ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. В процессе рекристаллизационного отжига при производстве холоднокатаной электротехнической и автомобильной стали на поверхности печных роликов образуются наросты. Они являются причиной повреждений поверхностного слоя обрабатываемой стальной ленты в виде вмятин. Предметом исследований была оценка этого дефекта. Методы. Разработана лабораторная методика оценки склонности к образованию наростов на печных роликах. Она имитирует контактное взаимодействие между печным роликом и прокатываемой лентой в реальных условиях рекристаллизационного отжига, включая приложенное давление в зоне контакта, температуру в диапазоне 700…900 °С, состав атмосферы в печи (H₂-N₂) и уровень влажности, возникающей вследствие наличия кислорода, адсорбированного на стальной ленте. Для оценки достоверности методики было проведено сравнение наростов с поверхности ролика после эксплуатации и наростов, образовавшихся в лабораторных условиях в зоне контакта стальных образцов из материалов ролика и ленты. Для анализа были использованы результаты, полученные с применением оптической микроскопии, рентгеноструктурного анализа и сканирующей электронной микроскопии. Результаты и обсуждение. Исследование показало, что разработанный метод приводит к образованию на поверхности пластин наростов, имеющих морфологию, химический и фазовый составы, аналогичные наблюдаемым на печных роликах. Сравнительная оценка склонности к образованию наростов на типовом материале печного ролика, стали ЭИ 283, и на покрытии NiCrAlY, полученном плазменным напылением, показала, что в первом случае темп образования наростов выше на порядок. Подтвержденная достоверность лабораторной методики позволяет использовать ее в оценке эффективности мер против образования наростов на печных роликах в условиях длительного высокотемпературного контакта.

1. Миндлин Б.И., Настич В.П., Чеглов А.Э. Изотропная электротехническая сталь – М.: Интермет Инжиниринг, 2006. – 240 с. – ISBN 5-89594-130-3.

2. Scaling behaviour of Si-alloyed steel slabs under reheating conditions / G. Mikl, T. Höfler, C. Gierl-Mayer, H. Danninger, B. Linder, G. Angeli // Journal of Casting & Materials Engineering. – 2021. – Vol. 5 (4). – P. 71–74. – DOI: 10.7494/jcme.2021.5.4.71.

3. Grabke H.J., Leroy V., Viefhaus H. Segregation on the surface of steels in heat treatment and oxidation // ISIJ International. – 1995. – Vol. 35 (2). – P. 95–113. – DOI: 10.2355/isijinternational.35.95.

4. Kuklik V., Kudlacek J. Hot-dip galvanizing of steel structures. – Oxford: Butterworth-Heinemann, 2016. – 234 p. – ISBN 978-0-08-100753-2. – DOI: 10.1016/C2014-0-03512-5.

5. Fukubayashi H.H., Brennan M.S. Present furnace and pot roll coatings and future development // ITSC 2004 – Conference Proceedings, Osaka, Japan, May 2004. – ASM, 2004. – P. 125–131. – DOI: 10.31399/asm.cp.itsc2004p0125.

6. Huang T.S. Effect of Mn on the formation of oxide buildups upon HVOF-sprayed MCrAlY-ceramic-type cermet coatings // Journal of Thermal Spray Technology. – 2011. – Vol. 20 (3). – P. 447–455. – DOI: 10.1007/s11666-010-9531-y.

7. Effect of dew point on the formation of surface oxides of twinning-induced plasticity steel / Y. Kim, J. Lee, K.-S. Shin, S.-H. Jeon, K.-G. Chin // Materials Characterization. – 2014. – Vol. 89. – P. 138–145. – DOI: 10.1016/j.matchar.2014.01.012.

8. Деверо О.Ф. Проблемы металлургической термодинамики: пер. с англ. – М.: Металлургия, 1986. – 424 с.

9. Selective oxidation of ternary Fe-Mn-Si alloys during annealing process / X. Zhang, C. Corrêa da Silva, C. Liu, M. Prabhakar, M. Rohwerder // Corrosion Science. – 2020. – Vol. 174. – P. 108859. – DOI: 10.1016/j.corsci.2020.108859.

10. Zheng X., Kang Y., Zhou J. Influence of coating and dew point on hearth roll pickup // Journal of Iron and Steel Research International. – 2019. – Vol. 26 (6). – P. 647–652. – DOI: 10.1007/s42243-019-00231-z.

11. Changing oxide layer structures with respect to the dew point prior to hot-dip galvanizing of δ-TRIP steel / H. Wang, X. Jin, G. Hu, Y. He // Surface and Coatings Technology. – 2018. – Vol. 337. – P. 260–269. – DOI: 10.1016/j.surfcoat.2017.12.046.

12. Effect of dew point on the selective oxidation of advanced high strength steels / M. Maderthaner, A. Jarosik, G. Angeli, R. Haubner // Materials Science Forum. – 2017. – Vol. 891. – P. 292–297. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.891.292.

13. Cause analysis on buildup formation of carbon sleeve in continuous annealing furnace for non-oriented silicon steel produced by CSP process / M. He, S. Peng, G. Xue, Y. Ouyang, J. Zhang, H. Chen, B. Liu // Characterization of Minerals, Metals, and Materials 2015. – Cham: Springer International Publishing, 2016. – P. 587–593. – DOI: 10.1007/978-3-319-48191-3_73.

14. Applications and developments of thermal spray coatings for the Iron and Steel Industry / S. Singh, C.C. Berndt, R.K. Singh Raman, H. Singh, A.S.M. Ang // Materials. – 2023. – Vol. 16 (2). – P. 516. – DOI: 10.3390/ma16020516.

15. Сухов А.И., Коротченкова А.В. Особенности производства электротехнических изотропных сталей с особо низкими удельными магнитными потерями // Современные материалы, техника и технологии. – 2019. – № 5 (26). – С. 172–180.

16. Midorikawa S., Yamada T., Nakazato K. Development of surface-modifying technologies by thermal spraying of process rolls in steel production process // Kawasaki Steel Technical Report. – 2001. – N 45. – P. 57–63. – URL: https://www.jfe-steel.co.jp/archives/en/ksc_giho/no.45/tobira057.html (accessed: 20.11.2025).

17. Effect of microstructure on resistance to buildups formation of carbon sleeves in continuous annealing furnace for silicon steel production / M. He, X. Wang, W. Zhou, X. Gong, J. Zhang, J. Xu // Characterization of Minerals, Metals, and Materials. – Springer, 2019. – P. 351–359. – (Minerals, Metals and Materials Series). – DOI: 10.1007/978-3-030-05749-7_35.

18. Turkdogan E.T. Fundamentals of steelmaking. – Maney Publishing, 2010. – 345 p. – ISBN 1906540977.

19. Superalloys II: High-temperature materials for aerospace and industrial power / ed. by C.T. Sims, N.S. Stoloff, W.C. Hagel. – New York: Willey, 1987. – 640 p. – ISBN 0471011479.

20. Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали: учебник для студентов вузов. – М.: Металлургия, 1985. – 408 с.

21. Dorfman M.R., Sporer D., Meyer P. Thermal spray technology growth in gas turbine applications // ASM Handbook. Vol. 5A. Thermal Spray Technology. – ASM International, 2013. – P. 280–286. – DOI: 10.31399/asm.hb.v05a.a0005737.

22. Matthews S., James B. Review of thermal spray coating applications in the steel industry: Part 1 – Hardware in steel making to the continuous annealing process // Journal of Thermal Spray Technology. – 2010. – Vol. 19 (6). – P. 1267–1276. – DOI: 10.1007/s11666-010-9518-8.

23. Современное применение металлокерамических покрытий на основе систем металл-хром-алюминий-иттрий (м-кролей) / Ф.И. Пантелеенко, В.А. Оковитый, О.Г. Девойно, А.С. Володько, В.А. Сидоров, В.В. Оковитый, В.М. Асташинский // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. – 2021. – № 3 (74). – С. 72–81.

24. Влияние Y2O3 на стойкость NiCrAlY плазменных покрытий против образования наростов на печных роликах / А.А. Чернов, К.А. Берсенев, М.П. Пузанов, Ю.С. Коробов, Л.С. Каренина, Ю.В. Худорожкова, А.В. Макаров, Д.И. Давыдов // Сталь. – 2025. – № 5. – С. 24–30.