ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОМД И ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ С ПОКРЫТИЕМ

В настоящее время в России и за рубежом накоплен определенный опыт по использованию алюминиевых газотермических покрытий (ГТП): технологических для совершенствования металлургического производства и конструкционных для получения изделий с ГТП [1, 2]. Ниже представлены результаты работ в данном направлении, полученные в проблемной лаборатории процессов пластической деформации и упрочнения Московского института стали и сплавов за последние годы. Рассматривался наиболее простой и производительный метод нанесения ГТП с помощью электродуговой металлизации. Была показана эффективность использования алюминиевого ГТП для защиты стальных заготовок при их нагреве и последующей прокатке от угара и окалино образования и с целью уменьшения или полного устранения обезуглероженного слоя [3, 4] . При этом исследовался нагрев стальных заготовок до температур, которые охватывали основной диапазон температур (1020—1280 °С) нагрева перед прокаткой. Толщину ГТП варьировали в диапазоне 100—400 мкм. Так, на Оскольском электрометаллургическом комбинате при нанесении на непрерывнолитые заготовки из ст.ШХ15 сечением 300x360 мм 1 кг алюминиевого ГТП снижение потерь на угар и окалину составило около 14 кг. При этом на поверхности полученного сорта (круг диаметром 122 мм) отсутствовал обезуглероженный слой. Это имеет большое значение для инструментальных сталей. Показано, что эффективность покрытия повышается почти в 2 раза при его предварительном уплотнении давлением от 3 до 12 МПа [3], что является следствием уменьшения шероховатости и пористости ПП. С целью повышения интенсивности нагрева заготовок с алюминиевым ГТП рекомендуется использовать композиционные покрытия: наружный слой ГТП с высоким коэффициентом черноты (например, ГТП из малоуглеродистой стали), внутренний алюминиевое ГТП [5]. Сочетание высоких отражательных свойств алюминиевых ГТП (е = 0,15—0,27) с большой жаростойкостью позволило использовать их после уплотнения в теплоотражательных экранах на станах горячей пцокатки для сохранения тепла раската [7, 8] . Экраны с данным покрытием прошли успешную апробацию на промежуточных' рольгангах НШПС горячей прокатки 1700/2800 ЧерМК и 2000 НЛМК [7].

Широкое применение металлопроката с алюминиевым ГТП сдерживается такими его недостатками, как высокая пористость, низкая адгезия, когезия и т.д. Была разработана технология по управлению служебными характеристиками ГТП. Было рассмотрено различное сочетание термической обработки (температура менялась в диапазоне 550—950 °С) и пластической деформации (путем прокатки) покрытия. Установлено, что увеличение обжатия покрытия до 30% обеспечивает снижение пористости до 7—9%, а последующая термическая обработка вызывает снижение пористости до 3—8%. На основании экспериментальных и теоретических исследований получена зависимость температуры от времени термообработки стальных листов с алюминиевым покрытием, реализация которых обеспечивает получение пластичного покрытия балла 1 и 2 (ГОСТ 1491880) [911]. При этом коррозионная стойкость покрытия повышается более чем в 2 раза, без увеличения исходной толщины ГТП. В процессе термической обработки алюминиевых ГТП образуются интерметаллиды железо—алюминий, которые обладают более высокой коррозионной стойкостью и износостойкостью, ч?м алюминиевые ГТП. Было исследовано изменение структуры алюминиевых ГТП и построены соотношения, связывающие толщины слоев алюминия и интерметаллида железо алюминий в зависимости от режимов термообработки.

С целью упрощения методов уплотнения ГТП кроме холодной прокатки были исследованы такие способы его пластического деформиро Радюк А.Г. Разработка технологических основ формирования служебных свойств листовой стали с алюминиевым газотермическим покрытием: Автореф. дис.канд.техн.наук. — М., 1990. 141 с. вания, как обдувка дробью и обработка щетками. Получены соотношения, связывающие режимы данных процессов с пористостью, шероховатостью и коррозионной стойкостью ГТП. При нанесении ГТП имеет место определенная его разнотолщинность. В процессе прокатки полосы с ГТП разнотолщинность уменьшается, но при этом происходит нарушение ее план шетности. Разработан алгоритм, позволяющий рассчитывать исходную разнотолщинность и толщину ГТП, режимы обжатий при прокатке и термообработке, которые обеспечивают получение требуемой толщины, разнотолщинности, пористости и пластичности ГТП [6, 12, 13]. Исследован процесс s ассиметричной прокатки стальной полосы с односторонним алюминиевым ГТП. Созданная математическая модель процесса учитывает изменение сопротивления слоев ГТП и стальной основы вдоль очага деформации, различные условия трения в зонах контакта ГТП и стальной полосы с рабочими валками, разный диаметр последних [6, 14]. Учтено напряженное состояние на границе раздела покрытия и основы с целью предотвращения отслоения покрытия.

С целью упрощения технологии подготовки поверхности под нанесение ?ТП была исследована иглофрезерная обработка поверхности стальных заготовок и выбраны оптимальные режимы, обеспечивающие прочность сцепления ГТП с основой, не уступающей дробеструйной обработке [6]. Рассмотрена возможность па лучения электросварных труб . с внутренним алюминиевым ГТП путем формовки стальной ленты с таким ГТП. Исследовано изменение толщины и разнотолщинности покрытия при такой формовке и получен закон распределения исходной толщины покрытия, обеспечивающий получение покрытия на трубе с требуемой разнотолщинностью/ Установлено влияние алюминиевого ГТП на характер формирования грата. Показана возможность управления его формой путем выбора распределения толщины покрытия, прилегающего к зоне сварного шва.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 5, Москва 1994