专利名称：：真空感应重熔制取等轴细晶锭的制作方法
技术领域：
：本发明提供了一种真空感应重熔制取等轴细晶锭的方法。目前制取等轴细晶锭的方法有真空电弧双电极重熔法(亦称作VADER法)，该方法的重熔热源是利用两个自耗电极之间放电产生电弧发出的热量，如美国专利US4261412。还有电子束连续流熔炼法，熔炼热源来自电子束加热，由西德LEYBOLD-HERAEVS公司发明，见H·Stepnon，J·HeimerlandR·Schumann，用200KW带微机控制的试生产设备电子束重熔小直径镍基高温合金锭，关于特殊金属熔炼及加工的真空冶金会议论文集。(6月11-12日1984年，匹兹堡，宾夕伐尼亚州，美国，P137)。本发明的目的在于提供一种采用真空感应重熔法(以下简称VIR法)制取等轴细晶锭的方法，平均晶粒尺寸小于1毫米，重熔热源取自中、高频电源的感应热。本发明是采用真空感应重熔法制取等轴细晶锭。在真空或正压条件下，将可以控制升降的金属自耗电极垂直放置在感应圈中，在高频或中频电流作用下，电极端部迅速被感应加热至电极熔点，逐渐熔化形成熔滴，落入下面旋转的钢锭模内重新凝固，得到纯净的、均匀的具有细小等轴晶组织的铸锭。其工艺包括电极预热和重熔两部分。电极预热被加热材料中电流的集肤效应是感应加热方法的一个显著特点，电源频率越高这种集肤现象越显著，被加热材料中受热的表面层就越薄，因此在VIR过程中自耗电极必须预热，即在重熔开始前，通过电极升降机构，使自耗电极向下移动，以50～100毫米/分的速度缓慢穿过感应圈，同时，通过感应圈送入20～40瓩的较低功率，直至自耗电极降到距钢锭模底5～10毫米为止，再将自耗电极以100～200毫米/分的较快速度自下而上移动，继续供给20～40瓩的较低功率，最后使自耗电极回复到重熔前的原始位置。预热期间，自耗电极表层感应电流产生的热量可以有效地传入自耗电极心部，这就保证了重熔时自耗电极表层和芯部可以同步熔化。采用中频电源加热，同样存在电流集肤效应，虽然在程度上有所缓和，但随着VIR规模的扩大，自耗电极尺寸的增加，电极预热也是必要的。重熔过程打开炉门，将规格为350～450×30～40×8～15(毫米)的干净异形电极安装在电极升降机构上，在旋转底盘上放上锭模，并调整锭模旋转机构使之处于正常工作状态，开动电极升降机构调整自耗电极、感应圈和钢锭模的相对位置，使电极在升降过程中与感应圈之间间隙保持2～4毫米，电极宽边长度方向上与模壁间隙保持3～5毫米。关上真空室门，抽真空，真空度达到2×10-3～5×10-4毫米汞柱时，高频电源以20～40瓩低功率供电进行电极预热。正压重熔时，需待炉内真空度达到要求后，封闭炉体，通氩气至0.5～3大气压，再进行电极预热。启动锭模旋转机构，调整转速到60～180转/分，高频电源以50～90瓩高功率供电，进行自耗电极重熔，保证连续熔化，熔滴散布快速滴落，直至重熔结束，切断电源，破空取锭。本发明的优点在于使制得的等轴细晶锭组织消除了宏观偏析，使合金成份均匀，性能稳定。由于晶粒细小，变形抗力较小，提高了合金热加工性能，由于组织均匀，有利于实现合金强度和塑性的良好配合，能使夹杂物细化和均匀分布，提高合金低周疲劳性能。本发明由于采取电极预热的工艺措施，使等轴细晶锭表面质量好，钢锭致密度高。本发明尚可采取正压重熔，有利于制取含易挥发元素合金的等轴细晶锭。本发明还有设备简单，操作方便，成本低廉等优点。下面结合附图，对我发明进一步说明。图1为本发明重熔设备示意图。〔1〕为高频感应加热装置，〔2〕为真空室。一切重熔工作都在真空室内进行，真空室用双层不锈钢板焊接而成，内通冷却水。真空室有活动启闭密封门及锁紧装置，以实现真空或正压重熔。真空室一侧接真空机组〔10〕，另一侧采用真空密封结构将重熔用感应圈〔5〕与高频电源〔1〕相接。炉体部分还设置电极升降装置〔3〕和锭模旋转装置〔9〕。此外还有观察窗、真空测量装置及测温装置等。感应圈〔5〕的形状、圈数与金属自耗电极〔4〕尺寸的匹配，对重熔过程有很大影响。为保证重熔合金液滴〔6〕均匀的散布在旋转的锭模〔8〕中的各个部位得到等轴细晶钢锭〔7〕，感应圈形状应当做成异形的，而感应圈圈数则应与电源设备、重熔合金材质等相匹配。重熔电极的形状要与感应圈形状相应，使用异形感应圈，自耗电极要做成异形电极。异形电极在重熔时，熔滴不仅可以从电极中部落下，而且在长边的端部也能落下，这就加大了熔滴在钢锭模中的滴落范围。为保证重熔工作正常进行及足够高的电效率，电极与感应圈之间的间隙应保持在2～4毫米。感应圈在炉体内的安装位置至钢锭模底部要有250～350毫米的距离，以保证电极有足够的预热长度，使重熔正常、快速进行。感应圈位置越高，在强磁场作用下，重熔液滴下落时偏离锭模中心越远，这也有利于钢锭的成型。实施例实验中工艺参数见表1。表1VIR法重熔GH36合金的最佳工艺参数</tables>权利要求1.一种制取等轴细晶锭的方法，其特征在于采用真空感应重熔法制取等轴细晶锭。2.根据权利要求1所述的制取等轴细晶锭的方法，其特征在于在真空或正压条件下，将可以控制升降的金属自耗电极垂直放置在感应圈中，在高频或中频电流作用下，电极端部迅速被感应加热至电极熔点，逐渐熔化形成熔滴，落入下面旋转的钢锭模内重新凝固。3.根据权利要求1或2所述的制取等轴细晶锭的方法，其特征在于在重熔开始前，通过电极升降机构使自耗电极向下移动，以50～100毫米/分穿过感应圈，感应圈送入20～40瓩的功率，直至自耗电极距锭模底部为5～10毫米距离，再将自耗电极以100～200毫米/分的速度向上移动，直至回复到重熔前的位置，进行电极预热。4.根据权利要求1或2所述的制取等轴细晶锭的方法，其特征在于重熔材料为异形电极，规格为350～450×30～40×8～15毫米，安装在电极升降机构上，电极与感应圈间隙为2～4毫米，电极宽边长度方向与模壁间隙为3～5毫米，炉内真空度为2×10-3～5×10-4毫米汞柱。全文摘要本发明提供了一种真空感应重熔制取等轴细晶锭的方法，其特征在于在真空或正压条件下，将可以控制升降的金属自耗电极垂直放置在感应圈中，在高频或中频电流作用下，逐渐熔化，形成熔滴，落入下面旋转的钢锭模内重新凝固。本发明的优点在于合金成分均匀，晶粒细小，性能稳定。实现了合金强度和塑性的良好配合，提高了合金低周疲劳性能。同时具有设备简单，工艺操作方便，成本低廉等优点。文档编号B22D27/08GK1045277SQ8910080公开日1990年9月12日申请日期1989年3月1日优先权日1989年3月1日发明者王惠,傅杰,陈国良,高良,赵文祥,白震亚,陈崇禧,徐高阳申请人:北京科技大学