电渣重熔高温合金渣系对冶金质量的影响

 电渣重熔渣系的组成直接关系到高温合金的冶炼质量和表面质量。分析了高温合金电渣重熔渣系选择的基本要求和组成特点,确定了高温合金电渣重熔常用渣系的基本类型。通过研究高温合金电渣重熔渣系对冶金质量的影响可知：高碱度渣系具有较好的脱硫效果;为了降低渣料中的不稳定氧化物,应在使用前对萤石进行提纯;可以采用改变渣系组元和加入铝粉的方法,从而减少铝、钛等易氧化元素的烧损;选择低熔点渣系,可有效减少和避免含钛高温合金在电渣重熔过程中易出现的锭身表面渣沟、腰带缺陷、锭身分流眼等表面缺陷。提出的高钛低铝型高温合金电渣重熔渣系配比（质量分数）为：CaF2 65%～70%、[Al2O3]12%～15%、[CaO]12%～15%、[MgO]3%～8%、[TiO2]2%～5%。高铝低钛型高温合金电渣重熔渣系配比（质量分数）为：[CaF2]60%～65%、[A12O3]15%～20%、[CaO]15%～20%、[MgO]0～5%、[TiO2]0%～2%。     

GH4706大尺寸电渣锭铝钛烧损控制的热力学模型

摘要：为减少大型铁镍基合金锭电渣重熔过程产生的铸锭头尾Al和Ti元素分布不均现象。基于分子 离子共存理论建立了GH4706合金电渣重熔过程中Al和Ti元素烧损的热力学模型。根据理论计算分析,使用Wagner公式中一阶活度相互作用系数可以计算铁镍基合金熔液中Al和Ti元素活度。将Fe和Ni视为基体,不考虑Ni元素对合金中其他组元活度相互作用系数的影响可得到较为准确的计算结果。在五元渣系CaO MgO Al2O3 TiO2 CaF2中,控制渣中TiO2质量分数在2%~6%范围内可有效抑制合金中铝、钛元素的烧损。采用计算所得渣系成分,工业试验成功冶炼出直径为1100mm的GH4706电渣锭,且Al和Ti烧损量小于10%。     

浅析GH2132合金电渣重熔Ф550mm锭型中渣系对钛烧损的影响

GH2132合金是15Cr-25Ni-Fe为基的高Ti低Al型高温合金。用四元渣系（CaF2：Al2O3：MgO：TiO2=76：10：6：8（％））来电渣重熔D550mmGH2132合金，结果我们发现，Ti烧损特别严重；改用二元渣系（CaF2：Al2O3=70：30（％）），另外加大约5％的TiO2来重熔Ф550mm锭型。结果发现，在Ф550mm结晶器中，采用二元渣系对Ti的烧损小于四元渣系。     

电渣重熔过程中熔渣成分变化的研究

在电渣重熔过程中,熔渣的成分经常会随时间推移发生变化,熔渣成分的变化会影响电渣重熔锭元素分布的均匀性,甚至影响电渣重熔工艺的顺行.本文从含氟渣系的挥发和渣壳形成两个方面出发,论述影响电渣重熔过程中熔渣成分变化的因素以及熔渣成分变化对电渣重熔锭中Al、Ti元素烧损的影响.结果表明:CaO会降低熔渣的失重率,SiO_2和Al_2O_3会提高熔渣的失重率;渣壳的非平衡凝固引起的组分偏析,会使高熔点相Ca_4Al_6F_2O_(12)(3CaO·3Al_2O_3·CaF_2)和Ca_(12)Al_(14)F_2O_(32)(11CaO·7Al_2O_3·CaF_2)析出,致使熔渣的成分发生变化.此外,在电渣重熔Inconel 718高温合金过程中,通过理论计算,得出渣系中加入6%～10%的TiO_2能够抑制熔渣成分变化,并降低合金中Al和Ti的烧损.     

浅析GH2132合金电渣重熔Ø550mm锭型中渣系对钛烧损的影响

GH2132 合金是15Cr-25Ni-Fe为基的高Ti低Al型高温合金.用四元渣系(CaF2Al2O3MgOTiO2=761068(%))来电渣重熔ф550mm GH2132合金,结果我们发现,Ti烧损特别严重;改用二元渣系(CaF2Al2O3=7030(%)),另外加大约5%的TiO2来重熔ф550mm锭型.结果发现,在ф550mm结晶器中,采用二元渣系对Ti的烧损小于四元渣系.     

GH4706大尺寸电渣锭铝钛烧损控制的热力学模型

为减少大型铁镍基合金锭电渣重熔过程产生的铸锭头尾Al和Ti元素分布不均现象。基于分子-离子共存理论建立了GH4706合金电渣重熔过程中Al和Ti元素烧损的热力学模型。根据理论计算分析,使用Wagner公式中一阶活度相互作用系数可以计算铁镍基合金熔液中Al和Ti元素活度。将Fe和Ni视为基体,不考虑Ni元素对合金中其他组元活度相互作用系数的影响可得到较为准确的计算结果。在五元渣系CaO-MgO-Al_2O_3-TiO_2-CaF_2中,控制渣中TiO_2质量分数在2%～6%范围内可有效抑制合金中铝、钛元素的烧损。采用计算所得渣系成分,工业试验成功冶炼出直径为1 100 mm的GH4706电渣锭,且Al和Ti烧损量小于10%。     

渣成分对合金0Cr15Ni25Ti2MoAlVB电渣重熔Ti烧损率和钢锭表面质量的影响

试验分析了2．5t电渣炉使用4种成分熔渣重熔0Cr15Ni25Ti2MoAlVB合金时的Ti烧损率。试验结果表明，4种渣系中75％CaF2-15％Al2O3-10％CaO三元提纯渣Ti烧损率最低，为7．0％，并且避免了70％CaF2-30％Al2O3的二元渣系重熔钢锭表面渣沟等缺陷。     

渣成分对高温合金0Cr15Ni25Ti2MoAIVB电渣重熔Ti烧损率和钢锭表面质量的影响

试验分析了2．5t电渣炉使用4种成分熔渣重熔0Cr15Ni25Ti2MoAIVB合金时的Ti烧损率。试验结果表明，4种渣系中75％CaF2-15％Al2O3-10％CaO三元提纯渣的Ti烧损率最低，为7．0％，并且避免了70％CaF2-30％Al2O3的二元渣系重熔钢锭表面渣沟等缺陷。     

CaO-BaO-MgO-SiO_2-CaF_2渣系对硅锰合金脱硫的影响

采用高温硅钼炉和常规化学分析法对高硫含量的硅锰合金进行了系列脱硫研究,分析了CaO-BaO-MgOSiO2-CaF2渣系中MgO、CaO、BaO含量的变化对脱硫效果的影响。结果表明:当MgO的质量分数大于8%时,脱硫率会随着MgO含量的增加而升高。用(MgO+CaF2)代替CaO不利于脱硫;用(MgO+CaF2)代替质量分数为0~4%的BaO有利于渣系脱硫,但代替量过多时不利于脱硫。得到了最佳硅锰合金脱硫的渣系,wCaO/wBaO为1.25时脱硫率最高。     

合金脱硫工艺的研究

利用MgO坩埚和CaO坩埚 ,采用“真空感应 (VIM )工艺”和“真空感应 (VIM ) +电渣重熔(ESR)工艺”冶炼Inconel 718合金 ,试验结果表明CaO的脱硫效果优于MgO的 ,VIM +ESR双联工艺的脱硫效果优于VIM单联工艺的     

渣成分对高温合金0Cr15Ni25Ti2MoAlVB 电渣重熔Ti烧损率和钢锭表面质量的影响

试验分析了2.5 t电渣炉使用4种成分熔渣重熔0Cr15Ni25Ti2MoAlVB合金时的Ti烧损率。试验结果表明,4种渣系中75%CaF₂-15%Al₂O₃-10%CaO三元提纯渣的Ti烧损率最低,为7.0%,并且避免了70%CaF₂-30%Al₂O₃的二元渣系重熔钢锭表面渣沟等缺陷。     

氩气保护对电渣重熔气阀钢NCF3015铝钛烧损的影响

气阀钢NCF3015 Φ280 mm×1700 mm电极（/%:0.03～0.08C,13.5～15.5Cr,30～33.5Ni,1.7～2.1Al,2.4～2.9Ti,0.65～0.80Mo,0.65～0.80Nb,0.002～0.006B）经全同轴式惰性气体保护电渣重熔成Φ340 mm0.80 t电渣锭。在使用三元预熔渣70CaF₂-15Al₂O₃-15CaO以熔速为4 kg/min的全氩气保护条件下,试验了气阀钢NCF3015电渣过程中Al、Ti烧损的烧损量及Si的变化情况和脱S率,并阐述了机理。结果表明,Al相对Ti是主要的烧损元素,Al的平均烧损量为-0.071%,Ti的平均烧损量为-0.035%。从底部至顶部Al,Ti的烧损都逐渐减小,与常规电渣重熔烧损率相比,氩气保护对减小Al,Ti的烧损作用显著。Al、Ti的烧损导致重熔初期Si含量略增。该渣系有一定的脱硫效果,平均脱S率36.7%。     

电渣重熔过程中渣成分变化及钢中氧含量预测

利用XRF和XRD技术分析了电渣重熔过程中不同时间所取渣样的化学成分和物相结构。XRF分析得到电渣重熔过程中渣中Al2O3、CaF2、CaO、SiO2、FeO等成分含量随熔炼时间的动态变化。XRD分析表明:凝固的渣中存在11CaO·7Al2O3·CaF2、12CaO·7Al2O3、CaSiO3等高熔点物质,导致炉渣性质发生变化。根据熔渣化学成分,参考CaF2-CaO-Al2O3渣系的等电导率图和等黏度图,得到了电渣的比电阻和黏度随冶炼时间的变化情况。采用炉渣结构共存理论建立了温度为1 923和1 973K时与渣中Al2O3平衡的钢液中[Al]-[O]平衡关系图。计算结果显示,针对实验研究的钢种,当钢中酸溶铝含量w[Al]s在0.000 1%~1%范围内时,钢液中溶解氧含量随着w[Al]s的增加先减小后增大,当钢中w[Al]s达到0.25%时,钢液中w[O]最小。在实验条件下,因渣成分变化导致的钢中w[O]的波动范围是0.25×10-6~0.48×10-6。     

新型预熔渣电渣重熔GH3128和GH2132合金的研究

研究了一种新型预熔渣电渣重熔GH3128、GH2132合金的钢锭表面质量、易烧损元素的烧损规律。对电渣锭的头尾,从表面到中心进行了Al、Ti等元素的化学分析和光谱扫描。实验结果表明,使用此预熔渣电渣熔炼GH3128、GH2132合金,可以有效的改善钢锭表面质量,并很好的控制合金的Al、Ti元素烧损。     

����������La2O3-Al2O3-CaF2����������Ũ��ģ��

In order to accurately control the rare earth content in liquid steel in electroslag remelting (ESR) process, according to the ion and molecule coexistence theory (IMCT) of slag structure and corresponding phase diagrams, a thermodynamic calculating model for the evaluation of mass action concentrations (designated by Ni for structure unit i) for La2O3-Al2O3-CaF2 slag system was formulated. The results show that the calculated values of NLa2O3 are in good agreement with the reported measured values, indicating that this calculating model can wholly embody the characteristics of the slag system. The activity of La2O3 decreases with the increasing of the Al2O3 and CaF2 content, and Al2O3 is stronger than CaF2 in decreasing the activity of La2O3. But the activity of La2O3 increase with the increasing in temperature at the composition range of 30% La2O3, 20% Al2O3, 50% CaF2. Above all, the activity of La2O3 in La2O3-Al2O3-CaF2 slag system can be quantitatively analyzed by this thermodynamic model, and this model can provide a theoretical basis for precisely controlling the lanthanum content in molten steel in ESR process.     

Hydrogen Pick-Up During Electroslag Remelting Process

  The pick up of hydrogen during electroslag remelting process for several slags consisting of CaF2 Al2O3 CaO SiO2 MgO had been investigated. The laboratory scale remelting experiments had been carried out in open air and water free argon atmosphere, and then the influencing factors were analyzed. It had been found that the hydrogen content in steel varied with different slag compositions. The compositions and state of slag had significant effect on the hydrogen level in steel. Partial return slag and premelted slag could avoid the hydrogen pick up especially in the early stages of the process. However, premelted slag was the optimum state to control the hydrogen pick up in steel. Experimental results indicated that water free argon atmosphere was very favorable to the control of hydrogen in steel in the normal remelting period.     

012Al模具钢电渣重熔工艺的优化

在1t锭型的012Al模具钢电渣重熔工艺优化试验中，在保证重熔锭质量的前提下，通过重熔过程均匀加入铝粉等工艺措施。采用55?F2-30%Al2O3-5?O-5%MgO四元渣系，当填充比为0.48时，电耗较0.2填充比降低43.5%。且比70?F2-30%Al2O3的元渣系0.48填充比的电耗降低29%。     

电渣重熔用预熔渣的开发和应用

预熔渣是电渣重熔生产高质量和高端合金材料的必要造渣原料..实验研究了新渣料和预熔渣在湿 度90%大气下存放的增重率;新渣料中石灰含量对渣料吸潮性能的影响;新渣料和预熔渣对重熔过程钢中氢含量 的影响。应用结果表明,用电熔法制成预熔渣进行电渣重熔,吨钢电耗降低100 -200 kWh,钢锭成材率提高3%以 上,电渣锭无损探伤合格率大幅提高,显著降低钢中氢含量和改善钢锭表面质量。