑧加B、Ce等元素进行微合金化。
⑨出钢浇注。
实施例1
GH1016合金，电极锭型Φ215mm，炉号18250140337
⑦按计算量加入铌铁、钒铁，保持5min。
⑩从步骤⑦到出钢浇注时间为28min。
实施效果：
实施例2
GH1016合金，电极锭型Φ215mm，炉号18250140338
⑦按计算量加入铌铁、钒铁，保持10min。
⑩从步骤⑦到出钢浇注时间为20min。
实施效果：
实施例3
GH1016合金，电极锭型Φ215mm，炉号18250140339
⑦按计算量加入铌铁、钒铁，保持15min。
⑩从步骤⑦到出钢浇注时间为40min。
实施效果：
