本發(fā)明涉及鈷基高溫合金冶煉領(lǐng)域，特別涉及一種鈷基高溫合金的電渣重熔渣系。
背景技術(shù)：
：鈷基高溫合金是含鈷量40～65％的奧氏體高溫合金。在730～1100℃條件下具有一定的高溫強(qiáng)度、良好的抗熱腐蝕和抗氧化能力，特別是在1000℃以上顯示出比其他高溫下優(yōu)異的抗熱腐蝕性能。適于制作航空噴氣發(fā)動機(jī)、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、艦船燃?xì)廨啓C(jī)的導(dǎo)向葉片和噴嘴導(dǎo)葉以及柴油機(jī)噴嘴等。鈷基高溫合金中含有稀土元素的如GH188合金，該合金中具有的微量稀土元素La，能提高合金的成形等工藝性能，且改善合金氧化皮的致密性、連續(xù)性、穩(wěn)定性及粘附力，從而提高GH188合金的高溫抗氧化性能，此外，微量元素La還可以提高GH188合金的高溫持久性能。目前高溫合金電渣重熔廣泛使用的渣系是CaF2-CaO-Al2O3三元渣系、CaF2-CaO-Al2O3四元渣系及CaF2-CaO-A12O3-MgO-SiO2五元渣系，這些渣系中均有一定量的CaO。渣系中加入CaO增大了渣系的堿度，能提高脫硫效率，并降低渣的電導(dǎo)率。但是CaO吸水性強(qiáng)，熔煉過程中易帶入氧。采用上述渣系熔煉加工GH188合金時，一般是先將稀土金屬La加入電極棒中或?qū)⑾⊥两饘貺a涂在電極棒上，電渣重熔過程中稀土元素La在感應(yīng)電極棒溶滴形成過程的合金溶滴/渣界面、溶滴形成后在渣液中過濾期間的合金溶滴/渣界面、以及鋼液溶池與渣液的鋼液/渣界面發(fā)生燒損，燒損率達(dá)到90％以上，使電渣鋼中稀土元素含量甚微，發(fā)揮不出稀土元素對鋼材性能的良好作用，造成GH188合金中稀土元素La的成分難以精確控制，而且還容易造成合金中成分波動、分布不均的問題。此外，由于渣系中氧含量增加，還造成氧化物夾雜物數(shù)量增多，影響合金的整體性能。因此，如何控制電渣重熔過程中渣系的氧含量、降低稀土元素La的燒損量是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種鈷基高溫合金的電渣重熔渣系，使用該渣系電渣重熔制備的鈷基高溫合金中的氧含量低、非金屬夾雜物少，稀土元素La的燒損率大幅下降，制備的鈷基高溫合金各成分均勻、稀土元素含量精確，有效保證了鈷基高溫合金的高溫抗氧化、高溫持久等性能。本發(fā)明的技術(shù)方案是：鈷基高溫合金的電渣重熔渣系，該渣系各組分的重量百分比為：上述鈷基高溫合金的電渣重熔渣系各組分的優(yōu)選重量百分比為：上述雜質(zhì)包含SiO2、MnO、TiO2、CaO、FeO，其中SiO2≤0.5％，MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，F(xiàn)eO≤0.3％。本發(fā)明提供的電渣重熔渣系，組分MgO在渣池表面形成一層半凝固膜，防止渣池吸氧，并防止渣系中變價氧化物向金屬熔池內(nèi)傳遞供氧，使冷卻得到的重熔電渣鋼錠氧含量降低。組分MgO形成的半凝固膜隔絕大氣中的氧后，易氧化元素(如稀土元素La)的燒損率大幅度降低，提高了重熔電渣鋼錠各成分的均勻性，電渣重熔過程中降低氧化夾雜物的效果明顯，組分MgO形成的半凝固膜還可減少渣系表面向大氣輻射的熱損失，提高電能利用率。若渣系中組分MgO含量過低則無法實(shí)現(xiàn)上述有益效果，若渣系中組分MgO含量過高會使熔渣的粘度升高，導(dǎo)致脫硫效果差等問題。故，鈷基高溫合金電渣重熔體系中組分MgO含量控制在10％以內(nèi)。本發(fā)明提供的電渣重熔渣系的組分La2O3，可改善重熔電渣鋼錠的表面質(zhì)量，自耗電極棒熔融形成的合金液滴穿過渣池的過程中，部分La2O3被還原成La進(jìn)入合金液滴中，還可補(bǔ)充稀土元素La燒損造成的損失量，使稀土元素La在重熔電渣鋼錠中的含量穩(wěn)定，保證重熔電渣鋼錠的高溫抗氧化性能和高溫持久性能。若渣系中組分La2O3含量過低則無法實(shí)現(xiàn)上述有益效果，若渣系中組分La2O3含量過高會影響重熔電渣鋼錠的電導(dǎo)率及熔點(diǎn)，從而導(dǎo)致重熔效率低及成分偏析等問題。故，鈷基高溫合金電渣重熔體系中組分La2O3含量控制在8％以內(nèi)。相對于傳統(tǒng)渣系(如CaF2-CaO-Al2O3三元渣系、CaF2-CaO-Al2O3四元渣系及CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2五元渣系)，本發(fā)明提供的電渣重熔渣系具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)本發(fā)明提供的電渣重熔渣系不含有CaO組分，避免了傳統(tǒng)渣系易吸水、帶氧的缺陷，能有效降低重熔電渣鋼錠中氧元素的含量，保證重熔電渣鋼錠的表面質(zhì)量良好。2)采用本發(fā)明的渣系熔煉鈷基高溫合金過程中，合金中稀土元素的燒損率顯著下降，使合金中的稀土元素成分及含量得到有效控制，提高合金的高溫持久性能。3)采用本發(fā)明的渣系熔煉制得的重熔電渣鋼錠中各成分均勻性良好，增強(qiáng)合金的高溫抗氧化等性能。本發(fā)明所用CaF2、Al2O3、MgO、La2O3均為純度為99.5％的市售產(chǎn)品。具體實(shí)施方式實(shí)施例11)自熔電極棒的制備取表1各組分，總重31kg，采用真空感應(yīng)熔煉并澆注制備成φ100mm的GH188鈷基高溫合金鋼錠自熔電極棒。表1GH188高溫合金的成分配比表wt％CSiMnLaCrWNiCo0.0990.360.770.2122.2114.6622.27余量2)配置電渣重熔渣系稱取CaF24.02kg、Al2O31.02kg、MgO0.6kg、La2O30.36kg，其中雜質(zhì)總量小于1.5％，雜質(zhì)為不可避免的雜質(zhì)，包括MnO、TiO2、CaO、FeO，其中MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，F(xiàn)eO≤0.3％。配置成總重為6kg的電渣重熔渣系。3)電渣重熔將配置好的電渣重熔渣料混合均勻，在800℃條件下烘烤4小時后，用石墨電極棒化渣，至渣料熔融狀態(tài)后倒入直徑為160mm的結(jié)晶器中。采用單立柱單臂電渣爐，將真空感應(yīng)熔煉制得的GH188鈷基高溫合金鋼錠自熔電極棒插入熔融的渣料中，通電起弧，調(diào)整熔煉電壓38-43V，電流3000-3500A。自熔電極棒受電阻熱作用緩慢下降并熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料，在結(jié)晶器底部重新結(jié)晶得重熔電渣鋼錠，熔煉完畢前，熱補(bǔ)縮4次，制備得到φ160mm電渣重熔鋼錠。制備得到的電渣重熔鋼錠經(jīng)測試，氧含量為0.0016％，稀土元素La的含量為0.034％，電渣重熔鋼錠不同部位中La含量差異小于0.003％，電渣重熔鋼錠表面質(zhì)量良好。與采用傳統(tǒng)CaF2-CaO-Al2O3三元渣系及CaF2-CaO-Al2O3-MgO四元渣系制備得到的電渣重熔鋼錠相比，實(shí)施例1制備的電渣重熔鋼錠中的氧含量從0.0032％降低到為0.0016％；稀土元素La從0.0074％提高到為0.034％。實(shí)施例1制備的電渣重熔鋼錠具有更優(yōu)的高溫抗氧化性能和高溫持久性能。實(shí)施例21)自熔電極棒的制備取表2各組分，總重31kg，采用真空感應(yīng)熔煉并澆注制備成φ100mm的GH188鈷基高溫合金鋼錠自熔電極棒。表2GH188高溫合金的成分配比表wt％CSiMnLaCrWNiCo0.0990.360.770.2122.2114.6622.27余量2)配置電渣重熔渣系稱取CaF24.14kg、Al2O31.2kg、MgO0.42kg、La2O30.24kg，其中雜質(zhì)總量小于1.5％，雜質(zhì)為不可避免的雜質(zhì)，包括MnO、TiO2、CaO、FeO，其中MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，F(xiàn)eO≤0.3％。配置成總重為6kg的電渣重熔渣系。3)電渣重熔將配置好的電渣重熔渣料混合均勻，在800℃條件下烘烤4小時后，用石墨電極棒化渣，至渣料熔融狀態(tài)后倒入直徑為160mm的結(jié)晶器中。采用單立柱單臂電渣爐，將真空感應(yīng)熔煉制得的GH188鈷基高溫合金鋼錠自熔電極棒插入熔融的渣料中，通電起弧，調(diào)整熔煉電壓38-43V，電流3000-3500A。自熔電極棒受電阻熱作用緩慢下降并熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料，在結(jié)晶器底部重新結(jié)晶得重熔電渣鋼錠，熔煉完畢前，熱補(bǔ)縮4次，制備得到φ160mm電渣重熔鋼錠。制備得到的電渣重熔鋼錠經(jīng)測試，氧含量為0.0014％，稀土元素La的含量為0.038％，電渣重熔鋼錠不同部位中La含量差異小于0.004％，電渣重熔鋼錠表面質(zhì)量良好。與采用傳統(tǒng)CaF2-CaO-Al2O3三元渣系及CaF2-CaO-Al2O３-MgO四元渣系制備得到的電渣重熔鋼錠相比，實(shí)施例2制備的電渣重熔鋼錠中的氧含量從0.0031％降低到為0.0014％；稀土元素La從0.0067％提高到為0.038％。實(shí)施例2制備的電渣重熔鋼錠具有更優(yōu)的高溫抗氧化性能和高溫持久性能。實(shí)施例31)自熔電極棒的制備取表3各組分，總重31kg，采用真空感應(yīng)熔煉并澆注制備成φ100mm的GH188鈷基高溫合金鋼錠自熔電極棒。表3GH188高溫合金的成分配比表wt％CSiMnLaCrWNiCo0.0990.360.770.2122.2114.6622.27余量2)配置電渣重熔渣系稱取CaF24.2kg、Al2O31.08kg、MgO0.54kg、La2O30.18kg，其中雜質(zhì)總量小于1.5％，雜質(zhì)為不可避免的雜質(zhì)，包括MnO、TiO2、CaO、FeO，其中MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，F(xiàn)e0≤0.3％。配置成總重為6kg的電渣重熔渣系。3)電渣重熔將配置好的電渣重熔渣料混合均勻，在800℃條件下烘烤4小時后，用石墨電極棒化渣，至渣料熔融狀態(tài)后倒入直徑為160mm的結(jié)晶器中。采用單立柱單臂電渣爐，將真空感應(yīng)熔煉制得的GH188鈷基高溫合金鋼錠自熔電極棒插入熔融的渣料中，通電起弧，調(diào)整熔煉電壓38-43V，電流3000-3500A。自熔電極棒受電阻熱作用緩慢下降并熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料，在結(jié)晶器底部重新結(jié)晶得重熔電渣鋼錠，熔煉完畢前，熱補(bǔ)縮4次，制備得到φ160mm電渣重熔鋼錠。制備得到的電渣重熔鋼錠經(jīng)測試，氧含量為0.0015％，稀土元素La的含量為0.036％，電渣重熔鋼錠不同部位中La含量差異小于0.004％，電渣重熔鋼錠表面質(zhì)量良好。與采用傳統(tǒng)CaF2-CaO-Al2O3三元渣系及CaF2-CaO-Al2O3-MgO四元渣系制備得到的電渣重熔鋼錠相比，實(shí)施例3制備的電渣重熔鋼錠中的氧含量從0.0033％降低到為0.0015％；稀土元素La從0.0065％提高到為0.036％。實(shí)施例3制備的電渣重熔鋼錠具有更優(yōu)的高溫抗氧化性能和高溫持久性能。當(dāng)前第1頁1 2 3