7. Установка для электрошлаковой отливки слитков: А.с. 1489197 СССР, МКИ С 22 В 9/18 / Латаш Ю.В., Рейда Н.В Костюченко А.И., Думчев А.Е., Пшеничный Б.А., Воронин А.Е., Дидыченко В.И., Биктагиров Ф.К. и др. (СССР). – № 4271595; Заявл. 29.06.87 .

8. Способ электрошлаковой отливки слитков: А.с. 1490989 СССР, МКИ С 22 В 9/18 / Ю.В. Латаш, Ф.К. Биктагиров, А.Е. Воронин, Б.А. Пшеничный, Р.Г. Крутиков, В.Б. Тынянкин (СССР). – № 4349691; Заявл. 10.10.87.

9. Латаш Ю. В., Воронин А.Е., Биктагиров Ф.К. и др. Крупные кузнечные слитки порционной электрошлаковой отливки // Электрошлаковый переплав, вып. 9. – Киев: Наукова думка, 1987. – С. 78-84.

10. Латаш Ю. В., Биктагиров Ф.К., Левков Л.Я., Воронин А.Е., Струина Т.А., Фетисова Т.Я. Методика экспериментального определения сульфидной емкости оксидно-фторидных шлаков // Проблемы специальной электрометаллургии. – 1989. – № 3. – С. 6-11.

11. Воронин А.Е., Латаш Ю.В., Крутиков Р.Г., Биктагиров Ф.К. и др. Влияние технологических параметров электрошлаковой обработки на загрязненность конструкционных сталей неметаллическими включениями // Проблемы специальной электрометаллургии. – 1989. – № 4. – С. 7-12.

12. Латаш Ю.В., Биктагиров Ф.К., Воронин А.Е. и др. Влияние порционной электрошлаковой отливки на свойства металла ротора турбогенератора // Специальная электрометаллургия, 1989. – вып. 67. – С. 21-26.

13. Латаш Ю.В., Биктагиров Ф.К., Вихриев С.Б. и др. Свойства роторов, изготовленных из слитков различных способов производства // Проблемы специальной электрометаллургии. – 1990. – № 1. – С. 21-28.

14. Биктагиров Ф.К., Латаш Ю.В., Воронин А.Е.,Фетисова Т.Я. Сравнительная оценка сульфидной емкости оксидно-фторидных шлаков // Проблемы специальной электрометаллургии. – 1991. – № 4. – С. 3-5.

15. Биктагиров Ф.К., Демченко В.Ф., Пшеничный Б.А., Воронин А.Е. Влияние параметров режима электрошлаковой отливки на формирование слитка // Проблемы специальной электрометаллургии. – 1996. – № 1. – С. 21-24.

16. Биктагиров Ф.К., Латаш Ю.В., Пшеничный Б.А., Крутиков Р.Г. Электрошлаковая отливка слитков на установке УО – 106 // Проблемы специальной электрометаллургии. – 1997. – № 2. – С. 7-12.

17. Латаш Ю.В., Биктагиров Ф.К., Крутиков Р.Г. и др. Электрошлаковое рафинирование и выплавка марганцевомедных сплавов высокого демпфирования // Проблемы специальной электрометаллургии. – 1999. – № 1. – С. 3-8.

18. Скородзиевский В.С., Устинов А.И., Латаш Ю.В., Биктагиров Ф.К. и др. Структура и демпфирующие свойства сплава Mn-23Cu-2Ni, полученного с использованием технологии электрошлаковой плавки и рафинирования // Металлофизика и новейшие технологии. – 2001. – т. 23, № 5. – С. 615-626.

19. Яковлев А.П., Токарь И.Г., Скородзиевский В.С., Биктагиров Ф.К. Демпфирующие и упругие свойства некоторых марганцево-медных сплавов индукционной плавки и электрошлакового рафинирования и возможность использования этих материалов для деталей крепления агрегатов ГТД // Вибрации в технике и технологиях. – 2001. – №4. – С. 127-130.

20. Биктагиров Ф.К. Применение электрошлакового процесса с нерасходуемыми электродами для плавки, рафинирования и обработки металлов. Сообщение 1 // Проблемы специальной электрометаллургии. – 2002. – № 4. – С. 11-17.

21. Биктагиров Ф.К. Применение электрошлакового процесса с нерасходуемыми электродами для плавки, рафинирования и обработки металлов. Сообщение 2 // Современная электрометаллургия. – 2003. – № 1. – С. 5-9.

22. Биктагиров Ф.К., Крутиков Р.Г, Скородзиевский В.С., Токарь И.Г. Применение электрошлакой технологии для получения демпфирующих сплавов системы Mn-Cu // Специальная металлургия: вчера, сегодня, завтра. Материалы международной научно-технической конференции. – Киев: Политехника, 2002. – С. 158-162.

23. Биктагиров Ф.К. Сульфидная емкость оксидно-фторидных шлаков // Современная электрометаллургия. – 2003. – № 4. – С. 14-16.

24. Биктагиров Ф.К., Крикент И.В. Особенности теплового взаимодействия между шлаком и металлом в условиях электрошлакового обогрева // Современная электрометаллургия. – 2004. – № 4. – С. 13-17.

25. Жадкевич М.Л., Биктагиров Ф.К., Шаповалов В.А., Игнатов А.П., Гнатушенко А.В. О применении электрошлаковой плавки для получения ферросплавов и лигатур из минерального сырья // Современная электрометаллургия. – 2005. – № 1. – С. 12-16.

26. Спосіб електрошлакової відливки зливків. Деклараційний патент на корисну модель № 7632, Україна. МПК7 С22В9/18 / Біктагіров Ф.К., Шаповалов В.О., Ігнатов А.П., Гнатушенко О.В.; Заявл 22.03.04; Опубл. 15.07.2005, Бюл. № 7.

27. Биктагиров Ф.К., Шаповалов В.А., Игнатов А.П., Гнатушенко А.В. Качество марганцево-медного сплава электрошлаковой выплавки из некомпактной шихты // Вісник ДДМА. – 2006. – № 3. – С. 54-57.

28. Спосіб електрошлакового нагрівання і плавки металів. Патент на винахід № 79604, Україна. МПК7 С22В9/18 / Біктагіров Ф.К., Демченко В.Ф., Лісний О.Б., Шаповалов В.А.; Заявл 19.07.05; Опубл. 10.07.2007, Бюл. № 10.

29. Биктагиров Ф.К. Худик Б.И., Жадкевич М.Л. и др. Производство ванадийсодержащих лигатур с использованием электрошлаковой технологии // Современная электрометаллургия. – 2007. – № 3. – С. 7-11.

АННОТАЦИЯ

Биктагиров Ф.К. Электрошлаковые технологии с нерасходуемым графитированным электродом в процессах выплавки и рафинирования сталей и сплавов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.16.02 “Металлургия черных и цветных металлов и специальных сплавов” – Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины, Киев, 2007 г.

Диссертация посвящена разработке новых и развитию известных способов и технологий электрошлаковой выплавки, обработки и рафинирования сталей и сплавов на основе электрошлаковой плавки с нерасходуемым графитированным электродом.

Выявлено влияние состава шлака и металла и температурных условий на поведение углерода в системе графитированный электрод-шлак-металл. Установлено, что для ограничения при электрошлаковой обработке науглероживания металла необходимо применять шлак с определенным соотношением концентраций в нем CaO и SiO2, а температуру шлакового расплава поддерживать ниже температуры образования карбидов кальция и кремния. Предложен оксидно-фторидный шлак с содержанием SiO2 8-15 %, минимально взаимодействующий с углеродом электродов. Предложен метод физико-химического воздействия на поведение углерода за счет регулирования содержания в шлаке оксидов железа в пределах 0,2-0,5 %.

Разработана методика и экспериментально определена концентрационная и температурная зависимости сульфидной емкости расплавов системы CaF2 – CaO – Al2O3 – SiO2. Определено, что в данной системе по рафинирующей способности предпочтение следует отдавать шлакам с содержанием фторида кальция 30-40 %, а сульфидная емкость возрастает в интервале температур 1773-1973 К в 1,7-2,0 раза.

Методами математического моделирования виявлени закономерности теплового взаимодействия между шлаком и металлом и теплофизические особенности формирования слитков в условиях электрошлаковой (ЭШО) и порционной электрошлаковой отливки (ПЭШО). Разработан научно обоснованный дифференцированный режим электрошлакового обогрева головной части слитков, позволяющий ограничить развитие двухфазной зоны и время пребывания металла в интервале кристаллизации, и тем самым повысить качество слитков.

Создана и пущена в эксплуатацию специализированная установка для получения способом ЭШО кузнечных слитков массой до 8 т. Разработана технология отливки и исследовано качество слитков ЭШО из различных сталей, в том числе 9Х2МФА, 35ХН3МФА, 5ХНМ. Определено, что по всем показателям слитки ЭШО превосходят аналогичные слитки традиционного производства, что положительно сказывается на служебных свойствах изготавливаемых из них изделий, в частности валков холодной прокатки, стойкость которых увеличивается в 1,4 раза..

Исследовано качество металла крупных (до 75 т) слитков ПЭШО в литом и деформированном состоянии. Показано, что данный метод является одним из наиболее эффективных для изготовления крупных (массой десятки тонн) стальных слитков, предназначенных для производства ответственных изделий с улучшенными служебными характеристиками.

Разработана технология электрошлаковой выплавки и рафинирования (ЭШВР) из некомпактной шихты марганцевомедных сплавов высокого демпфирования. Установлено, что полученные слитки имеют высокое качество, а демпфирующие свойства сплава находятся на уровне лучших образцов для подобного металла, в том числе при использовании металлургического марганца вместо электролитического. Показана перспективность применения технологии ЭШВР для производства высококачественных марганцевомедных сплавов, идущих на изготовление различных вибропоголощающих устройств.

Выполнен анализ и определены условия применения электрошлаковой плавки для получения из неметаллических отходов и минерального сырья ферросплавов и лигатур. Разработана и реализована технология выплавки из конверторного ванадиевого шлака ванадийсодержащих лигатур со степенью извлечения ванадия 95-97 % и высокими технико-экономическими показателями.

Ключевые слова: электрошлаковая плавка, нерасходуемый графитированный электрод, оксидно-фторидные шлаки, поведение углерода, сульфидная емкость, математическое моделирование, электрошлаковая и порционная электрошлаковая отливка, кристаллизация, слитки, качество металла, демпфирующие сплавы, минеральное сырье, ферросплавы и лигатуры.

АНОТАЦІЯ

Біктагіров Ф. К. Електрошлакові технології з невитратним графітованим електродом в процесах виплавки та рафінування сталей і сплавів – Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.16.02. “Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів”. – Інститут електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України, Київ, 2007 р.

Дисертація присвячена розробці нових і розвитку відомих технологій електрошлакової обробки, рафінування та виплавки сталей і сплавів на основі електрошлакової плавки з невитратним графітованим електродом.

Виявлені фізико-хімічні закономірності розподілу вуглецю в системі графітований электрод-шлак-метал. Установлено, що для обмеження навуглецювання металу необхідно застосовувати шлак із певним співвідношенням концентрацій в ньому CaO і SiO2, а температуру шлакового розплаву підтримувати нижче за температуру утворення карбідів кальцію та кремнію. Розроблена методика і експериментально визначена сульфідна ємність розплавів системи CaF2 – CaO – Al2O3 – SiO2 в широкому діапазоні концентрацій компонентів, що входять до її складу. Показано, що в даній системі за рафінуючою здатністю перевагу слід віддавати шлакам з вмістом фториду кальцію 30-40 %. Виявлені теплофізичні особливості формування зливків при електрошлаковому відливанні (ЕШВ) і порційному електрошлаковому відливанні (ПЕШВ). Розроблені технології виробництва зливків ЕШВ і ПЕШВ масою до 75 тонн. Показано, що дані методи дозволяють істотно поліпшити якість ковальських зливків, призначених для виробництва відповідальних виробів з поліпшеними службовими характеристиками. Розроблена технологія електрошлакової виплавки та рафінування (ЕШВР) з некомпактної шихти марганцевомідных сплавів з демпфуючими властивостями на рівні кращих зразків для подібного металу, у тому числі при використанні металургійного марганцю замість електролітичного. Розроблена та реалізована технологія електрошлакової виплавки з конверторного ванадієвого шлаку ванадійвмішуючих лігатур зі ступенем витягання ванадію 95-97 % і високими техніко-економічними показниками.

Ключові слова: електрошлакова плавка, невитратний графітований електрод, оксидно-фторидні шлаки, поведінка вуглецю, сульфідна ємність, математичне моделювання, електрошлакове та порційне електрошлакове відливання, кристалізація, зливки, якість металу, демпфуючі сплави, мінеральна сировина, феросплави і лігатури.

ABSTRACT

Biktagirov F.K. Electroslag technologies with a non-consumable graphite electrode used in melting and refining of steels and alloys. - Manuscript.

Thesis for the scientific degree of Dr. of Techn. Sci. on specialty 05.16.02 “Metallurgy of ferrous and non-ferrous metals and special alloys” – The E.O. Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine, Kiev, 2007.

The thesis is devoted to the investigation of physical – chemical, metallurgical and thermophysical laws applied to electroslag melting with a non-consumable graphite electrode, development of new and updating of known electroslag technologies of heating, treatment and melting of metals. Physical – chemical regularities of carbon distribution in “graphitized electrode-slag – metal” system were revealed. It was established that to limit the metal carburization, it is necessary to use a slag with a definite ratio of СaO and SiO2 concentration, and to keep the temperature of slag melt lower than the temperature of formation of carbides of calcium and silicon. Procedure has been developed and sulphide capacity of melts of CaF2-CaO-Al2O3-SiO2 system in the wide range of concentration of components, included into it, was experimentally determined. It is shown that the slags with calcium fluoride content of 30-40% should be preferred in this system by their refining ability. Thermophysical features of formation of ingots in electroslag casting (ESC) and portion electroslag casting (PESC) were defined. Technologies of production of ESC and PESC ingots of up to 75 tons were developed. It is shown that these methods allow improving greatly the quality of forged ingots designed for manufacture of critical products with higher service characteristics. Technology of elecrtoslag melting and refining (ESMR) from a non-compact charge of manganese – copper alloys with damping properties at the level of the best samples for the similar metal, including the case of use of metallurgical manganese instead of electrolytic manganese, has been developed. Technology of elecroslag melting from converter vanadium slag of vanadium-containing master alloys with 95-97% degree of vanadium extraction and high technical-economical characteristics has been developed and realized.

Key words: electroslag melting, non-consumable graphitized electrode, oxide-fluoride slags, behaviour of carbon, sulphide capacity, mathematical modelling, electroslag and portion electrosalg casting, ingots, metal quality, damping alloys, mineral raw material, ferroalloys and master alloys.