G20CrNi2Mo合金的电渣重熔渣系及其用途的制作方法

　　本发明属于钢材冶炼技术领域，具体涉及一种g20crni2mo合金的电渣重熔渣系及其用途。

　　背景技术：

　　g20crni2mo合金具有优异的耐冲击性、良好的耐摩性及抗接触疲劳强度等材料综合力学性能，在工程机械与中**轿车等重大装备领域和先进轨道交通与航空航天等战略性新兴产业领域具有不可替代的作用。g20crni2mo合金主要应用于我国高端重要领域，包括高铁、航空航天及精密度高的零部件位置，因此对冶炼成分尤其是氢、氧、氮含量所影响的洁净度、使用寿命有极高的要求。目前的冶炼一般合金的渣系无法将有害成分降低到所要求的水平。

　　目前，国内冶炼合金主要采用的是二元渣系，即caf2：70%+al2o3：30%，在冶炼过程中该渣系出现以下明显不足：1、大量烟尘会对大气污染严重，2、氟元素在冶炼过程中因化学反应会生成危害人体健康的气体。3、caf2原料价格昂贵，不适用于长期大量使用。目前，行业内开始研究采用电渣重熔的方法来冶炼渗碳轴承钢。为此，本发明拟提供一种专门匹配的g20crni2mo合金的电渣重熔渣系。

　　技术实现要素：

　　本发明要解决的技术问题为：开发一种适用于g20crni2mo合金的电渣重熔渣系，为采用电渣重熔方法冶炼g20crni2mo合金提供保障。

　　本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供了一种g20crni2mo合金的电渣重熔渣系，其成分包括：按重量百分比计，caf2：60～65%，al2o3：25～30%，cao：1～10%，mgo：1～5%。

　　优选的，上述g20crni2mo合金的电渣重熔渣系的成分包括：按重量百分比计，caf2：60～62％，al2o3：25～27％，cao：5～10％，mgo：5％。

　　更优选的，上述g20crni2mo合金的电渣重熔渣系的成分包括：按重量百分比计，caf2：60％，al2o：25％，cao：10％，mgo：5％。

　　其中，上述g20crni2mo合金的电渣重熔渣系中，所述的caf2由萤石提供，所述的cao由石灰提供。

　　本发明还提供了上述g20crni2mo合金的电渣重熔渣系在冶炼g20crni2mo合金中的用途。

　　本发明的有益效果为：

　　本发明针对g20crni2mo合金专门设计了一种电渣重熔渣系，采用萤石、氧化铝、石灰、氧化镁为原料进行合理的配比，减少了caf2的使用量，降低了对环境和人体的伤害，同时增加了氧化钙和氧化镁，形成四元渣系，提高了重熔渣的温度，更终使得冶炼后的g20crni2mo合金中全氧含量≤20ppm、氢含量≤15ppm、氮含量≤70ppm，控制夹杂物八项和小于2级，为电渣重熔法生产g20crni2mo合金提供了有力的支撑和保障，具有重要的现实意义。

　　附图说明

　　图1所示为本发明g20crni2mo合金的电渣重熔渣系相图；

　　图2所示为本发明g20crni2mo合金的电渣重熔渣系冶炼得到的钢锭取样图；

　　图3所示为本发明g20crni2mo合金的电渣重熔渣系冶炼得到的钢锭的凝固组织图。

　　具体实施方式

　　本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供了一种g20crni2mo合金的电渣重熔渣系，其成分包括：按重量百分比计，caf2：60～65%，al2o3：25～30%，cao：1～10%，mgo：1～5%。

　　为了更好的控制夹杂物含量，优选的，上述g20crni2mo合金的电渣重熔渣系的成分包括：按重量百分比计，按重量百分比计，caf2：60～62％，al2o3：25～27％，cao：5～10％，mgo：5％。

　　更优选的，上述g20crni2mo合金的电渣重熔渣系的成分包括：按重量百分比计，caf2：60％，al2o：25％，cao：10％，mgo：5％。

　　其中，上述g20crni2mo合金的电渣重熔渣系中，所述的caf2由萤石提供，所述的cao由石灰提供。

　　本发明还提供了上述g20crni2mo合金的电渣重熔渣系在冶炼g20crni2mo合金中的用途。

　　本发明的渣系中，caf2提高渣系电导率、导热能力，致渣系能源利用率低；降低渣系的熔点和粘度，提高渣系的高温稳定性。但caf2会释放氟化物气体，危害人体健康、污染环境，为了提高导电能力，现有渗碳轴承钢重熔渣系大多含有70～75%caf2，本发明的电渣重熔渣系减少了caf2的配比，仅配比了60％～65％的caf2，从而降低了对环境和人体的污染压力。

　　同时，为了提高温度，本发明优化了al2o3的配比，al2o3主要作用是提高渣系的电阻率、粘度和熔化温度，增加渣皮与结晶器间的摩擦力；增加固态渣的高温强度，降低渣系的高温塑性。现有的用量一般为20～25％，本发明al2o3配比为25～30％，从而部分弥补了caf2使用量减少对去除夹杂物方面的影响。

　　特别的，本发明相比传统渗碳轴承钢渣系一般采用的二元渣系，本发明添加了cao和mgo，组成了四元渣系。cao能提高渣系的碱度、脱硫能力，容易导致钢锭增氢，提高了渣系的高温塑性，降低了高温强度。mgo能降低钢中易氧化元素的氧化，提高渣系的高温强度。本发明通过大量筛选实验确定cao：10％，mgo：5％时效果更好。

　　本发明特别配比后的电渣重熔渣系，能够使得合东锜炼后的全氧含量≤20ppm、氢含量≤15ppm和氮含量≤70ppm，控制夹杂物八项和小于2级，具有优异的效果。

　　下面将通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。

　　实施例和对比例采用不同的电渣重熔渣系冶炼g20crni2mo合金

　　实施例1～3、对比例4所使用的电渣重熔渣系的化学成分如表1所示。

　　表1渣系化学成分

　　实施例1～3所使用的电渣重熔渣系的熔化温度如表2所示.

　　表2渣系熔化温度结果

　　结果显示：实施例的渣系的液相线温度均在合金的液相线温度以下100～200℃之间，对比图1中相图，渣中caf2含量控制在60%~65%左右，al2o3含量控制在25%～30%之间，渣系的熔化温度合理。

　　实施例1～3所使用的电渣重熔渣系的粘度如下表3所示。

　　表3渣系粘度表

　　从表3可以看出，1300~1400℃范围内，实施例1～3的渣系粘度相差不大且都大于现有渣系。由图1可以看出，相比现有渣系，实施例1～3的渣系粘度随温度变化较为平缓，更适合实际冶炼过程，因而，实施例1～3的渣系更有利于电渣重熔铸锭形成良好的表面质量。随着caf2含量依次增加，cao含量逐渐降低，渣系的熔点逐渐降低，粘度稳定性依次变好。且放出的烟气较原渣系有明显减少。

　　由此可见，在相同的工艺条件下，较低熔点的渣系可获得较薄的渣皮；粘度低而稳定性好的渣系，有利于形成厚度均匀的渣皮，从而提高铸锭表面质量。

　　采用“电炉+精炼炉+真空脱气+电渣重熔”冶炼工艺生产电渣重熔钢锭g20crni2mo，规格为φ500mm，合金的化学成份和重量百分比如下表4所示。

　　表4g20crni2mo钢种化学成分

　　冶炼得到的g20crni2mo合金中的气体含量如下表5所示。

　　表5合金中的气体含量

　　由表5检测结果看出，在使用实施例3渣系后，电渣重熔钢锭不同位置处氧元素含量均控制在20ppm以下，氢元素含量均控制在15ppm以下，氮元素含量均控制在70ppm以下，达到预期目标。

　　取实施例3冶炼后钢锭使用按照一定比例配制好的盐酸溶液进行酸洗，取样位置如图2所示，对其凝固组织进行观察，凝固组织的结果如图3所示，发现冶炼的合金钢无偏析、缩孔等质量缺陷。

　　冶炼得到的g20crni2mo合金中的夹杂物如下表6所示。

　　表6合金中的夹杂物结果

　　由表6可见，电渣重熔后钢材的a+b+c+d+ds夹杂物之和均为1，达到不大于2级的要求。而原二元渣系夹杂物评级结果a+b+c+d+ds=2.5。