本发明涉及钴基高温合金冶炼领域，特别涉及一种钴基高温合金的电渣重熔渣系。
背景技术：
：钴基高温合金是含钴量40～65％的奥氏体高温合金。在730～1100℃条件下具有一定的高温强度、良好的抗热腐蚀和抗氧化能力，特别是在1000℃以上显示出比其他高温下优异的抗热腐蚀性能。适于制作航空喷气发动机、工业燃气轮机、舰船燃气轮机的导向叶片和喷嘴导叶以及柴油机喷嘴等。钴基高温合金中含有稀土元素的如GH188合金，该合金中具有的微量稀土元素La，能提高合金的成形等工艺性能，且改善合金氧化皮的致密性、连续性、稳定性及粘附力，从而提高GH188合金的高温抗氧化性能，此外，微量元素La还可以提高GH188合金的高温持久性能。目前高温合金电渣重熔广泛使用的渣系是CaF2-CaO-Al2O3三元渣系、CaF2-CaO-Al2O3四元渣系及CaF2-CaO-A12O3-MgO-SiO2五元渣系，这些渣系中均有一定量的CaO。渣系中加入CaO增大了渣系的碱度，能提高脱硫效率，并降低渣的电导率。但是CaO吸水性强，熔炼过程中易带入氧。采用上述渣系熔炼加工GH188合金时，一般是先将稀土金属La加入电极棒中或将稀土金属La涂在电极棒上，电渣重熔过程中稀土元素La在感应电极棒溶滴形成过程的合金溶滴/渣界面、溶滴形成后在渣液中过滤期间的合金溶滴/渣界面、以及钢液溶池与渣液的钢液/渣界面发生烧损，烧损率达到90％以上，使电渣钢中稀土元素含量甚微，发挥不出稀土元素对钢材性能的良好作用，造成GH188合金中稀土元素La的成分难以精确控制，而且还容易造成合金中成分波动、分布不均的问题。此外，由于渣系中氧含量增加，还造成氧化物夹杂物数量增多，影响合金的整体性能。因此，如何控制电渣重熔过程中渣系的氧含量、降低稀土元素La的烧损量是目前本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种钴基高温合金的电渣重熔渣系，使用该渣系电渣重熔制备的钴基高温合金中的氧含量低、非金属夹杂物少，稀土元素La的烧损率大幅下降，制备的钴基高温合金各成分均匀、稀土元素含量精确，有效保证了钴基高温合金的高温抗氧化、高温持久等性能。本发明的技术方案是：钴基高温合金的电渣重熔渣系，该渣系各组分的重量百分比为：上述钴基高温合金的电渣重熔渣系各组分的优选重量百分比为：上述杂质包含SiO2、MnO、TiO2、CaO、FeO，其中SiO2≤0.5％，MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，FeO≤0.3％。本发明提供的电渣重熔渣系，组分MgO在渣池表面形成一层半凝固膜，防止渣池吸氧，并防止渣系中变价氧化物向金属熔池内传递供氧，使冷却得到的重熔电渣钢锭氧含量降低。组分MgO形成的半凝固膜隔绝大气中的氧后，易氧化元素(如稀土元素La)的烧损率大幅度降低，提高了重熔电渣钢锭各成分的均匀性，电渣重熔过程中降低氧化夹杂物的效果明显，组分MgO形成的半凝固膜还可减少渣系表面向大气辐射的热损失，提高电能利用率。若渣系中组分MgO含量过低则无法实现上述有益效果，若渣系中组分MgO含量过高会使熔渣的粘度升高，导致脱硫效果差等问题。故，钴基高温合金电渣重熔体系中组分MgO含量控制在10％以内。本发明提供的电渣重熔渣系的组分La2O3，可改善重熔电渣钢锭的表面质量，自耗电极棒熔融形成的合金液滴穿过渣池的过程中，部分La2O3被还原成La进入合金液滴中，还可补充稀土元素La烧损造成的损失量，使稀土元素La在重熔电渣钢锭中的含量稳定，保证重熔电渣钢锭的高温抗氧化性能和高温持久性能。若渣系中组分La2O3含量过低则无法实现上述有益效果，若渣系中组分La2O3含量过高会影响重熔电渣钢锭的电导率及熔点，从而导致重熔效率低及成分偏析等问题。故，钴基高温合金电渣重熔体系中组分La2O3含量控制在8％以内。相对于传统渣系(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)，本发明提供的电渣重熔渣系具有以下优点：1)本发明提供的电渣重熔渣系不含有CaO组分，避免了传统渣系易吸水、带氧的缺陷，能有效降低重熔电渣钢锭中氧元素的含量，保证重熔电渣钢锭的表面质量良好。2)采用本发明的渣系熔炼钴基高温合金过程中，合金中稀土元素的烧损率显著下降，使合金中的稀土元素成分及含量得到有效控制，提高合金的高温持久性能。3)采用本发明的渣系熔炼制得的重熔电渣钢锭中各成分均匀性良好，增强合金的高温抗氧化等性能。本发明所用CaF2、Al2O3、MgO、La2O3均为纯度为99.5％的市售产品。具体实施方式实施例11)自熔电极棒的制备取表1各组分，总重31kg，采用真空感应熔炼并浇注制备成φ100mm的GH188钴基高温合金钢锭自熔电极棒。表1GH188高温合金的成分配比表wt％CSiMnLaCrWNiCo0.0990.360.770.2122.2114.6622.27余量2)配置电渣重熔渣系称取CaF24.02kg、Al2O31.02kg、MgO0.6kg、La2O30.36kg，其中杂质总量小于1.5％，杂质为不可避免的杂质，包括MnO、TiO2、CaO、FeO，其中MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，FeO≤0.3％。配置成总重为6kg的电渣重熔渣系。3)电渣重熔将配置好的电渣重熔渣料混合均匀，在800℃条件下烘烤4小时后，用石墨电极棒化渣，至渣料熔融状态后倒入直径为160mm的结晶器中。采用单立柱单臂电渣炉，将真空感应熔炼制得的GH188钴基高温合金钢锭自熔电极棒插入熔融的渣料中，通电起弧，调整熔炼电压38-43V，电流3000-3500A。自熔电极棒受电阻热作用缓慢下降并熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料，在结晶器底部重新结晶得重熔电渣钢锭，熔炼完毕前，热补缩4次，制备得到φ160mm电渣重熔钢锭。制备得到的电渣重熔钢锭经测试，氧含量为0.0016％，稀土元素La的含量为0.034％，电渣重熔钢锭不同部位中La含量差异小于0.003％，电渣重熔钢锭表面质量良好。与采用传统CaF2-CaO-Al2O3三元渣系及CaF2-CaO-Al2O3-MgO四元渣系制备得到的电渣重熔钢锭相比，实施例1制备的电渣重熔钢锭中的氧含量从0.0032％降低到为0.0016％；稀土元素La从0.0074％提高到为0.034％。实施例1制备的电渣重熔钢锭具有更优的高温抗氧化性能和高温持久性能。实施例21)自熔电极棒的制备取表2各组分，总重31kg，采用真空感应熔炼并浇注制备成φ100mm的GH188钴基高温合金钢锭自熔电极棒。表2GH188高温合金的成分配比表wt％CSiMnLaCrWNiCo0.0990.360.770.2122.2114.6622.27余量2)配置电渣重熔渣系称取CaF24.14kg、Al2O31.2kg、MgO0.42kg、La2O30.24kg，其中杂质总量小于1.5％，杂质为不可避免的杂质，包括MnO、TiO2、CaO、FeO，其中MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，FeO≤0.3％。配置成总重为6kg的电渣重熔渣系。3)电渣重熔将配置好的电渣重熔渣料混合均匀，在800℃条件下烘烤4小时后，用石墨电极棒化渣，至渣料熔融状态后倒入直径为160mm的结晶器中。采用单立柱单臂电渣炉，将真空感应熔炼制得的GH188钴基高温合金钢锭自熔电极棒插入熔融的渣料中，通电起弧，调整熔炼电压38-43V，电流3000-3500A。自熔电极棒受电阻热作用缓慢下降并熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料，在结晶器底部重新结晶得重熔电渣钢锭，熔炼完毕前，热补缩4次，制备得到φ160mm电渣重熔钢锭。制备得到的电渣重熔钢锭经测试，氧含量为0.0014％，稀土元素La的含量为0.038％，电渣重熔钢锭不同部位中La含量差异小于0.004％，电渣重熔钢锭表面质量良好。与采用传统CaF2-CaO-Al2O3三元渣系及CaF2-CaO-Al2O３-MgO四元渣系制备得到的电渣重熔钢锭相比，实施例2制备的电渣重熔钢锭中的氧含量从0.0031％降低到为0.0014％；稀土元素La从0.0067％提高到为0.038％。实施例2制备的电渣重熔钢锭具有更优的高温抗氧化性能和高温持久性能。实施例31)自熔电极棒的制备取表3各组分，总重31kg，采用真空感应熔炼并浇注制备成φ100mm的GH188钴基高温合金钢锭自熔电极棒。表3GH188高温合金的成分配比表wt％CSiMnLaCrWNiCo0.0990.360.770.2122.2114.6622.27余量2)配置电渣重熔渣系称取CaF24.2kg、Al2O31.08kg、MgO0.54kg、La2O30.18kg，其中杂质总量小于1.5％，杂质为不可避免的杂质，包括MnO、TiO2、CaO、FeO，其中MnO≤0.2％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.1％，Fe0≤0.3％。配置成总重为6kg的电渣重熔渣系。3)电渣重熔将配置好的电渣重熔渣料混合均匀，在800℃条件下烘烤4小时后，用石墨电极棒化渣，至渣料熔融状态后倒入直径为160mm的结晶器中。采用单立柱单臂电渣炉，将真空感应熔炼制得的GH188钴基高温合金钢锭自熔电极棒插入熔融的渣料中，通电起弧，调整熔炼电压38-43V，电流3000-3500A。自熔电极棒受电阻热作用缓慢下降并熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料，在结晶器底部重新结晶得重熔电渣钢锭，熔炼完毕前，热补缩4次，制备得到φ160mm电渣重熔钢锭。制备得到的电渣重熔钢锭经测试，氧含量为0.0015％，稀土元素La的含量为0.036％，电渣重熔钢锭不同部位中La含量差异小于0.004％，电渣重熔钢锭表面质量良好。与采用传统CaF2-CaO-Al2O3三元渣系及CaF2-CaO-Al2O3-MgO四元渣系制备得到的电渣重熔钢锭相比，实施例3制备的电渣重熔钢锭中的氧含量从0.0033％降低到为0.0015％；稀土元素La从0.0065％提高到为0.036％。实施例3制备的电渣重熔钢锭具有更优的高温抗氧化性能和高温持久性能。当前第1页1 2 3