[发明专利]一种高温合金大规格自耗锭及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高温合金大自耗锭及其制备方法，该高温合金的元素组成以重量百分比计，包括：C：≤0.08％、Cr：13.5～16.0％、Ni：24.0～27.0％、Ti：1.75～2.35％、Al：≤0.4％、Mo：1.0～1.5％、V：0.1～0.5％、B：0.001～0.01％、Si：≤1.0％、Mn：≤2.0％、S：≤0.02％、P：≤0.03％，余量为Fe。本发明还提供了上述高温合金大规格自耗锭的制备方法，其是采用非真空感应炉冶炼+VD炉+退火炉+真空自耗重熔+高温扩散炉，获得纯净均匀的钢锭，其组织均匀、表面质量良好，自耗锭的补缩端缩孔深度极浅，内部无缺陷，钢锭质量得到提高。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种高温合金大规格自耗锭及其制备方法。

背景技术

随着科技的不断进步，高温合金的应用和需求越来越广泛，这就带来了对合金锭的锭型需求不断扩大。尤其在某些工装锻件中，对高温合金产品规格提出了越来越大的要求，因此扩大高温合金锭型成为高温合金发展的必然趋势。

对于高温合金大规定锭型的制备，主要技术指标包括化学成分、力学性能、工艺性能和表面质量。目前的难点是对于大锭型的制备过程中，容易出现合金性能不稳定以及钢锭头部缩孔较深的问题，另外还存在切除量过大造成材料损失过大的缺陷。如果大规定钢锭的质量不佳，材料在后续锻造过程中，极容易出现表面裂纹和内部缺陷，并影响最终的物理性能。因此铸锭的成分、有无内部冶金缺陷、表面质量及制备工艺的稳定性对大规格成品有着非常重要的影响。

对于大规格Φ920mm高温合金钢锭，由于其在稳态阶段的熔速较快，这导致这类钢锭进入热封顶阶段后，补缩难以控制，易造成铸锭缩孔较深，这将导致铸锭切头量增加，出品率显著降低。因此在补缩阶段需要严格防控缩短钢锭头部缩孔深度，同时防止缩松，促进气体和夹杂物的排除，以达到最终减少切头量，提高钢锭出品率的效果。

然而目前对于这类大规格钢锭的制备工艺，尚无法解决上述问题。专利CN110804700 B中公开了一种二次硬化合金真空自耗钢锭的制造方法，其是采用真空感应单炼电极作为自耗电极棒，将所述自耗电极棒与过渡电极棒进行焊接，得到高温电弧自耗电极棒；设定真空自耗炉的冶炼参数，将所述高温电弧自耗电极棒的自耗电极棒接负极，水冷坩埚接正极，接通电源后，所述自耗电极棒和水冷坩埚之间产生高温电弧，所述高温电弧熔化所述自耗电极棒，熔化后的钢水在水冷结晶器中凝固成重熔钢锭；冶炼完毕后，将真空自耗炉冷却，得到二次硬化合金真空自耗钢锭。该方法可以在生产的钢锭直径较大的情况下，将偏析限定在合理范围内，实现大型钢锭的生产。但该专利方法仍然无法有效缩短钢锭头部缩孔深度，防止缩松和减少气体含量以获得无内部冶金缺陷的大型钢锭。

专利CN 111519066 B公开了一种提高大规格钛合金铸锭成分均匀性的制备方法，其是采用计算机数值模拟方法建立钛合金铸锭的数值模型；模拟熔炼过程，使熔速平稳上升至保持熔池深度稳定的最小熔速，即获得SDM熔炼工艺；将钛合金铸锭所需的成分进行配料、混料并压制成多个电极块，采用真空等离子焊接多个电极得到自耗电极，备用；将自耗电极置于真空自耗电弧炉内进行三次熔炼，得到粗制铸锭；对粗制铸锭进行表面机加工，得到钛合金铸锭。该专利方法解决了现有技术中存在的钛合金铸锭成分偏析、批次稳定性低的问题，但仍然无法解决大型钢锭生产中钢锭头部缩孔深度较大，因气体含量较高导致的大型钢锭内部容易出现冶金缺陷的问题。

因此，在制备大型钢锭特别是Φ920mm大规格高温合金钢锭时，如何解决大规格钢锭制备过程中钢锭头部缩孔深度较大，气体含量较高，导致大型钢锭内部容易出现冶金缺陷的问题，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题，从而提供一种高温合金大规格自耗锭及其制备方法，以解决大规格钢锭制备过程中钢锭头部缩孔深度较大，气体含量较高，容易出现冶金缺陷的问题，提高大型钢锭质量，使得其能够满足在复杂工作环境下的使用要求。