[发明专利]一种电渣重熔高Ti低Al型高温合金用渣系及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于电渣重熔所需渣系技术领域，特别涉及一种电渣重熔高Ti低Al型高温合金用渣系。

背景技术

高温合金是指在600℃-1500℃的温度和一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，已成为燃气涡轮发动机等热端部件不可替代的关键材料。但在其通过电渣重熔工艺进行制造时，高温合金自身所含Al、Ti等活泼元素容易被所使用的重熔渣系中SiO₂等不稳定氧化物所氧化。对于高Ti低Al型高温合金而言，要求合金中Al元素含量相对较低，因此限制了此种高温合金电渣重熔过程中脱氧剂Al的加入量，从而造成渣中氧化物对合金中Ti的烧损量难以控制；目前常用70％CaF₂+30％A1₂O₃和60％CaF₂+20％A1₂O₃+20％CaO等电渣重熔渣系，然而在利用其进行电渣重熔工艺制造高Ti低Al型高温合金时，易使Ti、Al沿锭身分布不均匀，而且Ti的烧损量较大，不利于电渣重熔过程的成分控制及降低成本；而且由于渣系熔点偏高，铸锭易出现渣沟、腰带缺陷、波纹状表面等质量缺陷。

一般说来，电渣重熔渣系的熔点应低于合金熔点100℃～150℃，以保证铸锭成形的质量；高Ti低Al型高温合金熔点较低，电渣重熔渣系的成分及含量若不进行有效调整，铸锭表面出现渣沟、波纹状和腰带状等缺陷的现象将越发严重，钢锭成材率明显降低，钢材质量也将受到一定影响。

发明内容

针对高Ti低Al型高温合金电渣重熔现有渣系的不足，本发明提供了一种适于生产高Ti低Al型高温合金使用的电渣重熔渣系，该渣系可有效控制高Ti低Al型高温合金在电渣重熔过程中Ti的烧损量，提高Ti的回收率，并可使Ti、Al沿锭身分布均匀。同时，本发明提供的渣系熔点较低，适合电渣重熔低熔点的高Ti低Al型高温合金，并能有效减少或消除锭身表面可能出现的各类缺陷。

本发明公开一种电渣重熔高Ti低Al型高温合金用渣系，其化学成分按质量百分比计为：CaF₂：60～70％，A1₂O₃：12～18％，CaO：12～18％，MgO：3～5％，TiO₂：3～8％，其余为杂质，杂质含量不大于1％，且杂质中SiO₂占渣系总含量≤0.5％。

上述电渣重熔高Ti低Al型高温合金用渣系的熔化温度为1230～1250℃。

上述电渣重熔高Ti低Al型高温合金用渣系在1600℃温度下：其电阻率为0.25～0.31Ω·cm，粘度为0.04～0.06Pa·s。

本发明的电渣重熔高Ti低Al型高温合金用渣系的使用方法包括以下步骤：

(1)使用前，在结晶器中用含Al为5％的Fe-Al自耗电极对萤石进行精炼，从而降低萤石中SiO₂等不稳定氧化物杂质的含量，使萤石中SiO₂含量≤0.7％；

(2)采用精炼后的萤石进行配料，所用渣料的化学成分质量百分比为：CaF₂：60～70％；A1₂O₃：12～18％；CaO：12～18％；MgO：3～5％；TiO₂：3～8％；其余为杂质，杂质含量不大于1％，且杂质中SiO₂≤0.5％；

(3)将配好的渣料混合搅拌，搅拌均匀之后放入烘烤炉内加热至700℃，保温烘烤5～6h后备用；

(4)利用加料器将保温烘烤好的渣料均匀加入到电渣炉结晶器中，并通入氩气进行保护熔炼；

(5)渣料熔化后，全程采用氩气保护电渣重熔高Ti低Al型高温合金，重熔过程中采用连续加入的方式添加Al粉脱氧，Al粉的总加入量为重熔合金量的0.15％，控制重熔时电压波动<±1％，电流波动<±3.5％，熔速由下式确定：

v＝(0.7～0.8)·D，

其中，v——熔速，单位为kg/h，

D——电渣炉结晶器直径，单位为mm；

(6)电渣锭重熔结束后冷却出模，模冷时间不小于1小时，避免冷却过快产生表面裂纹。