ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНСАЛТИНГ

MetLab

ООО "МетЛаб"

Тел.: + 7 903-089-37-81

admin@steelmaker.ru


Наше предприятие имеет практический опыт в разработке технологий вакуумной индукционной плавки (ВИП) и вакуумного дугового переплава (ВДП) жаропрочных сплавов и специальных сталей.
В нашей работе мы опираемся на мощный теоретический фундамент, созданный на основе анализа термодинамики и кинетики процессов, протекающих при ВИП и ВДП, и собственные экспериментальные данные. При кажущейся простоте процессов ВИП и ВДП, чтобы получить качественный металл, с удовлетворительной технологической пластичностью и необходимыми служебными свойствами, необходимо знать и учитывать массу технологических нюансов. Ниже, для примера, показаны многочисленные взаимосвязи между остаточными концентрациями в слитке ВИП S, O, РЗЭ и Mg и основными технологическими факторами плавки.
MetLab
Между тем, как избыток серы, так и избыток РЗЭ и Mg в слитках жаропрочных сплавов катастрофически снижает их горячую пластичность. На фото ниже можно видеть влияние остаточных концентраций S, O, РЗЭ и Mg на качество кованых заготовок никелевого сплава типа ХН60М:
MetLab
Опыт нашего предприятия берет начало в Лаборатории спецэлектрометаллургии Челябинского НИИ Металлургии, которая выполняла работы для ЧМК, ЗМЗ, завода «Днепроспецсталь» и Ижорского завода. Ниже перечислены разработки ООО «МетЛаб» и его сотрудников за последние годы:
• 2019-2020 г. Повышение и стабилизация механических свойств сплава Inconel 718-ИД (Заказчик – ПАО «Русполимет»).
Установлено влияние на механические свойства сплава Inconel 718-ИД химического состава, примесей, макро-, микроструктуры и морфологии фаз.
Выявлено влияние на эти значимые характеристики металла параметров технологических процессов на всех этапах производственной цепочки: выплавка, переплав, гомогенизация, ковка, термообработка.
Разработаны и внедрены рекомендации по совершенствованию технологии производства сплава Inconel 718, обеспечивающие требуемый уровень механических свойств.
• 2017-2019 г. Повышение механических свойств сплава ЭП648-ВИ (Заказчик – ПАО «Русполимет»).
На основании лабораторных испытаний образцов сплава ЭП648-ВИ и анализа данных по механическим свойствам серийного металла установлен оптимальный целевой состав этого сплава и методика его уточнения, с учетом конкретной шихтовки плавок.
Экспериментально определены температурно-временные характеристики образования в сплаве избыточных фаз, влияющих на свойства.
Разработаны и внедрены рекомендации по корректировке целевого состава и микросостава, обеспечивающие необходимый уровень свойств и улучшение технологической пластичности.
• 2020 г. Повышение качества сплавов Inconel 625 и ЭП708-ВД (Заказчик – ПАО «Русполимет»).
Выполнено исследование микроструктуры, фазовый анализ и определен микросостав образцов Inconel 625 и ЭП708-ВД.
Установлены причины пониженной пластичности отдельных плавок и предложены рекомендации (находятся в стадии внедрения).
• 2015-2016 г. Разработка теоретических основ вакуумной индукционной плавки коррозионностойкой ультра-высокопрочной стали S53 (грант Northeastern University, КНР).
На основании термодинамических расчетов и серии плавок в лабораторной вакуумной индукционной печи разработаны теоретические основы вакуумной плавки стали S53, обеспечивающей повышенные требования к чистоте этой марки (O и N ≤ 0,0006%, S ≤ 0,002%, Al ≤ 0,01%) и высокий уровень механических свойств.
Определено влияние параметров раскисления, десульфурации, деазотации на содержание примесей и формирование ультрадисперсных неметаллических включений требуемого химического состава.
• 2014-2015 г. Разработка теоретических основ вакуумной индукционной плавки ультра-высокопрочной стали 300М (грант Northeastern University, КНР).
На основании термодинамических расчетов и серии плавок в лабораторной вакуумной индукционной печи разработаны теоретические основы вакуумной плавки стали 300М, обеспечивающей высокие требования к чистоте, при ограничении содержания алюминия (O ≤ 0,001%, S ≤ 0,002%, Al ≤ 0,01%).
Установлено влияние параметров рафинировочного периода на остаточное содержание O, S, La, химический состав, количество и дисперсность неметаллических включений. Выявлена связь этих характеристик с механическими свойствами.
• 2009 г. Подготовка краткого курса для повышения квалификации технологического персонала участка вакуумных индукционных печей (Заказчик – ПАО «Уралкуз»).
Накопленный к 2009 г. опыт и полученные в ходе исследований знания свидетельствовали о сильном влиянии остаточных концентраций S, щелочно- и редкоземельных элементов (РЗЭ и ЩЗЭ) на технологическую пластичность никелевых сплавов и выход годного. Также к этому времени были установлены технологические факторы, влияющие на содержание этих микропримесей в готовом металле (состав используемой шихты, состояние тигля и вакуумной камеры, параметры рафинировочного периода и т. д.).
Для демонстрации влияния этих разнообразных факторов (действующих на различных этапах подготовки и выплавки металла) на конечное качество получаемого металла и выход годного при горячей деформации, был подготовлен курс лекций для повышения квалификации технологического персонала.
Цель курса состояла в том, чтобы донести до каждого работника информацию – каким образом работа на его участке может влиять на качество конечного продукта и экономические показатели производства.
• 2002 г. Разработка технического задания для Системы расчетной поддержки сталевара и автоматизированного контроля вакуумной индукционной плавки (Заказчик – ОАО «Мечел»).
Выполненные к 2002 г. исследования показали, что одним из ключевых факторов получения стабильной удовлетворительной пластичности и высокого выхода годного труднодеформируемых никелевых сплавов является соблюдение оптимальных параметров рафинировочного периода вакуумной индукционной плавки (температура расплава, интенсивность перемешивания металла, длительность рафинирования и т.д.), так как эти параметры влияют на микросостав (содержание S, ЩЗЭ и РЗЭ).
Однако, на практике, при управлении процессом в ручном режиме, не на всех плавках удается выдержать параметры рафинирования в оптимальных диапазонах, что приводит к провалам горячей пластичности, пониженному выходу годного или браку при горячей деформации.
Для обеспечения выполнения требуемых режимов рафинирования и для объективного контроля и фиксирования всех значимых параметров была разработана Система расчетной поддержки сталевара и автоматизированного контроля параметров вакуумной индукционной плавки.
• 1987-1988 г. Совершенствование технологии рафинирования жаропрочного сплава ЭП742-ИД при вакуумной индукционной плавке (Заказчик – ЧМК).
На основании исследования процессов взаимодействия Mg и РЗЭ, введенных в расплав, с примесями в металле, а также с футеровкой тигля и шлаком, были разработаны рекомендации по совершенствованию технологии выплавки сплава ЭП742-ИД, с целью стабилизации микросостава (содержание S, Mg и РЗЭ) в оптимальном диапазоне. Такая стабилизация от плавки к плавке позволила улучшить технологическую пластичность слитков и заготовок, повысить выхода годного при горячей деформации.
Рекомендации внесены в технологические инструкции по выплавке.
В настоящее время наше предприятие выполнят работы с привлечением современного исследовательского оборудования ЮУрГУ (г. Челябинск), ИМЕТ УрО РАН (г. Екатеринбург), ИХТТ УрО РАН (Екатеринбург), имеет собственные наработки в области моделирования различных технологических процессов специальной и большой металлургии.
В течение многих лет нами собрана значительная база данных по проблемам технологии производства спецметалла, которая включает зарубежные и отечественные источники.
Заказчики отмечают, что все проекты ООО «МетЛаб» имеют четкую практическую направленность, выполнены на высоком уровне, с учетом передовых мировых практик, с безупречной договорной дисциплиной.



IBMT 129226, г. Москва
ул. Сельскохозяйственная, д.11, корп. 3

Тел.: + 7 903-621-59-17

ibmt@steelmaker.ru

Большой практический опыт и глубокие знания теории металлургических процессов позволяют специалистам ИБМТ с высокой эффективностью решать следующие задачи:
- разработка новых технологий,
- повышение эффективности существующего производства,
- повышение качества выплавляемого металла.
При выполнении работ используется современная аналитическая база и программные имитаторы, построенные на основе строгого термодинамического расчета и учитывающие особенности моделируемых агрегатов.

Имитаторы с высокой точностью описывают весь комплекс тепло- и массообменных процессов, происходящих в сталеплавильных агрегатах, что позволяет моделировать ход технологического процесса и рассчитывать изменение химического состава и температуры металла, шлака и отходящих газов. Помимо этого, с помощью имитационного моделирования определяются основные технологические параметры плавки от ее начала до завершения, а также основные ее показатели: продолжительность плавки, затраты материалов и энергоносителей, вплоть до расчета себестоимости. С помощью имитационного моделирования можно оценить эффективность существующего производства и найти наиболее рациональные решения следующих задач:

- повышение производительности существующего оборудования,
- снижение расходов энергоносителей,
-уменьшение расхода раскислителей, легирующих и шлакообразующих материалов,
- адаптация (подстраивание) технологических режимов в соответствии с изменениями производственной ситуации (изменение в используемых материалах, смена сортамента, изменение характеристик оборудования и т.п.),
- оценка эффективности тех или иных вариантов модернизации технологии,
- оценка возможности использования новых материалов, выбор наиболее рациональных из них,
- другие работы, направленные на повышение эффективности сталеплавильных производств.

Высококачественная чистая сталь

Наши специалисты имеют опыт практической работы по оптимизации технологии выплавки и разливки с целью получения высококачественной чистой стали с заданными характеристиками неметаллических включений, минимизации поверхностных и внутренних дефектов подкорковых загрязнений, пузырей, внеосевой точечной неоднородности и т.д.

С помощью термодинамических моделей описываются процессы зарождения и трансформации неметаллических включений в металле. Совмещение компьютерного термодинамического моделирования с возможностями современной электронной микроскопии позволяет выявлять природу происхождения неметаллических включений и дефектов литого или деформированного металла: определять источники, причины загрязнения металла. Такой комплексный подход дает возможность находить наиболее эффективные технологические решения, направленные на повышение качества выплавляемого металла: снижение общего уровня загрязненности и исключение неметаллических включений нежелательного типа.

Кроме качества конечного металла такие работы позволяют решать проблемы зарастания разливочных стаканов и стабилизации процесса разливки, отбраковки металла на дальнейших переделах.

При выполнении работ решаются следующие задачи:

- определение причин возникновения брака (плен, разрывов и др. некондиции), включая: анализ самого дефекта, определение условий возникновения и развития дефекта;
- разработка мероприятий, направленных на устранение причин возникновения и развития дефекта.

Опыт работы наших специалистов:

- Разработка технологии выплавки качественных высокоуглеродистых сталей с повышенными требованиями к контролю неметаллических включений;
- Разработка системы контроля неметаллических включений в режиме on-line по ходу ковшевой обработки стали;
- Разработка способа получения низкоуглеродистых автоматных сталей не содержащих свинец, но обладающих необходимыми свойствами для скоростной обработки резанием (за счет высокой количественной плотности мелкодисперсных глобулярных включений MnS);
- Разработка технологии ковшевой обработки для производства трубной стали устойчивой к водородному растрескиванию – HIC (Hydrogen Induced Cracking);
- Разработка технологии ковшевой обработки и режимов отливки слябов низкокремнистой малоуглеродистой стали с нормированным содержанием алюминия с целью улучшения качества слябов;
- Разработка ковшевой технологии для производства качественной высокоуглеродистой стали, чистой по неметаллическим включениям;
- Моделирование образования и трансформации неметаллических включений в течение ковшевой обработки и разливки;
- Разработка технологии ковшевой обработки и разливки на сортовой МНЛЗ низкокремнистой и титансодержащей малоуглеродистой стали с нормированным содержанием алюминия для увеличения длительности работы промежуточного ковша;
- Разработка вариантов повышения чистоты кордовой стали по неметаллическим включениям.