一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺的制作方法

本发明属于高温合金熔炼，具体涉及一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺。

背景技术：

1、随着超超临界火电机组的服役温度和压力上升到650℃/700℃/35mpa，传统的奥氏体不锈钢、马氏体耐热钢等受制于材料性能已经不能满足长期稳定运行的要求。上个世纪欧洲在超超临界发电技术中提出了nimonic263镍基合金，并在其成分基础上优化出了用于超超临界火电机组的高温合金617b。日本的sumitomo公司、瑞典的sandvik公司也在积极发展fe-ni基高温合金hr6w、sanicro25，作为机组的候选材料。中国在二十世纪初引进了超临界及超超临界机组计划，并在fe-ni基gh2984基础上，研发耐高温高压材料，超超临界火电机组用高温合金已成为火力发电行业的研究和发展方向。

2、目前超超临界火电机组用高温合金多是经过两联熔炼制备，即真空感应熔炼+真空自耗熔炼。真空感应熔炼浇注的电极内部存在大量缩孔和氧化夹杂物，使得后续真空自耗熔炼过程不稳定性增加，造成铸锭成分和纯净度水平的波动。因此，为了推进超超临界火电机组用高温合金的使用，需要开发合理的熔炼工艺，改善自耗电极质量，控制铸锭成分均匀性的同时改善杂质元素含量。

3、本发明重点用于超超临界火电机组用高温合金铸锭熔炼，铸锭主要合金元素ni余，fe(22％～30％)，c(0.03％～0.06％)，al+ti(3％～6％)，cr(17％～21％)，mo(0.2％～0.6％)，w(0.2％～0.8％)，co(1.5％～3.0％)，b(0.002％～0.008％)。为保证本发明所用φ508mm规格铸锭的成分均匀性良好且杂质元素水平更低。主要的创新点包括：采用真空感应熔炼+一次真空自耗获得致密且成分均匀的电极，再对电极进行二次真空自耗重熔进一步精炼去除杂质，保证形成杂质元素含量更低的铸锭。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺，包括以下步骤进行：

4、s1.真空感应熔炼，包括以下步骤：

5、s11.根据超超临界火电机组用高温合金成分要求，称取原材料ni板、纯fe、石墨、al豆、ti块、金属cr、mo条、niw合金、co和nib合金；

6、s12.在真空感应炉上，采用合理的加料顺序、精炼温度、精炼时间和浇注温度将上述原材料熔炼并浇注为一次真空自耗熔炼所需的φ430mm的自耗电极；

7、s13.对自耗电极热退火，随炉冷却；

8、s2.一次真空自耗熔炼，包括以下步骤：

9、s21.采用打磨或车光的方式处理电极表面氧化皮；

10、s22.在真空自耗炉上，采用熔速+熔滴控制，经起弧、稳定熔炼和热封顶阶段，将自耗电极重熔为φ508mm自耗铸锭；

11、s3.锻电极，将一次真空自耗熔炼出的φ508mm铸锭加热到锻造温度并保温一定时间，随后在80mn快锻机拔长为二次真空自耗熔炼所需的φ430mm的自耗电极，使其直径满足二次真空自耗熔炼装炉需求；

12、s4.二次真空自耗熔炼，包括以下步骤：

13、s41.采用打磨或车光的方式处理电极表面氧化皮；

14、s42.在真空自耗炉上，采用熔速+熔滴控制，经起弧、稳定熔炼和热封顶阶段，将自耗电极重熔为φ508mm自耗铸锭。

15、作为优选，所述步骤s11中高温合金配入的杂质元素o≤0.01％，n≤0.002％。

16、作为优选，所述步骤s12中加料顺序依次为ni、c、fe、mo、w、co、cr、al、ti、b；精炼温度为(1500～1550)℃，精炼时间为(10～60)min，浇注温度为(1450～1550)℃，锭模名义直径为φ430mm。

17、作为优选，所述步骤s13中退火制度为(800～1000)℃/(6～10)h。

18、作为优选，所述步骤s22中自耗结晶器名义直径为φ508mm，熔速为(3.0～5.0)kg/min，熔滴为(2.0～12.0)1/s。

19、作为优选，所述步骤s3中锻造温度为(1050℃～1150)℃，保温时间为(10～20)h，锻造完成后空冷。

20、作为优选，所述步骤s41中电极圆周表面氧化皮尺寸要求≤2mm。

21、作为优选，所述步骤s42中自耗结晶器名义直径为φ508mm，熔速为(3.0～5.0)kg/min，熔滴为(2.0～12.0)1/s。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请采用真空感应熔炼+一次真空自耗获得致密且成分均匀的电极，再对电极进行二次真空自耗重熔进一步精炼去除杂质，保证形成杂质元素含量更低的铸锭；通过对自耗电极纯净度的控制，使φ508mm规格铸锭的o≤0.0003％，h≤0.0001％，n≤0.0010％。

技术特征：

1.一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺，其特征在于，包括以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺，其特征在于：所述步骤s11中高温合金配入的杂质元素o≤0.01％，n≤0.002％。

3.根据权利要求1所述的一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺，其特征在于：所述步骤s12中加料顺序依次为ni、c、fe、mo、w、co、cr、al、ti、b；精炼温度为(1500～1550)℃，精炼时间为(10～60)min，浇注温度为(1450～1550)℃，锭模名义直径为φ430mm。

4.根据权利要求1所述的一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺，其特征在于：所述步骤s13中退火制度为(800～1000)℃/(6～10)h。

5.根据权利要求1所述的一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺，其特征在于：所述步骤s22中自耗结晶器名义直径为φ508mm，熔速为(3.0～5.0)kg/min，熔滴为(2.0～12.0)1/s。

6.根据权利要求1所述的一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺，其特征在于：所述步骤s3中锻造温度为(1050℃～1150)℃，保温时间为(10～20)h，锻造完成后空冷。

7.根据权利要求1所述的一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺，其特征在于：所述步骤s41中电极圆周表面氧化皮尺寸要求≤2mm。

8.根据权利要求1所述的一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺，其特征在于：所述步骤s42中自耗结晶器名义直径为φ508mm，熔速为(3.0～5.0)kg/min，熔滴为(2.0～12.0)1/s。

技术总结
本发明公开了一种超超临界火电机组用高温合金铸锭的三真空冶炼工艺，包括以下步骤进行，真空感应熔炼，包括以下步骤，根据超超临界火电机组用高温合金成分要求，称取原材料Ni板、纯Fe、石墨、Al豆、Ti块、金属Cr、Mo条、NiW合金、Co和NiB合金；在真空感应炉上，采用合理的加料顺序、精炼温度、精炼时间和浇注温度将上述原材料熔炼并浇注为一次真空自耗熔炼所需的Φ430mm的自耗电极，本发明的有益效果是：本申请采用真空感应熔炼+一次真空自耗获得致密且成分均匀的电极，再对电极进行二次真空自耗重熔进一步精炼去除杂质，保证形成杂质元素含量更低的铸锭；通过对自耗电极纯净度的控制，使Φ508mm规格铸锭的O≤0.0003％，H≤0.0001％，N≤0.0010％。

技术研发人员：张理想,孙明煜,王东伟,李志兴,曹国鑫,阚志,付宝全,袁勇,严靖博,刘鹏
受保护的技术使用者：西安聚能高温合金材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16