CN116713444A - 一种提高真空感应炉浇注火箭用母合金钢锭锭材率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高真空感应炉浇注火箭用母合金钢锭锭材率的方法，属于合金的制备技术领域。本发明方法是通过以下处理步骤：(1)在锭模冒口300mm处包裹第一层高温保温棉；(2)在锭模冒口450mm处包裹第二层高温保温棉；(3)控制锭模入炉烘烤温度为250‑350℃，保温时间为3小时以上，烘烤后快速吊至真空感应炉浇注室进行浇注。通过本发明的上述方法处理，能够使得传统母合金锭的锭材率由原来的65％提高至80％以上。而且，本发明的上述处理方法，很好保证了所得母合金锭的纯净度。
Description
技术领域
本发明属于合金材料的冶炼技术领域，具体涉及一种提高真空感应炉浇注火箭用母合金钢锭锭材率的方法。
背景技术
高温合金是生产航空航天部件、汽车零配件、造船和化工部件的重要材料，我国每年约需近万吨高温合金，产值数亿元。虽然高温合金的制备技术已经发展了几十年，技术已经较成熟，但仍然面临着诸多亟待解决的问题。
目前高温合金母材的生产工艺是在真空状态下熔炼合格的合金熔体倒入相同规格的预先烘烤好的锭模中，待降温以后破真空运输到厂房内，然后经脱模、切冒口、探伤、扒皮，定尺后成为合格产品。
随着航空航天发动机以及工业燃气轮机等性能的提高，对铸造用母合金的品质要求越来越高，成品不得有一次缩孔，二次缩孔越小越好。由于全部冶金过程是在真空或充氩条件下进行，完全与大气隔离，无法添加保温剂来进行补缩。因为该类钢对纯净度要求较高，也无法用绝热板耐材保温。加之该类钢凝固收缩量大，一次及二次缩孔较深，其成品锭材率仅有65％左右，大部分钢厂其锭材料都不足70％，给钢厂带来不小的经济损失。
传统的高温合金母材生产工艺生产的钢锭外部容易出现冷溅、夹渣等缺陷，内部容易出现疏松、缩孔等缺陷，严重影响高温合金母材的质量和成材率。
因此，有待提出一种提高真空感应炉浇注火箭用母合金钢锭锭材率的方法。
发明内容
本发明就是为了解决上述技术问题，从而提供一种提高真空感应炉浇注火箭用母合金钢锭锭材率的方法。本发明的技术目的在于，提高现在采用真空感应炉浇注火箭用母合金钢锭的锭材率。
为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种提高真空感应炉浇注火箭用母合金钢锭锭材率的方法，包括以下步骤：
(1)在锭模冒口300mm处包裹第一层高温保温棉；
(2)在锭模冒口450mm处包裹第二层高温保温棉；
(3)控制锭模入炉烘烤温度为250-350℃，保温时间为3小时以上，烘烤后快速吊至真空感应炉浇注室进行浇注。
本发明提供的上述方法，能够在锭模下方与上方冒口形成一个温度差(由于冒口处包裹有保温棉，经烘烤出炉后冒口处温降较锭模下方慢，形成一个温度差)，从而提高了钢水自下而上顺序凝固的能力。同时，冒口处的保温棉在钢水浇注后，起到一个保温作用，使得冒口处钢水最后凝固，以达到补缩的作用。另外保温棉包裹在锭模外面，防止了二次污染，保证了钢水的纯净度。
采用本发明的上述方法处理，通过成品探伤锭材率由原来的65％提高至80％。而且，本发明的上述处理方法，能够很好保证所述钢材的纯净度。
本发明提及的真空感应炉浇注火箭用母合金钢锭的生产工艺路线为：6T非真空感应炉(熔炼)→浇注1.4T钢锭→锻造开坯→轧制成品→车光→探伤。
进一步的是，所述母合金钢锭采用6T非真空感应炉进行熔炼，熔炼温度为1500-1540℃。
进一步的是，将熔炼的钢液浇注成1.4T钢锭。
进一步的是，将所述母合金浇注成的钢锭进行锻造开坯，然后轧制成品。
进一步的是，包述锻造的工艺为：始锻温度控制在1160-1220℃，终锻温度控制在800-850℃，锻造加热采用550℃+850℃预热。
进一步的是，所述轧制的工艺为：始轧温度控制在1120-1160℃，终轧温度控制在800-900℃。
进一步的是，对所述成品进行车光和探伤。
进一步的是，所述母合金的牌号包括：Z03Cr13Ni5Co9Mo5、Z06Cr14Ni7Mo、Z03Cr13Ni5Co9Mo5或Z06Cr14Ni7Mo。
进一步的是，所述母合金的元素组成按重量百分比计，包括：
C≤0.08％、Si≤0.75％、Mn≤0.90％、S≤0.01％、P≤0.012％、Cr12.50-15.00％、Ni 4.50-8.50％、Mo0.50-5.00％、Co8.00-9.00％。
本发明的有益效果如下：
(1)得到的火箭用母合金钢锭的锭材率由原来的65％左右提高至80％以上，产生了巨大的经济效益；
(2)由于采用锭模外包套，在提高了锭材率的同时，还很好保证了钢的纯净度，避免了外来物质的污染；
(3)该工艺主要是通过包裹高温保温棉及烘烤提高真空感应炉浇注母合金(单炼锭)锭材率，其同样适用于其它类型钢种。
附图说明
图1是本发明工艺锭模包套示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供的火箭用不锈钢铸造母合金可以为表1中的各种不同牌号，其成份要求如下表1：
表1.火箭用不锈钢铸造母合金成份要求
| 牌号 | 代号 | C | Si | Mn | S | P |
| Z03Cr13Ni5Co9Mo5 | S-04 | ≤0.04 | ≤0.50 | ≤0.70 | ≤0.01 | ≤0.012 |
| Z06Cr14Ni7Mo | S-08 | ≤0.08 | ≤0.75 | ≤0.90 | ≤0.01 | ≤0.012 |
| 牌号 | 代号 | Cr | Ni | Mo | Co | / |
| Z03Cr13Ni5Co9Mo5 | S-04 | 12.50-13.50 | 4.50-6.00 | 4.00-5.00 | 8.00-9.00 | / |
| Z06Cr14Ni7Mo | S-08 | 13.00-15.00 | 6.00-8.50 | 0.50-1.00 | / | / |
该类母合金钢为锻轧态、车光交货，其产品制备工艺路线为：6T非真空感应炉(熔炼)→浇注1.4T钢锭→锻造开坯→轧制成品→车光→探伤。
上述母合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼：采用6T真空感应炉，浇注温度控制在1500-1540℃；
(2)浇注：浇注1.4T锭型，一炉钢合计4支；
(3)锻造：始锻温度控制在1160-1220℃，终锻温度控制在800-850℃，锻造加热采用550℃+850℃预热
(4)轧制：始轧温度控制在1120-1160℃，终轧温度控制在800-900℃。
传统的制备工艺中，1.4T锭锭模未作任何处理(未包套)。
而本发明的改进工艺中，进行了以下处理(包套)：
S1：在锭模冒口300mm处包裹第一层高温保温棉；
S2：在锭模冒口450mm处包裹第二层高温保温棉；
S3：控制锭模入炉烘烤温度为250-350℃，保温时间为3小时以上，烘烤后快速吊至真空感应炉浇注室进行浇注。
图1显示了传统的制备工艺与本发明改进后的工艺示意图，其中左图为锭模未作任何处理，右为锭模按述本发明方法进行包套处理。
对传统方法与本发明方法所得母合金锭的锭材料率进行统计，结果如下表2：
表2包套处理前后锭材率对比
| 对比类型 | 锭材率 |
| 未包套 | 65-67％ |
| 包套后 | 80-83％ |
分析上述现象，其原因是本发明通过在锭模下方与上方冒口制造一个温度差(由于冒口处包裹有保温棉，经烘烤出炉后冒口处温降较锭模下方慢，形成一个温度差)，以提高钢水自下而上顺序凝固的能力。同时冒口处的保温棉在钢水浇注后，起到一个保温作用，使得冒口处钢水最后凝固，以达到补缩的作用。另外保温棉包裹在锭模外面，防止了二次污染，保证了钢水的纯净度。通过上述处理方式，经过成品探伤证明，锭材率可以由原来的65％提高至80％以上。
对本发明方法制备的表1中各种不同型号的钢材进行非金属夹杂物测定，所有型号钢材的测试结果见表3：
表3非金属夹杂物情况(纯净度)
| 类型 | A细 | A粗 | B细 | B粗 | C细 | C粗 | D细 | D粗 | Ds |
| 实测 | 0 | 0 | 0.5 | 0 | 0 | 0 | 0.5-1.0 | 0.5 | 0 |
从表3可以看出，经过本发明的处理手段，所获得的火箭用不锈钢铸造母合金钢材的纯净度极高。
Claims (9)
1.一种提高真空感应炉浇注火箭用母合金钢锭锭材率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在锭模冒口300mm处包裹第一层高温保温棉；
(2)在锭模冒口450mm处包裹第二层高温保温棉；
(3)控制锭模入炉烘烤温度为250-350℃，保温时间为3小时以上，烘烤后快速吊至真空感应炉浇注室进行浇注。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述母合金钢锭采用6T非真空感应炉进行熔炼，熔炼温度为1500-1540℃。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将熔炼的钢液浇注成1.4T钢锭。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述母合金浇注成的钢锭进行锻造开坯，然后轧制成品。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，包述锻造的工艺为：始锻温度控制在1160-1220℃，终锻温度控制在800-850℃，锻造加热采用550℃+850℃预热。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述轧制的工艺为：始轧温度控制在1120-1160℃，终轧温度控制在800-900℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述成品进行车光和探伤。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述母合金的牌号包括：Z03Cr13Ni5Co9Mo5、Z06Cr14Ni7Mo、Z03Cr13Ni5Co9Mo5或Z06Cr14Ni7Mo。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述母合金的元素组成按重量百分比计，包括：
C≤0.08％、Si≤0.75％、Mn≤0.90％、S≤0.01％、P≤0.012％、
Cr12.50-15.00％、Ni4.50-8.50％、Mo0.50-5.00％、Co8.00-9.00％。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117399598A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 钢铁研究总院有限公司 | 一种改善大锭型真空感应铸锭凝固质量的方法 |
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