электрошлаковая технология

Когда говорят об электрошлаковой технологии, многие сразу представляют себе просто ещё один способ получения слитков. Но на практике, особенно в условиях реального цеха, всё упирается в детали, которые в учебниках часто опускают. Основная ошибка — считать, что главное это оборудование, а не режимы и подготовка шихты. У нас в ООО Цзиюань Юйбэй Тяжёлое литейно-кузнечное производство стоит электропечь для электрошлакового переплава, и я могу сказать, что сама по себе печь — это только часть истории.

От теории к цеховой реальности

Взять, к примеру, подготовку флюса. В теории всё ясно: определённый состав, гранулометрия. Но на практике, когда поступает партия с чуть большей влажностью, а сроки поджимают, возникает соблазн пустить её в работу с минимальной просушкой. Пробовали так однажды — пошли проблемы с устойчивостью процесса, шлак 'шумел', да и качество поверхности слитка оставляло желать лучшего. Пришлось остановиться, полностью заменить шлаковую смесь. Потеряли полсмены. Вот этот момент — контроль входящих материалов — это как раз то, что отличает формальное применение технологии от осмысленного.

Или другой нюанс — подготовка расходуемого электрода. Казалось бы, обточил, закрепил — и всё. Но если на поверхности осталась окалина или следы коррозии, которые не удалили полностью, это может привести к локальным нарушениям в зоне переплава. Мы это отследили, когда получили слиток с внутренней несплошностью. Разбирались долго, вплоть до химического анализа включений. Оказалось, что источник — именно загрязнения на электроде. Теперь у нас на этот счёт жёсткий протокол, который, честно говоря, некоторые новые сотрудники поначалу пытаются обойти, чтобы сэкономить время. Приходится объяснять, что экономия двадцати минут на зачистке может обернуться браком в несколько тонн металла и последующими сложностями в ковке.

Температурный режим ванны — это вообще отдельная тема. По приборам всё может выглядеть стабильно, но опытный мастер по характеру горения дуги, по виду шлака может определить, что процесс идёт 'жестко' или, наоборот, 'вяло'. Это сложно формализовать в инструкцию. У нас был случай, когда автоматика давала сбой, и температура начала ползти вверх. Оператор вовремя заметил по изменению цвета свечения из-под шлаковой корки и вручную скорректировал мощность. Автоматику потом, конечно, починили, но этот момент показал, что полагаться только на датчики в таком процессе нельзя. Нужно постоянное визуальное наблюдение.

Оборудование и его границы возможного

Наша электропечь для электрошлакового переплава — рабочая лошадка, но у каждой машины есть свой предел. Мы её используем в рамках определённой номенклатуры, в основном для ответственных поковок, которые потом идут на ковочном прессе. Пытались как-то выжать из неё слиток большего диаметра, близкий к максимальному паспортному. Технологически всё просчитали, но не учли в полной мере теплоотвод в кристаллизаторе. В итоге получили повышенную ликвацию по периферии слитка. После ковки и термообработки в заготовке проявилась анизотропия свойств. Пришлось ту партию пустить на менее ответственные изделия. Вывод: паспортные данные — это не руководство к действию, а точка отсчёта. Реальные возможности определяются методом проб, и иногда — ошибок, на собственной оснастке и под свои задачи.

Связка электрошлакового переплава с последующей ковкой — это ключевое. Полученный слиток — это не готовое изделие, а заготовка для гидравлического пресса. Поэтому параметры переплава мы всегда согласовываем с кузнецами. Например, скорость охлаждения слитка. Если слишком быстро — возрастает риск трещин при ковке. Слишком медленно — зерно растёт, и потом его сложнее измельчить деформацией. Нашли свой компромиссный режим охлаждения в изложнице, который даёт приемлемую структуру для наших стандартных поковок. Но для новой марки стали или сложной конфигурации поковки этот режим приходится пересматривать, иногда интуитивно.

Инфраструктура вокруг печи тоже важна. Те же нагревательные печи для отжига слитков должны быть готовы принять заготовку в нужное время. Бывало, что из-за планового ремонта одной печи график сбивался, и слитки после переплава дольше стояли, чем положено. Это сказывалось на качестве поверхности и требовало дополнительной механической обработки перед ковкой. Теперь стараемся планировать такие вещи жёстче, но в реальном производстве идеальных графиков не бывает.

Взаимодействие с другими переделами

После переплава и ковки заготовка идёт на токарную обработку. И здесь часто всплывают те самые 'детали', заложенные на этапе ЭШП. Допустим, неидеальная поверхность слитка. Кажется, что её всё равно снимут на токарном станке. Но если перепад по диаметру или овальность слишком велики, это увеличивает время обработки, расход инструмента. Токари, конечно, ругаются. Поэтому мы на переплаве сейчас уделяем больше внимания не только внутреннему качеству, но и геометрии. Это вопрос экономики всего цикла, а не только нашего участка.

Термический цех — наш главный потребитель и критик. Отжиг, улучшение в электрических печах — эти операции напрямую зависят от того, что мы им поставили. Однородность химического состава по сечению слитка, отсутствие грубых неметаллических включений — это залог успешной термообработки. Был прецедент, когда после закалки и отпуска в одной партии поковок свойства 'плавали'. Искали причину в печах, в режимах. В конце концов, вернулись к анализу слитков. Оказалось, была небольшая, но системная неоднородность в распределении легирующих, заложенная на этапе формирования металла в шлаковой ванне. С тех пор мы ужесточили контроль за стабильностью скорости переплава и глубины ванны.

Горизонтальные токарные станки — финишный этап для многих изделий. Когда резец снимает стружку, видно всё. Плотность металла, наличие раковин. Хорошая поковка из электрошлакового слитка обрабатывается ровно, стружка ломается красиво. Это, можно сказать, конечная оценка нашей работы. Если на этой стадии идёт много брака по механической обработке из-за дефектов металла — вся цепочка проигрывает. Поэтому мы периодически общаемся с ребятами из мехобработки, смотрим на их проблемы. Это обратная связь, без которой невозможно двигаться вперёд.

Экономика процесса в масштабах цеха

Говоря о электрошлаковой технологии, нельзя забывать про стоимость. Электроэнергия, флюсы, расход электродов — это прямые затраты. При годовом объёме в 5000 тонн поковок даже небольшая оптимизация даёт ощутимый эффект. Например, мы экспериментировали с толщиной шлаковой корки, пытаясь снизить теплопотери. В теории — меньше расход энергии. На практике — при слишком тонком слое ухудшилась защита металла от атмосферы, появилось больше оксидов. В итоге вернулись к проверенным параметрам, поняв, что экономия на энергии не стоит риска увеличения брака. Иногда консерватизм в технологии оправдан.

Ещё один момент — ремонт и обслуживание самой печи. Критически важна футеровка, состояние токоподводов. Простой такого оборудования парализует всю цепочку. У нас график планово-предупредительных ремонтов выстроен жёстко, но всегда есть риск внезапной поломки. Как-то вышла из строя система перемещения электрода. Остановка в самый разгар плавки. Пришлось в аварийном порядке перераспределять металл для других заказов, сдвигать сроки. Сейчас держим на складе ключевые запасные части, хотя это 'замороженные' деньги. Но без этого нельзя.

Человеческий фактор. У нас в компании 30 человек, и от квалификации оператора ЭШП зависит очень многое. Обучить нового человека — это не просто показать кнопки. Нужно, чтобы он 'прочувствовал' процесс. Иногда молодые специалисты, наслушавшись про автоматизацию, думают, что их роль — наблюдать за экранами. Но в критический момент решение должно приниматься быстро и на основе опыта, которого нет у компьютера. Поэтому мы стараемся сохранить преемственность, чтобы опытные мастера передавали свои наблюдения, свои 'секреты' по управлению ванной.

Взгляд вперёд и текущие задачи

Куда двигаться дальше? Для нашего масштаба — ООО Цзиюань Юйбэй — гнаться за самыми передовыми установками, возможно, и нецелесообразно. Наша задача — выжать максимум из того, что есть, и повышать стабильность. Сейчас мы больше внимания уделяем не самому переплаву, а подготовительным и заключительным операциям. Например, внедрили более тщательный контроль шихты, улучшили систему сушки флюсов. Это дало свой эффект в виде снижения разброса свойств от плавки к плавке.

Ещё одно направление — расширение номенклатуры марок сталей, которые мы можем уверенно переплавлять. Каждая новая марка — это новые вызовы: подбор шлака, режимов охлаждения, отжига. Работаем методом небольших опытных плавок, анализируем, корректируем. Информацию по этим наработкам мы аккумулируем во внутренних техкартах, которые постоянно дополняем. Это наша главная ценность.

В конечном счёте, электрошлаковая технология для нас — это не абстракция, а ежедневная рутина с её проблемами и успехами. Это гул печи, вид раскалённого шлака и знание, что от твоего решения сейчас зависит, какой металл пойдёт дальше — на ковку, на обработку, на ответственный узел. И когда видишь готовую поковку, которая прошла весь этот путь, понимаешь, что все эти нюансы, все эти 'цеховые' тонкости — они того стоили. Технология живёт не в учебниках, а здесь, в цеху, среди станков и печей, и её настоящее лицо видно только в процессе работы.