ГНЦ РФ АО «НПО ЦНИИТМАШ», Москва, Россия:
Л. Я. Левков, докт. техн. наук, эл. почта: LYLevkov@cniitmash.ru
Д. А. Шурыгин, канд. техн. наук, эл. почта: Shurygind5@mail.ru
В. С. Дуб, докт. техн. наук, профессор

ПАО «Русполимет», Кулебаки, Россия:
В. В. Клочай, канд. техн. наук

На основе представлений о шлаковом расплаве как фазе с переменным стехиометрическим составом, зависящим от химического потенциала кислорода, разработан новый метод управления содержанием в металле элементов с высоким термодинамическим сродством к нему при электрошлаковом переплаве. Предложена модель поведения кислорода, учитывающая совокупность термодинамических факторов (химический состав металла электрода, состав и количество вводимых раскислителей, состав шлака, его окисленность и температура) и кинетических характеристик (реакционная поверхность взаимодействия «металл–шлак», скорость массопереноса в металле и шлаке), позволяющая прогнозировать концентрации кислорода, алюминия, кремния и титана в металле слитка электрошлакового переплава. Показаны возможности управления рафинированием и контроля физико-химических параметров металла при последовательном наплавлении слитка. Представлены результаты промышленной реализации способа раскисления шлака при производстве слитков из низколегированных, высокохромистых и легированных титаном сталей. Оригинальные данные получены при внедрении комплексных технологий электрошлакового переплава для изготовления дисков газовых турбин, корпусов и внутрикорпусных устройств фонтанной и запорной арматуры.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках Соглашения о предоставлении субсидии на выполнение прикладных научных исследований по теме «Исследование и разработка принципиально новой импортозамещающей технологии производства запорной и регулирующей арматуры из наноструктурированной стали, обладающей высоким запасом коррозионной стойкости в газовой среде с высоким содержанием Н₂S и СО₂» (Уникальный идентификатор ПНИЭР: RFMEFI57915X0114). Авторы выражают благодарность М. А. Киссельману, Д. К. Терехину, Ж. К. Кашириной за помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов.

1. Волохонский Л. А. Электрометаллургия в СССР и России (Обзор событий: 1953–2003 гг.) // Электрометаллургия. 2003. № 6. С. 2–9.
2. Меркурелли Дж., Дзани М., Сванера М. и др. Производство крупнотоннажных кузнечных слитков методом электрошлакового переплава // Черные металлы. 2016. № 5. С. 23–30.
3. Ло Ю., Вейль А., Снаткин Х. Рентабельное производство малотоннажных слитков электрошлакового переплава // Черные металлы. 2013. № 3. С. 40–44.
4. Reitz J., Maurischat M., Friedrich B. Optimized control of slag chemistry for the electroslag remelting of large size in gots // Proc. 17th International Forgemasters Meetings. 2008. Р. 28–36.
5. Mitchell A., Carmona F. R., Wei Chi-ho. Deoxidation in the Electroslag // Process. 39th Electric Furnace Conferense. Houston. TX. Dec. 811.1981. AIME. Р. 103–107.
6. Bartosinski М., Reitz J., Friedrich В. Modelling the Oxygen Content of Titanium during Deoxidation in the Pressure Electroslag Remelting (PESR) // Process.Proc. of EMC. 2013. P. 1–7.
7. Kharicha A., Ludwig A., Wu M. et al. Integrated simulation of advanced protective gas electroslag remelting for the production of high-quality steels (ISA-PESR). Final report, Contract No RFSR-CT-2004-00027 1. 2009. — 150 p.
8. Храпко С. А. Об электронном вкладе в термодинамические функции растворов // Сб. науч. тр. ДонНТУ-2012. Сер. Металлургия. Вып. 1(14)2(15). 2012. С. 3–13.
9. Григорян В. А., Стомахин А. Я., Уточкин Ю. И. и др. Физико-химические расчеты электросталеплавильных процессов : сб. задач с решениями. — М. : МИСиС, 2007. — 318 с.
10. Levkov L., Vasiliev Ya., Shirshikov A. Oxidation-reduction modeling of electroslag remelting // Proc. of the Int. Conf. on Mathematical Modeling and Simulation of Metal Technologies-MMT. Israel. 2000. Р. 590–603.

11. Оденталь Х.-Ю., Юбер Н., Шлютер Й., Лепке М., Морик К., Блом Х. Инновационная прогностическая модель кислородного конвертера с управлением данными // Черные металлы. 2015. № 2. C. 50–55.
12. Levkov L. Ya., Dub V. S., Shurygin D. A. New opportunities of controlling and management of the chemical uniformity in the electroslag remelting // Proc. of Liquid Metal Processing&Casting Conference (LMPC). 2017. P. 129–135.
13. Левков Л. Я. Теоретические предпосылки и практические методы управления физико-химическими и теплофизическими процессами при электрошлаковом переплаве, определяющие качество ответственных изделий: дис. … докт. техн. наук. — М., 2016. — 339 с.
14. Okamura M., Hirose K., Maeda M. The Manufacturing and the Internal Qualities of Gigantik High Alloy Electroslag Remelted Ingots // Proc. of the 6^th Int. Iron and Steel Congress. Nagoya. 1990. P. 715–722.
15. Yan B., Zhang J. The Thermodynamics of Some Transition Metals in Molten Slags // Steel research international. 2010. Vol. 81, No. 9. P. 742–748.
16. Okamura M., H irose K., Maeda M. The Manufacturing of Gigantik High Alloy Ingot by ESR // 11^th International Forgemasters Meeting, 11/14 June 1991, Terni /Spolto, Italy. ref. III.2.17.
17. Уткина К. Н., Баликоев А. Г., Левков Л. Я. и др. Принципиальная технология производства новой наноструктурированной коррозионностойкой дуплексной стали // Сб. докладов 19-й конф. молодых специалистов по ЯЭУ. Подольск. 2017. С. 351–359.
18. SAF 2507 — TM Sandvik AB. Swagelok Company. March 2008, R1 MS-06-18-E.
19. Евразийский патент № 009108. Двухфазная коррозионностойкая легированная сталь для использования в морской воде. Сундстрем А., Кангас П. Заявл. 19.02.2004 ; опубл. 26.10.2007. Бюл. 5.
20. Зубченко А. С., Колосков М. М., Каширский Ю. В. и др. Марочник сталей и сплавов. — 2-е изд., доп. и испр. / под общ. ред. А. С. Зубченко. — М. : Машиностроение, 2003. — 784 с.