专利名称：一种合金的真空冶炼方法
技术领域：
本发明涉及金属的制备工艺，具体地说是一种合金的冶炼方法。
背景技术：
1.4785和ST33-12合金属于含氮合金，氮是钢中强烈形成奥氏体元素，在含氮合金中作为有益元素加入可以显著提高钢的力学性能和耐腐蚀性能。所以氮可以节省昂贵的镍，具有非常广阔的发展前景。但是制约含氮合金应用的重要因素就是合金的冶炼问题。 传统的冶炼含氮合金一般在电弧炉或中频感应炉或加压电渣重熔等方法完成。其冶炼技术难度大，工艺复杂，合金中杂质含量高，含氮量难控制，一般在0. 1 % 0. 4 %，很难满足高质量的合金标准。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能够冶炼处有害气体少、杂质含量少、高质量的合金的冶炼方法。为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为一种合金的真空冶炼方法，包括以下步骤(1)将碳放入冶炼炉内，再加入合金基体元素纯铁、金属铬、金属钼和金属镍；(2)然后在冶炼炉的合金加料仓内分别放入铌条、钒铁、电解锰、氮化锰，之后将合金加料仓进行抽真空，接着进行升温熔化，熔化温度为1550°C 1560°C ；(3)待各合金元素熔化以后，开始对合金加料仓内充惰性气体，进行冶炼气体保护；(4)待合金熔液温度达到1550°C 1560°C时开始精炼，精炼温度为1550°C 1560°C，精炼时间为10 15分钟；(5)精炼完成之后，待合金熔液自然冷却至1400士 10°C，然后按照如下顺序依次加入合金化元素并进行升温熔化铌铁或金属铌、钒铁、硅铁、电解锰、氮化锰，熔化温度为 1550°C 1560°C，待合金化元素全部熔化以后进行搅拌处理，搅拌时间为3 5分钟，然后自然冷却至1450°C 1460°C，再进行搅拌，搅拌时间为0. 5 1分钟；(6)待搅拌完成后，最后进行浇铸，浇铸完成后在真空状态下保持10 15分钟，然后破真空出炉。所述合金为1. 4785合金。所述步骤(1)中的碳优选用铝箔纸包好放入冶炼炉内。出于成本考虑铝箔最经济，铜箔中的铜一般为有害元素，同样面积的包裹铝最少，同时铝有脱氧作用，并且质量很少不会影响成分，又有一定的耐温性和强度。所述步骤(3)中惰性气体优选为氩气。所有惰性气体均可，但是出于经济且更易获得考虑，氩气为最优选择。5、一种合金的真空冶炼方法，包括以下步骤
(1)将碳放入冶炼炉内，再加入合金基体元素纯铁、金属铬、金属钼和金属镍；(2)然后在冶炼炉的合金加料仓内分别放入铜屑、铌条、钒铁、硫铁、电解锰、氮化锰，之后将合金加料仓进行抽真空，接着进行升温熔化，熔化温度为1550°C 1560°C ；(3)待各合金元素熔化以后，开始对合金加料仓内充惰性气体，进行冶炼气体保护；(4)待合金熔液温度达到1550°C 1560°C时进行精炼，精炼温度为1550°C 1560°C，精炼时间为10 15分钟；(5)精炼完成之后，待合金熔液自然冷却至1400士 10°C，然后按照如下顺序依次加入合金化元素并进行升温熔化铜屑、铌铁或金属铌、钒铁、硅铁、硫铁、电解锰、氮化锰， 熔炼温度为1550°C 1560°C，待合金化元素全部熔化以后进行搅拌处理，搅拌时间为3 5分钟，然后自然冷却至1450°C 1460°C，再进行搅拌，搅拌时间为0. 5 1分钟；(6)待搅拌完成后，最后进行浇铸，浇铸完成后在真空状态下保持10 15分钟，然后破真空出炉。所述合金为ST33-12合金。所述步骤(1)中的碳优选用铝箔纸包好放入冶炼炉内。出于成本考虑铝箔最经济，铜箔中的铜一般为有害元素，同样面积的包裹铝最少，同时铝有脱氧作用，并且质量很少不会影响成分，又有一定的耐温性和强度。所述步骤(3)中惰性气体优选为氩气。所有惰性气体均可，但是出于经济且更易获得考虑，氩气为最优选择。氮在1. 4785和ST33-12合金中是以氮化锰或氮化铬铁中间合金的形式加入。 氮化锰的熔点在1200°C (是真空冶炼含氮合金的首选)。氮化铬铁熔点在1600°C以上。因为在真空冶炼中，随着熔炼温度的升高，氮在钢中的溶解度下降。在真空冶炼中氮化锰是最后加入到合金熔液中，并迅速熔化和搅拌均勻，并迅速浇注。由于时间比较短，钢液中溶解的氮来不及溢出而被滞留在钢液中，从而得到高含氮量的高氮钢。特别是1.4785合金，加入20% 22%以上的铬和9. 5% 11. 5%的锰都能显著提高氮在合金中的溶解度。随着合金中钼，0.75% 1.25%，钒，0.75% 1%，铌， 1.2%，的加入，更加进一步增强氮在钢中的溶解度。而合金中的碳，镍，硅，等元素在真空冶炼中应进行严格的控制，配料计算时应取下限为好。因为碳，镍，硅等元素是阻碍氮在钢中的溶解度的元素，所以要进行严格控制。合金在真空条件进行熔炼时，由于真空负压强的作用，合金元素在高温熔炼时低熔点合金元素会产生挥发(蒸发)，各合金元素在熔炼过程中损耗数值的多少，取决于该合金元素的饱和蒸汽压和对氧的亲和力。合金在真空熔炼时，随着温度的升高，金属液的饱和蒸汽压值将增加。真空熔炼时气压很低，造成气体中蒸汽压的分压力小于该温度时的饱和蒸汽压，而使金属液中的元素不断蒸发以达到平衡。特别是真空度高和熔炼温度高时，元素蒸发严重。熔炼时间长时，元素蒸发严重。1600°C时，各饱和蒸汽压的数值按下面的顺序由高到低磷，硫，镉，锌，镁，钙，铋，锑，铅，锰，银，铝，锡，铜，铬，铁，镍，钴，硅，铈，钛，钒，硼，
锆，钼，铌，钨。常见元素与氧亲和力的强弱顺序如下强——弱
Ca -Ce -Al -Zr -B -Ti -Si -V -Mn -Cr -Fe -P -Mo -ff -Ni -Cu 在真空熔炼中，钨，锆，铌，钼等是最难蒸发的元素，而铬，铜，招，锰等则相对容易蒸发。铅，祕，铺，锌，硫，磷都是熔点低，而饱和蒸气压高的元素，真空熔炼时，它们很容易蒸发掉。而他们在高温合金中都是有害元素，故他们的蒸发使合金净化，耐热性增加。真空炉熔炼时，饱和蒸汽压低与氧亲和力大的元素真空冶炼时损耗的就越多。真空度和温度越高，熔炼时间越长，则元素蒸发越多。根据以上原理在真空冶炼1.4785，ST33-12合金时.各元素含量控制范围及烧损率如下1.4785合金各元素控制范围
权利要求
1.一种合金的真空冶炼方法，其特征在于包括以下步骤(1)将碳放入冶炼炉内，再加入合金基体元素纯铁、金属铬、金属钼和金属镍；(2)然后在冶炼炉的合金加料仓内分别放入铌条、钒铁、电解锰、氮化锰，之后将合金加料仓进行抽真空，接着进行升温熔化，熔化温度为1550°C 1560°C ；(3)待各合金元素熔化以后，开始对合金加料仓内充惰性气体，进行冶炼气体保护；(4)待合金熔液温度达到1550°C 1560°C时开始精炼，精炼温度为1550°C 1560°C， 精炼时间为10 15分钟；(5)精炼完成之后，待合金熔液自然冷却至1400士10°C，然后按照如下顺序依次加入合金化元素并进行升温熔化铌铁或金属铌、钒铁、硅铁、电解锰、氮化锰，熔化温度为 1550°C 1560°C，待合金化元素全部熔化以后进行搅拌处理，搅拌时间为3 5分钟，然后自然冷却至1450°C 1460°C，再进行搅拌，搅拌时间为0. 5 1分钟；(6)待搅拌完成后，最后进行浇铸，浇铸完成后在真空状态下保持10 15分钟，然后破真空出炉。
2.根据权利要求1所述一种合金的真空冶炼方法，其特征在于所述合金为1.4785合^^ ο
3.根据权利要求1所述一种合金的真空冶炼方法，其特征在于所述步骤(1)中的碳用铝箔纸包好放入冶炼炉内。
4.根据权利要求1所述一种合金的真空冶炼方法，其特征在于所述步骤(3)中惰性气体为氩气。
5.一种合金的真空冶炼方法，其特征在于包括以下步骤(1)将碳放入冶炼炉内，再加入合金基体元素纯铁、金属铬、金属钼和金属镍；(2)然后在冶炼炉的合金加料仓内分别放入铜屑、铌条、钒铁、硫铁、电解锰、氮化锰， 之后将合金加料仓进行抽真空，接着进行升温熔化，熔化温度为1550°C 1560°C ；(3)待各合金元素熔化以后，开始对合金加料仓内充惰性气体，进行冶炼气体保护；(4)待合金熔液温度达到1550°C 1560°C时进行精炼，精炼温度为1550°C 1560°C， 精炼时间为10 15分钟；(5)精炼完成之后，待合金熔液自然冷却至1400士10°C，然后按照如下顺序依次加入合金化元素并进行升温熔化铜屑、铌铁或金属铌、钒铁、硅铁、硫铁、电解锰、氮化锰，熔炼温度为1550°C 1560°C，待合金化元素全部熔化以后进行搅拌处理，搅拌时间为3 5分钟，然后自然冷却至1450°C 1460°C，再进行搅拌，搅拌时间为0. 5 1分钟；(6)待搅拌完成后，最后进行浇铸，浇铸完成后在真空状态下保持10 15分钟，然后破真空出炉。
6.根据权利要求3所述一种合金的真空冶炼方法，其特征在于所述合金为ST33-12I=I 巫 O
7.根据权利要求5所述一种合金的真空冶炼方法，其特征在于所述步骤(1)中的碳用铝箔纸包好放入冶炼炉内。
8.根据权利要求5所述一种合金的真空冶炼方法，其特征在于所述步骤(3)中惰性气体为氩气。
全文摘要
本发明公开了一种合金的真空冶炼方法，该方法包括一下步骤加料、抽真空、熔炼、冶炼气体保护、精炼、再加料、熔炼、搅拌、再搅拌、浇铸。本发明可以有效降提高合金中氮的含量，低合金中有害气体和杂质的含量，从而也练出高质量高标准的1.4785和ST33-12合金。
文档编号C22C33/04GK102400029SQ201110108028
公开日2012年4月4日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者刘海艳, 刘玉庭, 王加强, 王浩冰, 贾明, 马步洋 申请人:江苏美特林科特殊合金有限公司