Аннотация
Показано, что одними из нежелательных и распространенных дефектов поверхности, которые снижают качественные показатели высокоуглеродистого бунтового проката и эксплуатационные характеристики изготавливаемых из него изделий, являются обезуглероживание поверхности и окалинообразование. Поэтому к катанке из высокоуглеродистой стали предъявляют высокий уровень требований к качеству поверхности, в том числе к глубине видимого обезуглероженного слоя и толщине поверхностной окалины, которые нормируются соответствующей нормативной документацией. В настоящей работе представлены результаты лабораторных исследований высокотемпературного окисления и обезуглероживания катанки из высокоуглеродистой стали марки 80 методами синхронного термического анализа. Установлены температурные интервалы интенсификации окалинообразования и обезуглероживания в различных средах (слабоокислительной и окислительной). Методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) изучены фазовые превращения в высокоуглеродистой стали марки 80 и установлены оптимальные температуры образования однородного аустенита при нагревании. Отмечено, что в диапазоне температур нагрева стали 720–950°С наряду с фазовыми превращениями начинается интенсификация процессов окалинообразования и обеднение поверхностных слоев углеродом. Исследованы методом термогравиметрического анализа (ТГ) особенности кинетики окисления стали в неизотермических условиях при непрерывном нагреве до заданной температуры. Определены температуры максимальной скорости окисления. Показано, что скорость окисления при повышении температуры заготовки с 900 до 1000°С увеличивается в 3 раза, а до 1200°С – в 8 раз. Найдены оптимальная температура нагрева заготовок перед прокаткой (1157°С) и критическая температура (929°С) окисления. Полученные результаты можно использовать для выбора основных технологических параметров режима термической обработки катанки из стали марки 80, обеспечивающей формирование на поверхности металла низкого количества легко удаляемой окалины и минимальной глубины обезуглероженного слоя.
Ключевые слова: высокоуглеродистая катанка, сталь марки 80, термический анализ, ДСК-кривая, ТГ-кривая, окисление, обезуглероживание.
1. Совершенствование технологии производства высококачественной катанки / А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, С.Ю. Жуков, А.В. Перчаткин, А.В. Пе- регудов // Литье и металлургия. 2011. № 4 (83). С. 85-92.
2. Влияние величины аустенитного зерна на развитие обезуглероживания при производстве бунтового проката / Э.В. Парусов, С.И. Губенко, А.Б. Сычков, В.А. Луценко, Л.В. Сагура // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2016 № 8 (221). С. 26-34.
3. Усовершенствование сквозной технологии производства бунтового проката из стали марки 80Р в условиях ОАО «ММК» / А.Г. Корчунов, В.А. Бигеев, А.Б. Сычков, Г.С. Зайцев, Ю.А. Ивин, А.Ю. Дзюба // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова 2013. № 2. С. 29-35.
4. Столяров А.Ю., Зайцева М.В., Столяров Ф.А. Конечно-элементное моделирование процесса cold stretching для оценки возможности изготовления холоднодеформированной арматуры класса 500 в условиях ОАО «ММК-МЕТИЗ» // Теория и технология металлургического производства. 2021. № 1 (36). С. 21-26.
5. Влияние поверхностного и структурного состояния на качество проката для болтов / А.А. Филиппов, Г.В. Пачурин, В.И. Наумов, Н.А. Кузь- мин // Фундаментальные исследования. 2015. № 10-1. С. 77-82.
6. Темлянцев М.В., Михайленко Ю.Е. Окисление и обезуглероживание стали в процессах нагрева под обработку давлением: монография. М.: Теплотехник, 2006. 199 с.
7. Формирование свойств окалины для ее полного удаления с поверхности катанки перед волочением / А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, С.Ю. Жукова, А.В. Перчаткин, В.И. Грицаенко // Литье и металлургия. 2012. № 4 (68). С. 83-91.
8. Пашнин С.С., Коберник О.П. Исследование окисленности атмосферы печей нагрева на образование окалины при тепловой обработке литых заготовок под прокатку // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8-2. С. 355-357.
9. Перспективы использования экологически чистого способа подготовки поверхности бунтового проката к волочению / Э.В. Парусов, А.Б. Сычков, С.И. Губенко, И.Н. Чуйко // Проблемы трибологии. 2016. № 2. С. 74-82.
10. Investigation of heat of biomass pyrolysis an secondary reactions by simultaneous thermogravimetry and differential scanning calorimetry / Q. Chen, R. Yang, B. Zhao, Y. Li, S. Wang, H. Wu, Y. Zhuo, C. Chen. Fuel: The Science and Technology of Fuel and Energy. 2014, vol. 134, pp. 467-476.
11. Обоснование параметров регулируемого охлаждения бунтового проката из высокоуглеродистой стали в потоке проволочного стана 320/150 ОАО «ММЗ» / Э. В. Парусов, А.Б. Сычков, С.И. Губенко, С.В. Долгий, Л.В. Сагура // Вісник НТУУ «КПІ». Машинобудування. 2016. № 2 (77). С. 62-70.
12. Миронов О.А. Разработка новых жароизносостойких чугунов для отливок, работающих в условиях повышенных температур, износа и агрессивных газовых сред: автореф. дис. … канд. техн. наук. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2007. 18 с.