Разработка методики оценки склонности к образованию наростов на печных роликах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

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.

Об авторах

Кирилл Александрович Берсенев

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАН

Email: bersenev@imp.uran.ru
ORCID iD: 0009-0004-5505-3000
SPIN-код: 6216-5378
https://www.researchgate.net/profile/Kirill-Bersenev

м.н.с.

Россия, 620108, Россия, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Михаил Павлович Пузанов

Группа НЛМК, ВИЗ-Сталь

Email: Puzanov_mp@nlmk.com
ORCID iD: 0009-0009-9457-4008
SPIN-код: 8585-5617

канд. техн. наук

Россия, 620108, Россия, г. Екатеринбург, ул. Кирова, 28

Алексей Анатольевич Чернов

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАН

Email: chernov_aa@imp.uran.ru
ORCID iD: 0009-0006-3478-6277
SPIN-код: 8376-7792

м.н.с.

Россия, 620108, Россия, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Юрий Станиславович Коробов

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАН

Email: yukorobov@imp.uran.ru
ORCID iD: 0000-0003-0553-918X
SPIN-код: 7474-3093
Scopus Author ID: 14063208900
ResearcherId: Q-6633-2018

доктор техн. наук, доцент

Россия, 620108, Россия, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Лариса Соломоновна Каренина

Группа НЛМК, ВИЗ-Сталь

Email: karenina_ls@nlmk.com
ORCID iD: 0009-0001-5439-2711
SPIN-код: 8746-2495

канд. хим. наук

Россия, 620108, Россия, г. Екатеринбург, ул. Кирова, 28

Юлия Викторовна Худорожкова

Институт машиноведения им. Э.С. Горкунова УрО РАН

Email: khjv@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3832-1419
SPIN-код: 5883-6066
Scopus Author ID: 8601281200
ResearcherId: O-9221-2015

канд. техн. наук, доцент

Россия, 620049, Россия, г. Екатеринбург, ул. Комсомольская, 34

Алексей Викторович Макаров

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАН

Email: avm@imp.uran.ru
ORCID iD: 0000-0002-2228-0643
SPIN-код: 3080-5032
Scopus Author ID: 57195590138
ResearcherId: D-5663-2016
https://www.imp.uran.ru/?q=ru/content/chlen-korrespondent-ran-makarov-aleksey-viktorovich

доктор техн. наук

Россия, 620108, Россия, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Денис Игоревич Давыдов

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАН

Email: davidov@imp.uran.ru
ORCID iD: 0000-0003-1381-0929
SPIN-код: 1992-4459
Scopus Author ID: 36011496500
ResearcherId: J-5599-2013
https://www.imp.uran.ru/?q=ru/user_card&sotrudnik=1289

канд. техн. наук

Россия, 620108, Россия, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Галия Маратовна Кинжебаева

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: galikinz@outlook.com
ORCID iD: 0009-0004-1243-6765
SPIN-код: 6093-7977

лаборант; 1. Институт физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАН, ул. С. Ковалевской, 18, г. Екатеринбург, 620108, Россия; galikinz@outlook.com

Россия, 620108, Россия, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Список литературы

  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/ href='www.scientific.net/MSF.891.292' target='_blank'>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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Примечание

Финансирование:

Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России для ИФМ УрО РАН. Исследование выполнено с использованием оборудования ЦКП «Пластометрия» ИМАШ УрО РАН.

 

Благодарности:

Авторы признательны Кочугову С.П., ООО НПП ТСП, за подготовку образцов.



Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».