本發明涉及鎳基高溫合金冶煉領域，特別涉及一種鎳基高溫合金電渣重熔渣系。
背景技術：
：鎳基高溫合金是以鎳為基體(含量一般大于50％)在650～1000℃范圍內具有較高的強度和良好的抗氧化、抗燃氣腐蝕能力的高溫合金。電渣重熔是利用電流通過熔渣時產生的電阻熱作為熱源進行熔煉的方法。電渣重熔工藝可提純金屬并獲得潔凈組織均勻致密的電渣重熔鋼錠。經電渣重熔的合金，純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、合金錠表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學成分均勻。電渣重熔渣系的選擇及組分配比是影響電渣重熔質量的主要因素。目前用于電渣重熔鎳基高溫合金廣泛使用的渣系是CaF2-Al2O3渣系，其配比組成是CaF2：70％+Al2O3：30％。這種電渣重熔渣系具有如下缺陷：1.各成分不在低熔共晶點上，熔點偏高；2.渣系的電導率高，重熔電耗高；3.經電渣重熔的鋼錠中夾雜物以脆性鋁酸鹽及剛玉為主，影響電渣重熔鋼錠的塑性和韌性等性能。為了克服上述CaF2-Al2O3渣系的缺陷，人們開發了CaF2-CaO-Al2O3三元渣系，用CaO取代一定量的CaF2和Al2O3。加入的CaO增大渣系的堿度，能提高渣系的脫硫效率，在CaO加入量為40％情況下，脫硫率最高可達到85％，且降低渣系的電導率，重熔電耗較低。但這類CaF2-CaO-Al2O3三元渣系具有以下不足：1.由于加入的CaO吸水性強，熔煉過程中易帶入氫、氧元素，使電渣重熔的鋼錠中氧化物夾雜物數量增多，影響合金性能。2.含CaO的電渣重熔渣系透氣性強，導致重熔過程中液滴中的易氧化元素被燒損，難以精確控制合金成分。3.含CaO的電渣重熔渣系由于吸水性強且透氣性好，容易引起電渣重熔的鋼錠產生氣孔缺陷，影響鋼錠質量及后續的加工性能。因此，如何配置一種用于鎳基高溫合金的電渣重熔渣系，使經電渣重熔的合金純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學成分均勻，是本領域技術人員亟待解決的問題。技術實現要素：本發明的目的是提供一種鎳基高溫合金電渣重熔渣系，該渣系不含CaO，使用這種渣系對鎳基高溫合金進行電渣重熔時，重熔得到的鋼錠氧含量低、非金屬夾雜物少，能有效提高電渣重熔鋼錠表面及內部質量，增強電渣重熔鋼錠后續的可加工性能。本發明的技術方案是：一種鎳基高溫合金電渣重熔渣系，該渣系各組分的重量百分比為：上述鎳基高溫合金電渣重熔渣系各組分的優選重量百分比為：所述雜質包含MnO、TiO2、CaO、FeO，其中MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，FeO≤0.3％。本發明提供的鎳基高溫合金電渣重熔渣系中含有組分MgO，組分MgO在渣池表面形成一層半凝固膜，將渣池與外界空氣隔開，防止渣池吸氧，避免渣系中變價氧化物向金屬熔池內傳遞供氧，使冷卻得到的重熔電渣鋼錠中氧、氫、氮含量降低。此外，組分MgO形成的半凝固膜還可減少渣系向大氣輻射的熱損失，提高電能利用率。若渣系中組分MgO含量過低無法實現上述有益效果，若渣系中組分MgO含量過高，會導致熔渣的粘度升高，從而導致脫硫效果差等問題。故，通常將組分MgO含量控制在15％以內。本發明提供的鎳基高溫合金電渣重熔渣系中具有組分SiO2，組分SiO2降低渣系的熔點，提高渣系的高溫塑性，使重熔電渣鋼錠的表面光潔，組分SiO2還能降低渣的電導率，降低電能消耗。此外，組分SiO2可降低氫或水在渣池中的滲透性，防止重熔電渣鋼錠因氫含量升高而生成白點，組分SiO2還改變重熔電渣鋼錠中夾雜物的形態，由鋁酸鹽夾雜變為硅酸鹽夾雜，使重熔電渣鋼錠易于加工變形，增強電渣重熔鋼錠后續的可加工性能。但過高含量的SiO2會導致產生2CaF2+SiO2＝2CaO2+SiF4↑反應，造成渣系中CaF2的揮發損失，另外，SiO2含量過高還將使重熔電渣鋼錠中SiO2含量增加。故，通常將組分SiO2含量控制在5％以內。相對于其它渣系(如CaF2-Al2O3渣系、CaF2-CaO-Al2O3三元渣系)，本發明提供的電渣重熔渣系具有以下優點：1)本發明電渣重熔渣系中不含CaO，具有較好的防吸水吸氣作用，有效降低重熔電渣鋼錠中氣體的含量，避免重熔電渣鋼錠中產生氣孔，重熔電渣鋼錠的內部組織致密，質量良好。2)本發明電渣重熔渣系重熔鎳基高溫合金時，渣池內部與外界氣體隔離，降低重熔電渣鋼錠中元素氧、氫、氮的含量，有效提高電渣重熔鋼錠表面及內部質量。3)本發明渣系電渣重熔得到的鋼錠中夾雜物以硅酸鹽為主，電渣重熔鋼錠后續的可加工性能良好。本發明所用CaF2、Al2O3、MgO、SiO2均為純度為99.5％的市售產品。說明書附圖圖1為本發明電渣重熔鋼錠的橫向低倍組織照片。具體實施方式實施例11)自熔電極棒的制備取表1各組分，總重31kg，采用真空感應熔煉并澆注制備成φ100mm的GH3536鎳基高溫合金自熔電極棒。表1GH3536高溫合金的成分配比wt％CSiMnMoCrWCoFeNi0.0980.150.178.7421.200.691.5618.43余量2)配置電渣重熔渣系稱取CaF24.20kg、Al2O30.96kg、MgO0.72kg、SiO20.12kg，其中雜質含量小于1.0％，雜質為不可避免的雜質，包括MnO、TiO2、CaO、FeO，其中MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，FeO≤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，至渣料熔融狀態后倒入直徑為160mm的結晶器中。采用單立柱單臂電渣爐，將真空感應熔煉制得的GH3536高溫合金自熔電極棒插入熔融的渣料中，通電起弧，調整熔煉電壓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，在結晶器底部重新結晶得電渣錠，熔煉完畢前，熱補縮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測試，電渣重熔鋼錠氧含量為0.0017％，電渣重熔鋼錠表面質量良好，內部組織致密。與采用傳統CaF2-CaO-Al2O3三元渣系制備得到的鋼錠相比，實施例1制備的電渣重熔鋼錠中的氧含量從0.0037％降低到為0.0017％。實施例21)自熔電極棒的制備取表2各組分，總重31kg，采用真空感應熔煉并澆注制備成φ100mm的GH3536高溫合金自熔電極棒。表2GH3536高溫合金的成分配比wt％CSiMnMoCrWCoFeNi0.0980.150.178.7421.200.691.5618.43余量2)配置電渣重熔渣系稱取CaF24.44kg、Al2O30.90kg、MgO0.6kg、SiO20.06kg，其中雜質含量小于1.0％，雜質為不可避免的雜質，包括MnO、TiO2、CaO、FeO，其中MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，FeO≤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，至渣料熔融狀態后倒入直徑為160mm的結晶器中。采用單立柱單臂電渣爐，將真空感應熔煉制得的GH3536高溫合金鋼錠自熔電極棒插入熔融的渣料中，通電起弧，調整熔煉電壓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，在結晶器底部重新結晶得電渣錠，熔煉完畢前，熱補縮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測試，電渣重熔鋼錠氧含量為0.0018％，電渣重熔鋼錠表面質量良好，內部組織致密。與采用傳統CaF2-CaO-Al2O3三元渣系制備得到的鋼錠相比，實施例2制備的電渣重熔鋼錠中的氧含量從0.0037％降低到為0.0018％。實施例31)自熔電極棒的制備取表3各組分，總重31kg，采用真空感應熔煉并澆注制備成φ100mm的GH3536高溫合金自熔電極棒。表3GH3536高溫合金的成分配比wt％CSiMnMoCrWCoFeNi0.0980.150.178.7421.200.691.5618.43余量2)配置電渣重熔渣系稱取CaF24.32kg、Al2O31.08kg、MgO0.6kg、SiO20kg，其中雜質含量小于1.0％，雜質為不可避免的雜質，包括MnO、TiO2、CaO、FeO，其中MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，FeO≤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，至渣料熔融狀態后倒入直徑為160mm的結晶器中。采用單立柱單臂電渣爐，將真空感應熔煉制得的GH3536高溫合金鋼錠自熔電極棒插入熔融的渣料中，通電起弧，調整熔煉電壓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，在結晶器底部重新結晶得電渣錠，熔煉完畢前，熱補縮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測試，電渣重熔鋼錠氧含量為0.0016％，電渣重熔鋼錠表面質量良好，內部組織致密。與采用傳統CaF2-CaO-Al2O3三元渣系制備得到的鋼錠相比，實施例3制備的電渣重熔鋼錠中的氧含量從0.0037％降低到為0.0016％。實施例1-3制備得到的電渣重熔鋼錠經測試，電渣重熔鋼錠表面質量良好，內部組織致密，如圖1所示。當前第1頁1 2 3