[发明专利]一种电子束连续精炼高温合金返回料的方法

说明书

本发明提供一种电子束连续精炼高温合金返回料的方法，包括如下步骤：S1、高温合金原材料的预处理；S2、电子束精炼连续提纯高温合金返回料，得到高纯的FGH4096高温合金铸锭。本发明采用电子束精炼的手段提纯高温合金返回料，利用高温高真空的环境使熔体充分发生脱气反应，利用电子束精炼过程中的局部大过热实现熔体内部小尺寸夹杂物的溶解，利用高能电子束的轰击作用实现熔体表面大尺寸夹杂物的分解，并通过浇铸获得高纯的高温合金返回料锭坯；在此基础上，通过重复送料、精炼、浇铸过程，实现高温合金返回料的连续精炼与提纯。

技术领域

本发明涉及一种电子束连续精炼高温合金返回料的方法。

背景技术

高温合金材料在航空航天、石油化工、工业用燃气轮机等领域广泛应用。我国高温合金年需求量巨大，仅铸造高温合金的年需求量就高达5000吨。高温合金在制备的过程中会产生大量的以冒口、浇道以及废品件等形式存在的返回料，如传统的双联工艺制备的变形合金出成率不高于60％，而铸造类单晶合金最终零件的重量只有原材料的30％左右，其余部分均以返回料的形式存在。这些返回料通常比新料具有更多的夹杂物，且有害杂质元素(O、N、S等)含量更高，因此必须经过严格的工艺处理后才能进一步应用。

我国返回料的应用研究工作起步较晚，当前返回料的回收仍以真空感应高温精炼、浇铸过滤为主，返回料提纯再利用的相关技术水平与国外发达国家相比尚存在较大的差距，尚未建立返回料回收与利用的相关标准与规范。在杂质及夹杂物的控制上，我国返回料合金锭的纯净度还达不到新料的水平，导致了当前高温合金返回料的利用率偏低，造成了资源的严重浪费。

发明内容

根据上述提出的当前返回料的回收仍以真空感应高温精炼、浇铸过滤为主，返回料提纯再利用的相关技术水平与国外发达国家相比尚存在较大的差距，尚未建立返回料回收与利用的相关标准与规范。在杂质及夹杂物的控制上，我国返回料合金锭的纯净度还达不到新料的水平，导致了当前高温合金返回料的利用率偏低，造成了资源的严重浪费的技术问题，而提供一种电子束连续精炼高温合金返回料的方法。本发明主要采用电子束精炼的手段提纯高温合金返回料，利用高温高真空的环境使熔体充分发生脱气反应，利用电子束精炼过程中的局部大过热实现熔体内部小尺寸夹杂物的溶解，利用高能电子束的轰击作用实现熔体表面大尺寸夹杂物的分解，并通过浇铸获得高纯的高温合金返回料锭坯。在此基础上，通过重复送料、精炼、浇铸过程，实现高温合金返回料的连续精炼与提纯。

本发明采用的技术手段如下：

一种电子束连续精炼高温合金返回料的方法，包括如下步骤：

S1、高温合金原材料的预处理：

S11、所述原材料为FGH4096合金返回料；

S12、将返回料加工至合适尺寸，以能够放入精炼用水冷铜坩埚为准；

S13、对加工后的返回料进行打磨，去除表面的陶瓷粘连、氧化层以及加工痕迹等，使得返回料合金无外来污染物；

S14、将打磨后的返回料进行清洗、烘干，备用；

S2、电子束精炼连续提纯高温合金返回料：

S21、对电子束精炼用水冷铜坩埚进行清理：打磨、酒精擦拭、烘干，以保证水冷铜坩埚清洁无污染；

S22、清理电子束熔炼炉炉体及炉壁污染物，避免精炼过程中外来杂质的引入；

S23、将适量预处理后的返回料放置在精炼用水冷铜坩埚中，并将部分预处理后的返回料置于水平送料机构上，确定准备就绪且炉体清洁后关闭炉门。

S24、打开电子束精炼设备，将电子束熔炼炉炉体与电子枪枪体抽至目标真空状态，达到目标真空度后启动两个电子枪，使其束流大小为120mA，并预热12分钟。

S25、预热完毕后，使用左右两侧电子枪对精炼用水冷铜坩埚中的返回料进行熔化；