Сучасна електрометалургія, 2025, №04

2025 №04 (02)

DOI of Article 10.37434/sem2025.04.03

2025 №04 (04)

---

Сучасна електрометалургія, 2025, #4, 17-25 pages

Рециклінг нікелевих сплавів способом електрошлакового переплаву

Ю.В. Костецький, В.П. Петренко, Є.О. Педченко, Г.О. Полішко, В.А. Зайцев

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: y.kostetsky@paton.kiev.ua

Реферат
Розглянуто результати експериментів з рециклінгу нікелевих сплавів способом електрошлакового переплаву з використанням струмопровідного кристалізатора. Дослідження проведено на установці Р-951, де визначено раціональні режими переплаву електродів змінного перетину з відходів нікелевих сплавів. У результаті проведених досліджень підтверджено ефективність рециклінгу технологічних відходів нікелевого сплаву ЕП648 способом електрошлакового переплаву із застосуванням струмопровідного кристалізатора. Встановлено оптимальні режими переплаву витратних електродів змінного перетину, що забезпечують стабільність процесу за раціонального розподілу потужності між електродом і кристалізатором. Хімічний склад отриманих зливків відповідав нормативним вимогам до сплаву ЕП648, а виготовлені з них вироби успішно пройшли контроль якості. Розроблена одностадійна технологія рециклінгу дозволяє безпосередньо повертати відходи нікелевого сплаву у виробничий цикл та має високий практичний потенціал для застосування в промисловості. Результати дослідження можуть бути використані для вдосконалення існуючих методів рециклінгу металевих відходів та розробки нових підходів до переробки нікелевих сплавів. Бібліогр. 23, табл. 6, рис. 7.
Ключові слова: рециклінг, нікелевий сплав, електрошлаковий переплав, двоконтурна технологія, струмопровідний кристалізатор, зливок

Отримано 15.09.2025
Отримано у переглянутому вигляді 14.10.2025
Прийнято 12.11.2025

Список літератури

1. Branca, T., Colla, V., Algermissen, D. et al. (2020) Reuse and recycling of by-products in the steel sector: Recent achievements paving the way to circular economy and industrial symbiosis in Europe. Metals, 10(345). DOI: https://doi.org/10.3390/met10030345
2. Domenech, T., Bahn-Walkowiak, B. (2019) Transition towards a resource efficient circular economy in Europe: Policy lessons from the EU and the member states. Ecological Economics, 155, 7–19. Elsevier, Amsterdam. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2017.11.001
3. Xie, J., Xia, Z., Tian, X., Liu, Y. (2023) Nexus and synergy between the low-carbon economy and circular economy: A systematic and critical review. Environmental Impact Assessment Review, 100, 107077. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eiar.2023.107077
4. Feng, H., Chen, L., Liu, X., Xie, Z. (2017) Construction design for an iron and steel production process based on the objectives of steel yield and useful energy. Inter. J. of Heat and Mass Transfer, 111, 1192–1205. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.04.096
5. Watari, T., Mclellan, B. (2024) Decarbonizing the global steel industry in a resource-constrained future — A systems perspective. Philosophical Transact. of the Royal Society A, 382(2284), 20230233. DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2023.0233
6. Diener, D.L., Tillman, A.M. (2016) Scrapping steel components for recycling — Isn’t that good enough? Seeking improvements in automotive component end-of-life. Resources, Conservation and Recycling., 110, 48–60. DOI: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2016.03.001
7. Wu, L., Liu, K., Mei, H. et al. (2022) Thermodynamics analysis and pilot study of reusing medium and high alloy steel scrap using induction melting and electroslag remelting process. Metals, 12(6), 944. DOI: https://doi.org/10.3390/met12060944
8. Varvara, D.A.I., Tintelecan, M., Aciu, C. et al. (2019) An assessment of the substance losses from charge composition used to the steelmaking — Key factor for sustainable steel manufacturing. Procedia Manufacturing, 32, 15–21. DOI: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.02.177
9. Gandhewar, V.R., Bansod, S.V., Borade, A.B. (2011) Induction furnace — A review. Inter. J. of Eng. and Techn., 3(4), 277–284.
10. Arh, B., Podgornik, B., Burja, J. (2016) Electroslag remelting: a process overview. Materials and Technology, 50(6), 971–978. DOI: https://doi.org/10.17222/mit.2016.108
11. Mitchell, A. (2008) Electroslag technology for aerospace alloys. Advances in Electrometallurgy, 4, 31–36 [in Russian].
12. Walek, J.,Odehnalová, A., Kocich, R. (2024) Analysis of thermophysical properties of electroslag remelting and evaluation of metallographic cleanliness of steel. Materials, 17(18), 4613. DOI 10.3390/ma17184613
13. Biktagirov, F.K., Veretilnyk, O.V., Shapovalov, V.O. et al. (2021) Comparative indices of different methods of processing shavings of high-alloyed steels and alloys. Suchasna Elektrometalurhiya, 4, 11–15 [in Ukrainian]. DOI: https://doi.org/10.37434/sem2021.04.01
14. Kuskov, Yu.M., Ryabtsev, I.A., Kuzmenko, O.G., Lentyugov, I.P. (2020) Electroslag technologies of surfacing and recycling of metal and metal-containing waste. Kyiv, Interservice.
15. Mitchell, A. (2021) Electrode manufacture for the remelting processes. Ironmaking & Steelmaking, 48(5), 505–513, DOI: https://doi.org/10.1080/03019233.2020.1855690
16. Tsykulenko, A.K., Lantsmann, I.A., Medovar, L.B. et al. (2000) Two-circuit method of electroslag remelting consumable electrodes. Advances in Special Electrometallurgy, 3, 141–144.
17. Dong, Y., Jiang, Z., Cao, H. et al. (2016) Study of single-power, two-circuit ESR process with current-carrying mold. Development of the technique and its physical simulation. Metallurgical and Materials Transact. B, 47(6), 3575–3581. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-016-0813-8
18. Medovar, L., Stovpchenko, G., Jianjun, G. (2024) State of the art of electroslag refining and challenges in the control of ingot cleanness. In: Proc. of 12th Inter. Conf. on Molten Slags, Fluxes and Salts MOLTEN 2024. Brisbane, AusIMM, ID: P-04120-D5P7M3.
19. Medovar, L., Fedorovsky, B., Petrenko, V. (2005) ESR with two power sources and process control. In: Proc. of Inter. Symp. on Liquid Metal Processing and Casting, Santa-Fe, New Mexico, 131–135.
20. Pedchenko, Ye., Medovar, L., Kostetsky, Yu. (2022) Electroslag remelting as a method of recycling non-compact highspeed steel tools. In: Proc. of 31st Inter. Conf. on Metallurgy and Materials. Brno, TANGER Ltd, 142–148. DOI: https://doi.org/10.37904/METAL.2022.4455
21. Pedchenko, Ye.O., Petrenko, V.L., Kostetskyi, Yu.V. et al. (2025) Electroslag remelting of variable cross-section electrodes using a two-circuit scheme. In: Proc. of the VII Inter. Conf. on Welding and Related Technologies WRT 2024. Yaremche, CRC Press, 25–28. DOI: https://doi.org/10.1201/9781003518518-5
22. Kuskov, Yu.M., Solovyov, V.G. (2018) Experimental study of slag and metal bath rotation during electroslag process in current-feeding mould. Avtomaticheskaya Svarka, 7, 41–43 [in Russian]. DOI: https://doi.org/10.15407/as2018.07.07
23. Reitz J., Wietbrock B., Richter S. et al. (2011) Enhanced homogenization strategy by electroslag remelting of high-manganese TRIP and TWIP steels. Advanced Eng. Materials,13(5), 395–399. DOI: https://doi.org/10.1002/adem.201000322

---

Реклама в цьому номері:

---