降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管及组模方法与流程

1.本发明涉及铸造高温合金熔炼技术领域，具体涉及一种降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管及组模方法。


背景技术：

2.铸造高温合金是在600℃以上的温度和一定的应力条件下长期服役的一种合金，具有良好的高温强度、优异的抗蠕变、抗腐蚀和抗氧化能力。主要应用于航空发动机和燃气轮机热端部件的制造，随着航空发动机和燃气轮机的发展，对高温合金母合金的纯净度方面提出了越来越高的要求。而组模方法会对高温合金的纯净化水平产生重要影响。
3.现有组模方法中，模管为空心圆柱体，内径50～120mm，高度700～1400mm，壁厚15～20mm。组模时先将石墨底垫放置于模管下端，再将保温冒口放入模管上端，在保温冒口与模管配合过程中，冒口的耐火材料易脱落残留在模组中，当高温合金浇注后，残留的耐火材料成为合金锭中的夹杂物。合金锭中夹杂物在服役过程中成为裂纹产生的和扩展的通道，降低高温合金铸件的力学性能和服役寿命。
4.因此，为降低高温合金母合金锭的夹杂物含量，提高高温合金母合金的纯净化水平，开发一种降低高温合金母合金中夹杂物含量的新型模管及组模方法具有非常重要的工程化意义。


技术实现要素：

5.针对目前组模方法易给合金锭带入夹杂物的问题，本发明提供了一种降低高温合金母合金中夹杂物含量的新型复合模管及组模方法。本发明通过改变模管结构和组模顺序，操作简单、方便，可大幅降低母合金中的夹杂物含量，夹杂物含量可控制到0.5级，能够有效提高高温合金铸件的性能和纯净度。
6.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
7.一方面，本发明的实施例提供了一种降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管，包括主模管与内套管，所述主模管一体成型，包括薄壁模管段和厚壁模管段，所述内套管设置在所述薄壁模管段，所述内套管的外壁与所述薄壁模管段的内壁紧密贴合。
8.进一步地，所述厚壁模管段的壁厚为15-20mm，所述薄壁模管段的壁厚为5～10mm。
9.进一步地，所述主模管的长度为700～1400mm，所述薄壁模管段和厚壁模管段的外径相同，均为90～150mm。
10.进一步地，所述内套管的高度与所述薄壁模管段的高度一致，二者的高度不超过200mm。
11.另一方面，本发明的实施例提供了一种降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管的组模方法，包括以下步骤：
12.步骤s1、将内套管套在保温冒口外部并吹扫干净；
13.步骤s2、将石墨底垫嵌入主模管下端并吹扫干净；
14.步骤s3、将套有内套管的保温冒口安装于主模管的薄壁模管段，使得所述内套管的外壁与所述薄壁模管段的内壁紧密贴合在一起，完成组模。
15.进一步地，所述保温冒口的下端与内套管下端齐平或位于内套管下端的上方。
16.进一步地，所述石墨底垫的厚度为15～50mm。
17.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
18.本发明通过更改模管结构和组模顺序，先将保温冒口与内套管配合并吹扫干净，再将带内套管的保温冒口与主模管配合，避免了冒口与模管配合过程中耐火材料的脱落，可有效降低高温合金锭的夹杂物含量，提高铸造高温合金纯净化水平，通过更改套管材料，可以提高模管上端的保温效果，加强合金液的补缩，降低合金锭的中心缩孔尺寸。
附图说明
19.图1是本发明复合模管的剖面结构示意图。
20.附图标记说明：1-主模管；2-内套管；3-保温冒口；4-石墨底垫；11-薄壁模管段；12-厚壁模管段。
具体实施方式
21.下面将结合附图及实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。
22.实施例1
23.如图1所示，一种降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管，包括主模管1与内套管2，所述主模管1一体成型，包括上端的薄壁模管段11和下端的厚壁模管段12，所述内套管2设置在薄壁模管段11，所述内套管2的外壁与所述薄壁模管段11的内壁紧密贴合。
24.所述厚壁模管段12的壁厚为15mm，所述薄壁模管段11的壁厚为5mm。
25.所述主模管1的长度为1200mm，所述薄壁模管段11和厚壁模管段12的外径相同，均为95mm。
26.所述内套管2的高度与所述薄壁模管段11的高度一致，二者的高度为120mm。
27.一种降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管的组模方法，包括以下步骤：
28.步骤s1、将内套管2套在保温冒口3外部并吹扫干净；
29.步骤s2、将石墨底垫4嵌入主模管1下端并吹扫干净；
30.步骤s3、将套有内套管2的保温冒口3安装于主模管1的薄壁模管段11，使得所述内套管2的外壁与所述薄壁模管段11的内壁紧密贴合在一起，完成组模。
31.组模时，保温冒口3的下端长度为100mm，浇注时采用直接浇注。
32.所述石墨底垫4的厚度为15mm。
33.将模组在500
±
100℃下烘烤超过2小时，然后降温至200
±
100℃后进入熔炼炉锭模室准备浇注。
34.对比例1
35.传统组模方法所用模管为空心圆柱体，内径80mm，高度1200mm，壁厚15mm。
36.模时先将石墨底垫4放置于模管下端，再将保温冒口3放入模管上端。
37.组模时，保温冒口的下端长度为100mm，浇注时采用直接浇注。
38.所述石墨底垫4的厚度为15mm。
39.将模组在500
±
100℃下烘烤超过2小时，然后降温至200
±
100℃后进入熔炼炉锭模室准备浇注。
40.采用上述方案制备合金的夹杂物水平如下表所示：
41.表1采用实施例1的复合模管组模后制得的合金夹杂物等级对比
[0042][0043]
从表1可知，采用本发明复合模管及组模方法浇注的三炉高温合金母合金中，夹杂物含量等级均小于对比例夹杂物等级，表明本发明能够有效降低高温合金母合金夹杂物含量，提高合金纯净度。
[0044]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。


技术特征：
1.一种降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管，其特征在于，包括主模管（1）与内套管（2），所述主模管（1）一体成型，包括薄壁模管段（11）和厚壁模管段（12），所述内套管（2）设置在所述薄壁模管段（11），所述内套管（2）的外壁与所述薄壁模管段（11）的内壁紧密贴合。2.根据权利要求1所述的降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管，其特征在于，所述厚壁模管段（12）的壁厚为15-20mm，所述薄壁模管段（11）的壁厚为5-10mm。3.根据权利要求1所述的降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管，其特征在于，所述主模管（1）的长度为700-1400mm，所述薄壁模管段（11）和厚壁模管段（12）的外径相同，均为90-150mm。4.根据权利要求1所述的降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管，其特征在于，所述内套管（2）的高度与所述薄壁模管段（11）的高度一致，二者的高度不超过200mm。5.权利要求1-4任一项所述的降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管的组模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、将内套管（2）套在保温冒口（3）外部并吹扫干净；步骤s2、将石墨底垫（4）嵌入主模管（1）下端并吹扫干净；步骤s3、将套有内套管（2）的保温冒口（3）安装于主模管（1）的薄壁模管段（11），使得所述内套管（2）的外壁与所述薄壁模管段（11）的内壁紧密贴合在一起，完成组模。6.根据权利要求5所述的降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管的组模方法，其特征在于，所述保温冒口（3）的下端与内套管（2）下端齐平或位于内套管（2）下端的上方。7.根据权利要求5所述的降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管的组模方法，其特征在于，所述石墨底垫（4）的厚度为15-50mm。

技术总结
本发明属于高温合金熔炼技术领域，具体涉及一种降低高温合金母合金中夹杂物含量的复合模管及组模方法，本发明的复合模管，包括主模管与内套管，所述主模管一体成型，包括薄壁模管段和厚壁模管段，所述内套管设置在所述薄壁模管段，所述内套管的外壁与所述薄壁模管段的内壁紧密贴合。组模时，先将内套管套在保温冒口外部，再将石墨底垫嵌入主模管下端，最后将套有内套管的保温冒口安装于主模管上端完成组模。本发明操作简单、方便，可大幅降低母合金中的夹杂物含量，夹杂物含量可控制到0.5级，有效提高高温合金母合金的纯净度。有效提高高温合金母合金的纯净度。有效提高高温合金母合金的纯净度。


技术研发人员：徐进涛 王博 李华兵 浦益龙 李淑苹 董鸿志 李铭
受保护的技术使用者：江苏隆达超合金航材有限公司
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/4/8