專利名稱：：真空感應重熔制取等軸細晶錠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明提供了一種真空感應重熔制取等軸細晶錠的方法。目前制取等軸細晶錠的方法有真空電弧雙電極重熔法(亦稱作VADER法)，該方法的重熔熱源是利用兩個自耗電極之間放電產(chǎn)生電弧發(fā)出的熱量，如美國專利US4261412。還有電子束連續(xù)流熔煉法，熔煉熱源來自電子束加熱，由西德LEYBOLD-HERAEVS公司發(fā)明，見H·Stepnon，J·HeimerlandR·Schumann，用200KW帶微機控制的試生產(chǎn)設(shè)備電子束重熔小直徑鎳基高溫合金錠，關(guān)于特殊金屬熔煉及加工的真空冶金會議論文集。(6月11-12日1984年，匹茲堡，賓夕伐尼亞州，美國，P137)。本發(fā)明的目的在于提供一種采用真空感應重熔法(以下簡稱VIR法)制取等軸細晶錠的方法，平均晶粒尺寸小于1毫米，重熔熱源取自中、高頻電源的感應熱。本發(fā)明是采用真空感應重熔法制取等軸細晶錠。在真空或正壓條件下，將可以控制升降的金屬自耗電極垂直放置在感應圈中，在高頻或中頻電流作用下，電極端部迅速被感應加熱至電極熔點，逐漸熔化形成熔滴，落入下面旋轉(zhuǎn)的鋼錠模內(nèi)重新凝固，得到純凈的、均勻的具有細小等軸晶組織的鑄錠。其工藝包括電極預熱和重熔兩部分。電極預熱被加熱材料中電流的集膚效應是感應加熱方法的一個顯著特點，電源頻率越高這種集膚現(xiàn)象越顯著，被加熱材料中受熱的表面層就越薄，因此在VIR過程中自耗電極必須預熱，即在重熔開始前，通過電極升降機構(gòu)，使自耗電極向下移動，以50～100毫米/分的速度緩慢穿過感應圈，同時，通過感應圈送入20～40瓩的較低功率，直至自耗電極降到距鋼錠模底5～10毫米為止，再將自耗電極以100～200毫米/分的較快速度自下而上移動，繼續(xù)供給20～40瓩的較低功率，最后使自耗電極回復到重熔前的原始位置。預熱期間，自耗電極表層感應電流產(chǎn)生的熱量可以有效地傳入自耗電極心部，這就保證了重熔時自耗電極表層和芯部可以同步熔化。采用中頻電源加熱，同樣存在電流集膚效應，雖然在程度上有所緩和，但隨著VIR規(guī)模的擴大，自耗電極尺寸的增加，電極預熱也是必要的。重熔過程打開爐門，將規(guī)格為350～450×30～40×8～15(毫米)的干凈異形電極安裝在電極升降機構(gòu)上，在旋轉(zhuǎn)底盤上放上錠模，并調(diào)整錠模旋轉(zhuǎn)機構(gòu)使之處于正常工作狀態(tài)，開動電極升降機構(gòu)調(diào)整自耗電極、感應圈和鋼錠模的相對位置，使電極在升降過程中與感應圈之間間隙保持2～4毫米，電極寬邊長度方向上與模壁間隙保持3～5毫米。關(guān)上真空室門，抽真空，真空度達到2×10-3～5×10-4毫米汞柱時，高頻電源以20～40瓩低功率供電進行電極預熱。正壓重熔時，需待爐內(nèi)真空度達到要求后，封閉爐體，通氬氣至0.5～3大氣壓，再進行電極預熱。啟動錠模旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，調(diào)整轉(zhuǎn)速到60～180轉(zhuǎn)/分，高頻電源以50～90瓩高功率供電，進行自耗電極重熔，保證連續(xù)熔化，熔滴散布快速滴落，直至重熔結(jié)束，切斷電源，破空取錠。本發(fā)明的優(yōu)點在于使制得的等軸細晶錠組織消除了宏觀偏析，使合金成份均勻，性能穩(wěn)定。由于晶粒細小，變形抗力較小，提高了合金熱加工性能，由于組織均勻，有利于實現(xiàn)合金強度和塑性的良好配合，能使夾雜物細化和均勻分布，提高合金低周疲勞性能。本發(fā)明由于采取電極預熱的工藝措施，使等軸細晶錠表面質(zhì)量好，鋼錠致密度高。本發(fā)明尚可采取正壓重熔，有利于制取含易揮發(fā)元素合金的等軸細晶錠。本發(fā)明還有設(shè)備簡單，操作方便，成本低廉等優(yōu)點。下面結(jié)合附圖，對我發(fā)明進一步說明。圖1為本發(fā)明重熔設(shè)備示意圖?！?〕為高頻感應加熱裝置，〔2〕為真空室。一切重熔工作都在真空室內(nèi)進行，真空室用雙層不銹鋼板焊接而成，內(nèi)通冷卻水。真空室有活動啟閉密封門及鎖緊裝置，以實現(xiàn)真空或正壓重熔。真空室一側(cè)接真空機組〔10〕，另一側(cè)采用真空密封結(jié)構(gòu)將重熔用感應圈〔5〕與高頻電源〔1〕相接。爐體部分還設(shè)置電極升降裝置〔3〕和錠模旋轉(zhuǎn)裝置〔9〕。此外還有觀察窗、真空測量裝置及測溫裝置等。感應圈〔5〕的形狀、圈數(shù)與金屬自耗電極〔4〕尺寸的匹配，對重熔過程有很大影響。為保證重熔合金液滴〔6〕均勻的散布在旋轉(zhuǎn)的錠模〔8〕中的各個部位得到等軸細晶鋼錠〔7〕，感應圈形狀應當做成異形的，而感應圈圈數(shù)則應與電源設(shè)備、重熔合金材質(zhì)等相匹配。重熔電極的形狀要與感應圈形狀相應，使用異形感應圈，自耗電極要做成異形電極。異形電極在重熔時，熔滴不僅可以從電極中部落下，而且在長邊的端部也能落下，這就加大了熔滴在鋼錠模中的滴落范圍。為保證重熔工作正常進行及足夠高的電效率，電極與感應圈之間的間隙應保持在2～4毫米。感應圈在爐體內(nèi)的安裝位置至鋼錠模底部要有250～350毫米的距離，以保證電極有足夠的預熱長度，使重熔正常、快速進行。感應圈位置越高，在強磁場作用下，重熔液滴下落時偏離錠模中心越遠，這也有利于鋼錠的成型。實施例實驗中工藝參數(shù)見表1。表1VIR法重熔GH36合金的最佳工藝參數(shù)</tables>權(quán)利要求1.一種制取等軸細晶錠的方法，其特征在于采用真空感應重熔法制取等軸細晶錠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取等軸細晶錠的方法，其特征在于在真空或正壓條件下，將可以控制升降的金屬自耗電極垂直放置在感應圈中，在高頻或中頻電流作用下，電極端部迅速被感應加熱至電極熔點，逐漸熔化形成熔滴，落入下面旋轉(zhuǎn)的鋼錠模內(nèi)重新凝固。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制取等軸細晶錠的方法，其特征在于在重熔開始前，通過電極升降機構(gòu)使自耗電極向下移動，以50～100毫米/分穿過感應圈，感應圈送入20～40瓩的功率，直至自耗電極距錠模底部為5～10毫米距離，再將自耗電極以100～200毫米/分的速度向上移動，直至回復到重熔前的位置，進行電極預熱。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制取等軸細晶錠的方法，其特征在于重熔材料為異形電極，規(guī)格為350～450×30～40×8～15毫米，安裝在電極升降機構(gòu)上，電極與感應圈間隙為2～4毫米，電極寬邊長度方向與模壁間隙為3～5毫米，爐內(nèi)真空度為2×10-3～5×10-4毫米汞柱。全文摘要本發(fā)明提供了一種真空感應重熔制取等軸細晶錠的方法，其特征在于在真空或正壓條件下，將可以控制升降的金屬自耗電極垂直放置在感應圈中，在高頻或中頻電流作用下，逐漸熔化，形成熔滴，落入下面旋轉(zhuǎn)的鋼錠模內(nèi)重新凝固。本發(fā)明的優(yōu)點在于合金成分均勻，晶粒細小，性能穩(wěn)定。實現(xiàn)了合金強度和塑性的良好配合，提高了合金低周疲勞性能。同時具有設(shè)備簡單，工藝操作方便，成本低廉等優(yōu)點。文檔編號B22D27/08GK1045277SQ8910080公開日1990年9月12日申請日期1989年3月1日優(yōu)先權(quán)日1989年3月1日發(fā)明者王惠,傅杰,陳國良,高良,趙文祥,白震亞,陳崇禧,徐高陽申請人:北京科技大學