CN111979439A - 一种含Cs2O的电渣炉用精炼渣 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含Cs2O的电渣炉用精炼渣，按质量分数计，包括以下组分：CaF244%~54%、Al2O318%~24%、CaO 16%~24%、TiO21%~4%、MgO 0～6%和Cs2O 0～5%。本发明通过添加Cs2O，配置一种新的化学成分配比的电渣炉精炼渣，其对钢水中夹杂物吸附、脱除的能力显著增强，在工业试验中GH4738高温合金使用该渣系精炼后，夹杂物数量显著减少，得到纯净度极高的GH4738高温合金，成品GH4738高温合金在检测和使用过程中拉伸性能明显增强。

Description

一种含Cs2O的电渣炉用精炼渣
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种含Cs2O的电渣炉用精炼渣。
背景技术
GH4738合金在760℃以下具有高的抗拉强度和持久强度，在870℃以下具有良好的抗氧化性能，特别适用于制造航空发动机和动力机械中的涡轮盘及涡轮叶片，还可以用来作为非转动的高温结构(如机匣、环形件)和紧固件等。GH4738的优点是具有良好的强韧化匹配，即在保持高强度的同时又具有足够的韧性，特别是高温持久塑性，在使用性能上表现出较低的裂纹扩展速率，但是在GH4738合金生产的过程中会引入各种夹杂物，这些夹杂物会影响GH4738合金的各项力学性能，而且夹杂物还容易成为疲劳裂纹扩展源，加速合金中裂纹的扩展。
电渣炉作为冶炼GH4738合金中重要的一环，它的主要任务是：①吸附钢中夹杂物；②改善钢液的纯净度；③脱硫、脱氧；④改善铸锭表面质量；⑤提高合金机械性能。随着航空航天业的快速发展，航空发动机推重比不断增大、涡轮进口温度不断提高，对优质GH4738高温合金的综合性能提出了更高的要求。但是现有的电渣炉精炼渣系配方较为单一，已经难以满足GH4738高温合金生产的需要，国内钢厂生产试验表明，使用传统的精炼渣冶炼的GH4738高温合金中仍存在夹杂物尺寸较大，数量偏多的问题，严重影响GH4738高温合金性能。
发明内容
本发明的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种含Cs2O的电渣炉用精炼渣，对GH4738高温合金中夹杂物吸附能力强，熔化性能、气泡性能、粘度、碱度等均能满足GH4738高温合金生产要求。本发明采用的技术方案是：
一种含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其中：按质量分数计，包括以下组分：CaF244％～54％、Al2O3 18％～24％、CaO 16％～24％、TiO2 1％～4％和MgO0～6％。
优选的是，所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其中：所述精炼渣还包括Cs2O 0～5％。
优选的是，所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其中：所述CaF2的质量分数为44％～52％。
优选的是，所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其中：所述精炼渣中Al2O3的质量分数为18％～22％。
优选的是，所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其中：精炼渣中CaO的质量分数为16％～22％。
优选的是，所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其中：精炼渣中TiO2的质量分数为2％～3％。
优选的是，所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其中：精炼渣中MgO的质量分数为0～5％。
本发明的优点：
(1)本发明含Cs2O的电渣炉用精炼渣，粘度提高，显著改善了电渣炉精炼渣吸附夹杂物的能力，GH4738高温合金中尺寸在5μm以上的夹杂物数量大大减少；含Cs2O的电渣炉用精炼渣的熔点、发泡性能、粘度、碱度等性能都处于电渣炉精炼生产要求的范围，各项性能达到了最佳的配合，可以满足GH4738高温合金生产需要。
(2)本发明通过添加Cs2O，配置一种新的化学成分配比的电渣炉精炼渣，其对钢水中夹杂物吸附、脱除的能力显著增强，在工业试验中GH4738高温合金使用该渣系精炼后，夹杂物数量显著减少，得到纯净度极高的GH4738高温合金，成品GH4738高温合金在检测和使用过程中拉伸性能明显增强。
附图说明
图1为本发明实施例1的精炼渣和GH4738高温合金电渣精炼后的夹杂物形貌。
图2为本发明实施例4的精炼渣和GH4738高温合金电渣精炼后的夹杂物形貌。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例：
本实验中所选钢种为GH4738高温合金，具体目标成分如表1所示：
表1 GH4738高温合金成分(wt％)
Figure BDA0002643556530000021
一种含Cs2O的电渣炉用精炼渣使用过程包括以下步骤：
GH4738高温合金冶炼用电渣炉精炼渣，按质量百分比计，按不同成分组合为多个成分配方如表2的实施例1～实施例6，计算所需原材料的质量，再将上述原材料在矿热炉中熔化均匀，出炉后自然冷却，破碎加工装袋，得到不同比例的精炼渣，实施例1～实施例6的精炼渣如表2所示：
表2
Figure BDA0002643556530000022
Figure BDA0002643556530000031
将GH4738高温合金和实施例1～6的各个精炼渣进行GH4738高温合金的电渣精炼，GH4738高温合金精炼后的测试结果如表3所示：
表3 GH4738高温合金的成分(wt％)
实施例 C Cr Co Mo Al Ti B Zr O S
1 0.031 19.06 13.55 4.26 1.41 3.07 0.0070 0.05 10 13
2 0.032 19.21 13.68 4.30 1.44 3.11 0.0069 0.05 8 10
3 0.030 19.12 13.39 4.18 1.42 3.12 0.0064 0.04 9 11
4 0.032 19.27 13.54 4.25 1.46 3.08 0.0066 0.05 6 10
5 0.032 19.08 13.63 4.33 1.42 3.14 0.0071 0.05 7 11
6 0.029 19.16 13.57 4.21 1.40 3.09 0.0073 0.05 8 11
通过实施例1～实施例6的电渣精炼制备的GH4738高温合金中夹杂物主要为Ti(C,N)-MoS复合夹杂物、Ti(C,N)、SiC以及少量Al2O3和MgO夹杂物，通过金相及扫描电镜分析，在放大500倍的情况下统计50个视场，各尺寸范围内的夹杂物数量分布情况如表4所示，从表4可以看出，电渣精炼渣中添加Cs2O之后，GH4738高温合金中尺寸在5μm以上的夹杂物数量先减少后增大。
表4 GH4738高温合金中夹杂物数量和尺寸分布情况
Figure BDA0002643556530000032
实施例1的电渣精炼渣中含0.00wt％的Cs2O，实施例4的电渣精炼渣中含3.00wt％的Cs2O，将实施例1和实施例4的电渣精炼渣精炼后的GH4738高温合金制成试样，进行室温及高温拉伸试验，其拉伸性能如表5所示，从表5可以看出，与空白对照组实施例1相比，实施例4电渣精炼渣中添加3.00wt％Cs2O处理后，GH4738高温合金的拉伸性能明显升高。
表5 GH4738高温合金拉伸性能情况
Figure BDA0002643556530000033
本发明含Cs2O的电渣炉用精炼渣的粘度提高，显著改善了电渣炉精炼渣吸附夹杂物的能力，GH4738高温合金中尺寸在5μm以上的夹杂物数量大大减少；含Cs2O的电渣炉用精炼渣的熔点、发泡性能、粘度、碱度等性能都处于电渣炉精炼生产要求的范围，各项性能达到了最佳的配合，可以满足GH4738高温合金生产需要。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1. 一种含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其特征在于：按质量分数计，包括以下组分：CaF2 44% ~ 54% 、Al2O3 18% ~ 24% 、CaO 16% ~ 24%、TiO2 1% ~ 4%和MgO 0～6%。
2.根据权利要求1所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其特征在于：所述精炼渣还包括Cs2O 0～5%。
3.根据权利要求1所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其特征在于：所述CaF2的质量分数为44% ~ 52%。
4.根据权利要求1所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其特征在于：所述精炼渣中Al2O3的质量分数为18% ~ 22%。
5.根据权利要求1所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其特征在于：精炼渣中CaO的质量分数为16% ~ 22%。
6.根据权利要求1所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其特征在于：精炼渣中TiO2的质量分数为2% ~ 3%。
7.根据权利要求1所述的含Cs2O的电渣炉用精炼渣，其特征在于：精炼渣中MgO的质量分数为 0～5%。
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