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摘 要 ：针对典型低Al 高Ti 型钢种 GH2132 电渣过程中提高Ti 收得率问题，本文对比了两种电渣重熔方式 ：电渣过程氩气保 护法明显优于常规的过程加铝粉脱氧法。电渣锭底部Ti 收得率高达 93%，顶部在 96.2%（过程加铝粉脱氧 ：底部收得率仅 82%， 顶部 93%）。并阐述了易氧化元素烧损的根本原因及解决措施。室温抗拉强度 650MPa，接近优质冶炼方式（真空感应炉 + 真空自 耗炉）690KPa。
关键词 ：电渣重熔 ；氩气保护 ；GH2132 ；Ti 烧损 ；室温抗拉强度
GH2132 是铁基沉淀强化变形高温合金，加入了钼、钛、钒 及微量硼进行综合强化，在 650℃以下具有高的屈服强度，加工 塑性和焊接性能良好。适合用于工作温度范围以内的承力部件， 随着非真空冶炼水平的提高， 民用紧固件比如棒材、丝材用量巨 大。优质 GH2132 合金的双真空生产法，钢水纯净度更高、气体 含量及低熔点元素更低， 合金的强度和长期使用性能等更优异。
随着冶炼水平的不断提高，GH2132 非真空冶炼产品占据 本钢种大部分市场，目前冶炼工艺路线普遍采用以下四种 ：非 真空感应炉 +LF精炼 + 浇注电极棒 + 电渣重熔 ；电弧炉 +LF精 炼 + 浇注电极棒 + 电渣重熔（重熔过程中加铝粉脱氧） ；电弧炉 +LF精炼 + 浇注电极棒 + 真空自耗重熔 ；真空感应炉 + 浇注电 极棒 +真空自耗重熔（优质 GH2132 生产法）。
本文在第二种冶炼方式基础上，更改为使用氩气保护电渣 重熔 ：电弧炉 +LF精炼 + 浇注电极棒 + 氩气保护电渣重熔，与 普通电渣炉的采用脱氧保Ti 的方法相比，冶炼关键点控制 -Ti 元 素烧损问题得到根本解决， 而且还杜绝了外生夹杂， 提高的钢水 纯净度， 室温抗拉强度接近优质冶炼工序产品指标。
1 试验用料及设备
1.1 试验用料 - 电极棒
两种电渣方式使用的两支电极棒 1# 和2#，冶炼方式 ：电弧 炉 +LF精炼 + 浇注电极棒，GH2132 钢种化学成标准及电极棒成分如下表 1。
两支电极棒Ti含量几乎无差别，其它元素的微小差值对试 验结果不造成定性影响。
1.2 试验用料 - 渣料
电渣重熔使用渣料详细如下表2。
1.3 设备
电渣重熔提高钢的质量效果良好，但是冶炼过程中易氧化 元素被氧化的问题需要得到有效控制，才能得到合格高质量电 渣锭。实验采用两种方式电渣重熔方式并且进行了对比， 目的是 在冶炼整个过程，消除和降低氧对Ti 元素烧损程度，确保钢种 化学成分合格， 并减少头尾部易烧损元素差值， 使产品性能均匀 稳定。两种电渣重熔方法及原理示意图如下图 1 和图2。
电渣重熔 ：利用电能转换为渣池热能，熔化电极棒，电极棒 熔滴滴落经过熔渣进行渣洗提纯，滴落到水冷结晶器进行结晶 凝固成为电渣锭。
图 1 是电渣过程中加铝粉脱除渣中的氧，冶炼过程为防止熔 滴和金属熔池中的Ti 元素氧化，冶炼过程利用加铝粉的小车向 渣池中均匀散入铝粉且速度可调， 消耗掉进入到渣池中的氧。
图 2 为氩气保护电渣重熔，整个冶炼过程处于近似密闭状 态，氩气保护罩上装有氧含量测量仪器， 冶炼全程根据氧含量数 据调节氩气流量，保证整个空间氧含量小于 50ppm。氩气保护罩 上端烟囱上面装有重锤翻盖， 冶炼过程中渣料挥发物的挥发、氩 气流量充入过量后， 都能顶开重锤逸出， 罩内保持充满氩气的微正压状态。
2 试验方案
（1）1# 电极棒使用加铝脱氧法设备电渣重熔，冶炼前先向 渣中加入200g铝粉，起弧至整个熔炼过程使用加料车均匀加入 铝粉，试验测得均匀加入铝粉总量2Kg，产品Al含量增至 0.25% 接近要求上限， 后期随着加入量增多， Ti 元素被保护效果无明显增加。
（2）2# 电极棒使用氩气保护电渣重熔，冶炼前冲氩气，氧气 分析仪＜ 50ppm送电冶炼， 保持全程充氩气。
3 试验结果及分析
电渣过后，对两根电渣锭底部和顶部取样分析，并对后期的 产品 φ32盘条做了室温拉伸性能检测。
3.1 试验结果
对电渣进行底部和顶部取样分析易烧损元素变化结果如下 表 3、表4。
3.2 力学性能
氩气保护电渣法生产产品 φ32 盘条室温拉伸 σP0.2 达到 650Pa， 接近优质 GH2132 指标 690KPa（中国航空手册）。
3.3 试验分析
试验试产表明，氩气保护电渣法是从根本解决Ti 元素烧损 的措施，还有效杜绝了过量铝粉产生B类夹杂，图 3 阐述了Ti 元 素烧损的主要化学反应。
通过两种方式生产的电渣锭化学分析表明，结合Ti 元素烧 损原理示意图，比例较大的Fe 元素氧化传氧方式是Ti 元素氧化 烧损的主要原因，渣中加TiO2 充当生产物，阻止化学反正向进 行的方法， 不能从本质解决元素烧损。
4 结论
（1）氩气保护电渣法明显优于过程铝粉脱氧法，Ti 元素收得 率底部 93%、顶部 96.2。
（2）氩气保护电渣法从源头控制氧气进入渣中，是防止元素 氧化烧损的最有效的方法，阻止传氧介质 FeO 的形成。采用此 种电渣方式，Ti 元素的氧化主要受电极棒含氧量和表皮氧化黑 皮的影响。
（3）对氩气保护法生产的产品力学性能检测，室温拉伸 σP0.2 达到 650Pa， 接近优质 GH2132 指标 690KPa（中国航空手册）。
参考文献
[1] 李正邦 . 电渣理论与实践 [M]. 北京 ：冶金工业出版社， 2010.
[2] 黄希祜 . 钢铁冶金原理 ( 第 3 版)[M]. 北京 ：冶金工业出版社， 2010. [3] 郭建亭 . 高温合金材料学 [M]. 北京 ：科学出版社， 2008.
[4] 中国航空材料手册（第 2 版）北京 ：中国标准出版社， 2001.
[5] 姜周华 . 电渣冶金的物理化学及传输现象 [J]. 东北大学出版社， 1999， 149-150. [6] 耿鑫，姜周华 . 电渣重熔过程中氧含量的控制 [J]，材料与冶金学报， 2009， 8：1.
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