OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 4 2025 311 MATERIAL SCIENCE 2…3 мм. Типичный химический состав наростов (масс. %): 94,8–95,3 % Fe; 2,0–3,2 % Si; 0,3–0,4 % Mn; 0–0,3 % Al; структура не имеет признаков зеренного строения и близка к восстановленному железу с остатками закиси железа [1]. Линия непрерывного отжига работает при повышенных температурах, однако на поверхности стальных полос присутствует влага. Ее источниками могут быть загрязнения и вода, сконденсированная на металле до входа в печь отжига. Они образуют оксидные пленки на поверхностях. Источником влаги также могут быть газы, формирующие атмосферу печи (H2, N2), при снижении их температуры ниже точки росы, когда влага из атмосферы конденсируется и образует капли или оксидные пленки на поверхностях. При заданном содержании водорода парциальное давление в атмосфере паров воды в соответствии со следующим уравнением [7]: 2 H O lg 9,8 / (273,8 ) 2,22 DP DP P T T = + − , где 2 H O P – парциальное давление водяных паров; TDP – температура точки росы. В свою очередь, термодинамическая стабильность оксидов, образующих наросты, является функцией парциального давления кислорода в атмосфере печи. Окислительный потенциал ( ) 2 2 H O H P P атмосферы печи представляет собой один из основных технологических параметров рекристаллизационного отжига. Типичная температура точки росы составляет –30 °C (380 ppm H2O, или 2 O − = ⋅ 22 3,16 10 Ð атм) для промышленно используемой атмосферы отжига. Снижение точки росы до –58 °C (14 ppm H2O, или 2 O − = ⋅ 25 7,6 10 Ð атм) понижает движущую силу окисления в соответствии с диаграммой Ричардсона – Эллингема – Джеффаза [8]. Хотя условия отжига являются восстановительными для железа, но в зависимости от окислительного потенциала атмосферы может происходить селективное окисление легирующих элементов с высоким сродством к кислороду (Si, Mn и др.). Исследования различных классов сталей показало, что рост влажности поступающего газа, т. е. рост окислительного потенциала атмосферы печи отжига, ведет к увеличению величины оксидной пленки на поверхности металла и к изменению ее структуры [3, 9, 10– 12]. Таким образом, изменение влажности меняет темп увеличения размера наростов вследствие изменения окислительного потенциала в рабочей среде. В атмосфере печи содержание H2O и H2 контролируют стандартными печными устройствами, например термогигрометром, который определяет температуру и точку росы [13]. Помимо химических процессов на образование наростов на печном валке и вмятин на стальной полосе влияют также механические напряжения. Давление полосы на валок невелико и определяется массой полосы между двумя валками, расположенными последовательно в вертикальной плоскости агрегата вертикального отжига. Оценка показывает, что в случае полосы толщиной 0,7 мм и шириной 1000 мм при вертикальном расстоянии между осями последовательных роликов, равном 8000 мм, ее масса между роликами составит около 40 кг. При этих параметрах максимальное давление в зоне контакта между гладкой поверхностью валка и полосой при диаметре валка 600 мм составит 0,5 МПа, но на участках точечных контактов по наростам давление увеличивается на порядок и более. Кроме того, несоответствие линейных скоростей полосы и точек на поверхности роликов ускоряет рост наростов [14]. Однако в процессе производства несоответствие скоростей можно контролировать и поддерживать на уровне 0,3 %, при этом наросты на ролике образуются после нескольких месяцев непрерывной работы. Это дало основание заключить, что роль реакций между элементами значительно выше в сравнении с несоответствием линейных скоростей ролика и ленты [10]. Для снижения склонности к образованию наростов применяются различные методы: изменение химического состава стальной полосы и печного ролика [15], нанесение защитных покрытий [5, 14, 16], установка промежуточных углеродных втулок [13, 17]. Определение эффективности методов требует разработки способа оценки стойкости против образования наростов на поверхности металлических материалов. Наиболее достоверная оценка, по результатам натурных испытаний роликов, отличается крайне высокими длительностью и затратами на проведение эксперимента, поскольку межремонтный цикл работы печи отжига составляет 4–9 месяцев [1].
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1