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 наших сотрудников в области ВИП и ВДП жаропрочных сплавов и специальных сталей накоплен в значительной степени в течение работы в Лаборатории спецэлектрометаллургии Челябинского НИИ металлургии (НИИМ). После ее закрытия в начале 2000-х, мы сохранили накопленные знания и продолжаем в настоящее время деятельность в созданном ООО «МетЛаб». Лаборатория спецэлектрометаллургии НИИМ была организована в 1963 году для решения технологических задач при освоении производства спецметалла в СССР.
Ниже перечислены некоторые темы исследований и разработки нашей лаборатории в области спецметаллургии:
1. Разработка технологии ВДП для получения крупных слитков (1970 – 1972).
2. Разработка технологии микрошлакового рафинирования при ВДП конструкционных сталей (1970 – 1972).
3. Исследование влияния баланса между щелочно- и редкоземельными элементами и серой на технологическую пластичность жаропрочных сплавов ХН65ВМТЮ, ХН62БМКТЮ, и др. (1984 – 1988).
4. Исследование влияния технологических факторов на испарение магния из сплавов на никелевой и железоникелевой основе при вакуумной индукционной плавке (1986 – 1988).
5. Исследование взаимодействия редкоземельных элементов с футеровкой тигля, шлаком и гарнисажем на стенках тигля при вакуумной индукционной плавке никелевых сплавов (1986 – 1988).
6. Разработка технологии ВИП жаропрочных сплавов, обеспечивающей попадание в узкие интервалы по микродобавкам магния и редкоземельных элементов, с целью повышения технологической пластичности металла и выхода годного в процессе ковки и прессования (1986 – 1992).
7. Совершенствование технологии рафинирования при ВИП жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ (1988).
8. Разработка новой высокоэффективной технологии производства сталей и сплавов в вакуумных индукционных и вакуумных дуговых печах (1988 – 1994).
9. Исследование вольт-амперной характеристики дуги при переплаве расходуемого электрода в вакууме (1985 – 1987).
10. Разработка системы управления рафинировочным периодом ВИП жаропрочных сплавов и специальных сталей (1992 – 2002).
11. Разработка и усовершенствование комплексной автоматизированной системы управления ВДП, подавляющей ионизацию (1988 – 2002).
12. Подготовка и чтение курса для повышения квалификации персонала участков ВИП и ВДП. Подготовка специального пособия для персонала по выплавке никелевых сплавов в вакуумных индукционных печах, в дополнение к технологическим инструкциям (2009).

Последние достижения нашего коллектива связаны с разработкой технологии ВИП ультра-высокопрочных сталей, в сотрудничестве с Northeastern University, г. Шеньян, КНР (2014 – 2016), в частности, коррозионностойкой ультра-высокопрочной стали S53. Коррозионностойкая ультра-высокопрочная сталь S53 (США) используется как конструкционный материал в аэрокосмической отрасли. Эта сталь превосходит по механическим свойствам такие ультра-высокопрочные стали как 300M и SAE4340, но дополнительно является коррозионностойкой. Это позволяет отказаться от специальных покрытий изделий из стали S53 и сопутствующих процессов. Сталь S53 является высоколегированной с жесткими ограничениями к примесям, что усложняет процесс ее выплавки. Так, например, остаточная концентрация кислорода и азота не может превышать 0,0006%, при остаточном алюминии не более 0,01%. Кроме этого, необходимо обеспечить оптимальное сбалансированное содержание редкоземельных элементов в слитке.
На основе термодинамического анализа реакций в условиях вакуумной индукционной плавки и кинетических зависимостей удаления азота была разработана концепция технологии вакуумной индукционной плавки стали типа S53 с использованием различных шихтовых материалов.
В 25-кг лабораторной вакуумной индукционной печи выплавили серию опытных плавок, отличающихся некоторыми технологическими аспектами.
В результате была разработана наиболее оптимальная технология вакуумной индукционной плавки, позволяющая надежно попадать в требования к химическому составу стали типа S53 и обеспечивать необходимые свойства.



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.