CN109536733A

CN109536733A - 一种高温合金电渣重熔用的预熔渣

Info

Publication number: CN109536733A
Application number: CN201811525305.9A
Authority: CN
Inventors: 张建伟; 付宝全; 李南; 曹国鑫; 薛建飞; 史新波; 王玮东
Original assignee: Xi'an Juneng Superalloy Material Technology Co Ltd
Current assignee: Xi'an Juneng Superalloy Material Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2019-03-29

Abstract

一种高温合金电渣重熔用的预熔渣，按重量百分比，包括以下组分：CaF₂：50%‑60%；Al₂O₃：15%‑25%；CaO：10%‑20%；MgO：1%‑5%；TiO₂：1‑5%；ZrO₂：2%‑10%；用于提高高温合金铸锭成分均匀性，解决了电渣重熔中Zr元素含量难以控制及偏析问题；具有改善电渣锭的表面质量、不影响去除夹杂效果的特点。

Description

一种高温合金电渣重熔用的预熔渣

技术领域

本发明属于高温合金熔炼技术领域，具体涉及一种高温合金电渣重熔用的预熔渣。

背景技术

高温合金作为先进航空发动机用材料，在高温下具有优异的综合性能，是目前航空发动机中关键热端部件首选材料。为提高材料性能，高温合金中合金化元素种类多、含量高，这些较高的合金元素在电渣熔炼过程中容易出现烧损，造成铸锭成分偏析。

很多高温合金中都加入微量元素Zr用来提高晶界结合力，强化晶界。Zr化学性质较为活泼，在电渣重熔过程中容易烧损，而Zr在高温合金中含量往往较少，因此少量的元素烧损即会产生很大的影响。目前高温合金电渣熔炼针对这些活泼元素的精确控制，仍然较为困难。

电渣重熔预熔渣对合金熔炼过程中成分控制至关重要，目前常用的CaF₂:Al₂O₃:CaO预熔渣不能很好的解决高温合金熔炼过程中Zr元素烧损的问题，熔炼的电渣锭的Zr元素收得率较低且不稳定，并且铸锭头尾不同部位Zr元素含量存在明显差异。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高温合金电渣重熔用的预熔渣，用于提高高温合金铸锭成分均匀性，解决了电渣重熔中Zr元素含量难以控制及偏析问题；可以有效降低铸锭头尾成分差异；具有改善电渣锭的表面质量、不影响去除夹杂效果的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高温合金电渣重熔用的预熔渣，按重量百分比，包括以下组分：

CaF₂：50%-60%； Al₂O₃：15%-25%； CaO：10%-20%；

MgO：1%-5%； TiO₂：1-5%； ZrO₂：2%-10%。

一种高温合金电渣重熔用的预熔渣，按重量百分比，包括以下组分：

CaF₂:50%-55%； Al₂O₃:20%-25%； CaO：18%-22%；

MgO：1%-3%； TiO₂:3-5%； ZrO₂:2%-5%。

一种高温合金电渣重熔用的预熔渣，按重量百分比，还包括以下组分：杂质含量FeO≤0.2%，SiO₂≤0.8%。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明根据高温合金中往往含有微量元素Zr的特点，加入能够有效抑制Zr元素烧损的ZrO₂，从而获得Zr元素均匀性较好的高温合金铸锭，同时对其他元素烧损规律没有发生明显的影响。另外ZrO₂的加入能够降低预熔渣的熔点，改善电渣锭的表面质量。

1）本发明为镍基高温合金在电渣重熔过程中Zr元素的稳定控制提供了一种新预熔渣，可以有效降低电渣锭头尾Zr元素的含量不均匀性。为了进一步提高电渣锭头尾成分均匀性，应严格控制该预熔渣中杂质含量，控制杂质含量FeO≤0.2%，SiO₂≤0.8%。从而防止在电渣重熔过程中这些杂质氧化物与钢液中活泼元素置换，造成元素烧损。

2）本发明在现行预熔渣基础上进行成分调整，添加少量ZrO₂，便于实践，同时不影响去除夹杂效果。

本发明的预熔渣的优选成分应当根据具体高温合金成分进行选择，针对合金中Zr元素的含量不同，选择适当的ZrO₂含量，从而使得渣中Zr⁴⁺和O^2-活度保持在稳定状态，以保证自耗电极经过电渣重熔后Zr元素含量不会发生明显改变。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

GH4720Li合金的电渣重熔。

本实例为采用本发明预熔渣与对比预熔渣进行含Zr高温合金GH4720Li合金进行电渣熔炼。GH4720Li主成分如表1所示，所用电极为真空感应熔炼浇注的电极。所用预熔渣按照预定成分配置渣料，混合均匀后进行预熔处理，经过处理后降低FeO及SiO₂含量，同时降低水含量。预熔处理后的渣料进行密封保存，防止吸潮。感应电极中Zr含量为0.035（wt.%）。

实施例1的预熔渣：

CaF₂:50%，Al₂O₃:20%，CaO：20%，MgO：3%，TiO₂:3%，ZrO₂:3%，杂质：1%。

对比预熔渣：

CaF₂:50%，Al₂O₃:23%，CaO：20%，MgO：3%，TiO₂:3%，杂质：1%。

分别采用上述预熔渣进行合金熔炼，对所得的铸锭从上到下分别进行头、中、尾取样，取样均从表皮钻取屑样，具体位置为距离头部30mm、铸锭中部、距离铸锭尾部30mm，进行化学成分分析，具体分析结果如表2所示，

通过对比能够发现，采用本发明的预熔渣能够有效提升电渣锭不同部位的Zr含量的成分均匀性。

实施例2

GH4738合金的电渣重熔。

本实例为采用本发明预熔渣与对比预熔渣进行含Zr高温合金GH4738合金进行电渣熔炼。GH4738主成分如表1所示，所用电极为真空感应熔炼浇注的电极。所用预熔渣按照预定成分配置渣料，混合均匀后进行预熔处理，经过处理后降低FeO及SiO₂含量，同时降低水含量。预熔处理后的渣料进行密封保存，防止吸潮。感应电极中Zr含量为0.05（wt.%）。

实施例2预熔渣：

CaF₂:50%，Al₂O₃:20%，CaO：18%，MgO：3%，TiO₂:3%，ZrO₂:5%，杂质：1%。

对比预熔渣：

CaF₂:50%，Al₂O₃:23%，CaO：20%，MgO：3%，TiO₂:3%，杂质：1%。

实施例3

CaF₂：60%； Al₂O₃：25%； CaO：10%；MgO：1%；

TiO₂：1； ZrO₂：3%。

实施例4

CaF₂：55%； Al₂O₃：15%； CaO：15%；

MgO：2%； TiO₂：3%； ZrO₂：10%。

实施例5

CaF₂：55%； Al₂O₃：15%； CaO：15%；MgO：5%；

TiO₂：5%； ZrO₂：5%。

Claims

1.一种高温合金电渣重熔用的预熔渣，其特征在于，按重量百分比，包括以下组分：

CaF₂：50%-60%；

Al₂O₃：15%-25%；

CaO：10%-20%；

MgO：1%-5%；

TiO₂：1-5%；

ZrO₂：2%-10%。

2.根据权利要求1所述的一种高温合金电渣重熔用的预熔渣，其特征在于，按重量百分比，包括以下组分：

CaF₂:50%-55%；

Al₂O₃:20%-25%；

CaO：18%-22%；

MgO：1%-3%；

TiO₂:3-5%；

ZrO₂:2%-5%。

3.根据权利要求1所述的一种高温合金电渣重熔用的预熔渣，其特征在于，按重量百分比，还包括以下组分：杂质含量FeO≤0.2%，SiO₂≤0.8%。