エレクトロスラグ再溶解とは何ですか?

エレクトロスラグ再溶解
エレクトロスラグ再溶解装置

エレクトロスラグ溶解法は、溶融スラグに電流を流す際に発生する抵抗熱を熱源として鋼を溶解する方法で、金属の純度を高め、インゴットの結晶化を改善することを目的としています。

エレクトロスラグ再溶解法の導入

エレクトロスラグ再溶解の製品は多種多様で、幅広い用途があります。鋼の種類には、炭素鋼、合金構造用鋼、軸受鋼、ダイス鋼などがあります。 ハイス, ステンレス鋼、耐熱鋼、超高強度鋼、高温合金、精密合金、耐食合金、電熱合金など400種類以上の鋼材を製造しています。また、エレクトロスラグ法は、特殊形状の鋳物を直接溶解して鋳造することができ、鍛造を鋳造に置き換え、生産プロセスを簡素化し、金属の利用率を向上させることができます。

その主な目的は、金属を精製し、清浄で均一かつ緻密な鋼塊を得ることです。エレクトロスラグで再溶解した鋼は、純度が高く、硫黄含有量が低く、非金属介在物が少なく、鋼塊の表面が滑らかで、清浄で均一かつ緻密で、金属組織と化学組成が均一です。エレクトロスラグ鋼の鋳造機械特性は、同じ鋼種の鍛造品の指標に達するか、それを超えることができます。エレクトロスラグ鋼塊の品質は、合理的なエレクトロスラグ再溶解プロセスと、エレクトロスラグプロセスを保証する設備条件に依存します。

エレクトロスラグ鋳造プロセスは、一般的な鋳造プロセスの主な矛盾を根本的に解決します。エレクトロスラグ再溶解（冶金品質の高い金属を得る）と鋳造（特殊形状部品の精製ブランクを鋳造）の利点を組み合わせ、通常の製錬の異形金属と同様に緻密な構造と異方性のない特性を備えています。通常の鍛造品と比較して、エレクトロスラグ鋳造品の性能指標は同じ鋼種の異形金属の指標に完全に達し、鍛造品のいくつかの欠点を回避します。均一な金属組織と化学組成。エレクトロスラグ鋼の鋳造機械特性は、同じ鋼種の鍛造品の指標に達するか、それを超えることができます。エレクトロスラグ鋼インゴットの品質は、合理的なエレクトロスラグ再溶解プロセスと、エレクトロスラグプロセスを保証する設備条件に依存します。

エレクトロスラグ再溶解プロセス

エレクトロスラグ再溶解は、通常は以前に鋳造された金属合金で作られた消耗電極から始まる二次精錬プロセスです。このプロセスの仕組みは次のとおりです。

  • 融解消耗電極は、導電性媒体として機能する溶融スラグ浴に下げられ、スラグは電気抵抗によって加熱され、電極が溶けます。
  • 精錬電極が溶けると、溶融金属の液滴がスラグの中を落ちていきます。この段階で不純物が除去され、金属は精錬されます。
  • 凝固精製された金属は水冷鋳型内で凝固し、優れた機械的特性と均質性を備えたインゴットを形成します。

エレクトロスラグ再溶解の用途

1。 航空宇宙ESR 合金は、高い強度と信頼性が最も重要となる航空機エンジン部品、着陸装置、構造部品に使用されます。

2。 発電: 発電所のタービンブレードやその他の重要な部品は、ESR 精製金属の強化された特性の恩恵を受けています。

3.医療機器このプロセスは、生体適合性と強度が重要となる医療用インプラントや外科用器具用の高品質のステンレス鋼やその他の合金を製造するために使用されます。

4。 防衛装甲板やミサイル部品などの軍事用途では、極限条件下で優れた性能を発揮する ESR 合金が使用されています。

5. 工具および金型製造ESRにより精製された高速度鋼などの工具鋼は、耐摩耗性や靭性が向上した切削工具や金型の製造に使用されます。

近年、新型エレクトロスラグ鋳造プロセスは徐々に工学技術コミュニティの注目を集めており、多くの産業部門がエレクトロスラグ鋳造製品の研究と使用を強化しています。この新プロセスの開発では、旧ソ連、日本、米国がより多くの研究成果を上げており、西ドイツ、チェコスロバキア、英国、スウェーデン、フランスがそれに続いています。電気冶金研究所は、新型エレクトロスラグ鋳造プロセスの開発とそれを利用した特殊形状部品の研究開発において、以下の成果を達成しました。

エレクトロスラグ鋳造冷間圧延ローラー、バルブボディ、T字継手、厚肉中空管、石油分解炉管、ギアブランク、各種金型（スタンピング金型を含む）、ディーゼルエンジンクランクシャフトなど。
現在、米国のCONSARC、ドイツのALD、オーストリアのINTECOなどの有名な電気スラグ炉メーカーは、いずれもPLCと産業用制御コンピュータに基づく2レベルコンピュータ制御システムを採用しており、再溶解プロセス全体の設備とプロセスの完全自動制御を実現しています。

平炉、転炉、アーク炉、誘導炉などで精錬された鋼を電極に鋳造または鍛造し、スラグ抵抗熱で二次再溶解する精錬法は、英語でESRと呼ばれます。この精錬法の原理は、1940年代に米国のRKホプキンスによって初めて提案されました。その後、ソ連と米国は相次いで工業生産用のエレクトロスラグ炉を設立しました。1960年代半ば、航空、航空宇宙、電子、原子力などの産業の発展により、エレクトロスラグ再溶解はソ連、西ヨーロッパ、米国で急速な発展を遂げました。生産される製品には、高品質の合金鋼、高温合金、精密合金、耐食合金、アルミニウム、銅、チタン、銀などの非鉄金属の合金などがあります。

エレクトロスラグ再溶解の利点

1. 純度の向上ESR により金属内の介在物含有量が大幅に減少し、酸化物や硫化物などの不純物が除去されます。これにより、よりクリーンで高品質の合金が実現します。

2. 機械的特性の向上: 精製された金属は、引張強度、靭性、延性の向上など、強化された機械的特性を示します。これにより、ESR 合金は要求の厳しい用途に適しています。

3. 均質性このプロセスにより、合金元素のより均一な分布が保証され、インゴット全体で一貫した特性が得られます。

4. 人種差別の減少ESR は化学物質の分離を最小限に抑え、より均一な組成とより優れた性能特性を提供します。

まとめ

エレクトロスラグ再溶解は、現代の冶金学において極めて重要なプロセスであり、優れた特性を持つ高品質の合金の製造を可能にします。純度を高め、機械的特性を改善し、均質性を確保することで、ESR は航空宇宙、発電、医療、防衛、工具製造などの業界の厳しい要求を満たします。技術が進歩するにつれて、先進材料の製造におけるエレクトロスラグ再溶解の役割は拡大し続けており、材料科学における卓越性の追求におけるその重要性が強調されています。

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