高温合金熔炼就是将各种原材料通过熔炼工艺冶炼成我们需要化学成分的高温合金锭,包括钢锭和母合金锭,为了保证高温合金具有优异的质量水平,必须严格控制化学成分和提高纯洁度,这主要取决于熔炼技术。高温合金锭质量的好与差,对生产的热端零部件有可靠性有直接影响,因此熔炼工艺在高温合金工艺技术中占有非常重要的地位。
alloy高温合金的主要冶炼方法有:电弧炉冶炼(EFM)、感应炉冶炼(IM)、真空感应炉冶炼(VIM)、电渣重熔冶炼(ESR)和真空自耗重熔冶炼(VAR)等。根据高温合金的成分特点,选用不同的工艺路线,以充分发挥各冶炼工艺的特点。
如果合金化程度低,可以选用在大气下电弧炉或感应炉熔炼,或者再进行电渣重熔或真空自耗重熔。
如果合金化程度很高,通常采用真空感应炉进行一次熔炼然后再经过真空自耗炉或者电渣重熔炉进行二次熔炼,对于一些大锭型优质合金可以三联工艺联合冶炼即真空感应炉加电渣炉加真空自耗炉(VIM+ESR+VAR)。通过三联工艺中的电渣重熔可以去除真空感应熔炼的夹杂,并为真空自耗重熔提供致密、无缺陷的电极,保证重熔过程稳定,进一步改善纯洁度,降低宏观偏析倾向。
电弧炉炼钢(EFM)是利用电极和炉料之间放电产生的电弧热,借助辐射和电弧的直接作用将电能转变为热能,加热并熔化金属和炉渣,冶炼出所需的钢和合金的一种炼钢方法。
感应炉冶炼(IM)是利用电磁感应原理将电能转变为热能来熔炼合金的工艺方法。与电弧冶炼高温合金相比,感应炉冶炼高温合金的特点是采用电磁搅拌,无接触加热,能更有效的冶炼一些电弧炉难以冶炼的合金化程度较高的高温合金。
将感应炉放在真空中让高温合金熔化和精练的方法就是真空感应熔炼(VIM)目前,高合金化优质的高温合金绝大多数都采用真空感应熔炼作为一次熔炼,然后再与真空自耗重熔或电渣重熔相结合,实现二次熔炼,甚至三次熔炼,将高温合金的质量进一步提高。在真空下进行感应熔炼,可以避免大气熔炼下的污染,精确的控制高温合金的成分,特别是Al、Ti等较活泼元素同时减少合金元素的氧化烧损;创造良好的去气条件和强脱氧气氛,有效降低了氢、氧、氮等气体含量。
电渣渣重熔是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。其主要目的是提纯金属并获得洁净组织均匀致密的钢锭。经电渣重熔的钢,纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀。
真空自耗炉重熔(VAR)是将一次熔炼的高温合金电极棒,在真空无渣的条件下,利用低电压直流电弧做热源,将自耗电极逐渐熔化,熔化的高温合金液滴滴入水冷铜结晶器内,再凝固成锭。在金属熔滴形成和下落及在熔池中,会发生一系列液晶反应,如不稳定氧化物或氮化物的解离和还原,气体的排除,有害杂质的挥发等,同时在结晶器强冷作用下,容易得到定向结晶、组织致密、成分均匀的锭材,消除了各种宏观组织和微观缺陷,提纯净化,改善了铸锭结晶组织。