CC BY
40
УДК 669.14018.53
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ОБРАЗОВАНИЯ ДЕФЕКТА
«ОКИСЛЕНИЕ В ВИДЕ ПОЛОС» В ГОТОВОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ Бахтин Алексей Сергеевич, студент (e-mail: sloomo@icloud.com) Липецкий государственный технический университет, г. Липецк, Россия Бахтин Сергей Васильевич, к.т.н., доцент ПАО НЛМК, г. Липецк, Россия (e-mail: bahtin_sv@nlmk.com)
В работе исследованы причины образования дефекта «окисление в виде полос» в готовой электротехнической анизотропной стали.
Ключевые слова: электротехническая анизотропная сталь, окисление в виде полос, дефект.
Качество готовой электротехнической анизотропной стали (ЭАС) является интегральным параметром, включающим в себя магнитные свойства, качество поверхности (внешний вид, коэффициент сопротивления электроизоляционного покрытия, адгезия) и прочие потребительские характеристики [1, 2]. Одним из наиболее часто встречаемых дефектов поверхности является дефект «окисление в виде полос».
С целью выявления причин образования этого дефекта на поверхности готовой ЭАС были сделаны металлографические и металлофизические анализы состояния полос на переделах.
Анализ влияния состояния поверхности металла после первых переделов на образование дефекта
Исследование толщины окалины и зоны внутреннего окисления (поверхностного слоя, состоящего из металлической матрицы и распределенных в ней мелкодисперсных оксидов кремния - ЗВО) проводилось металлографическим способом на горячекатаных образцах и образцах после травления.
Было установлено, что толщина окалины по поверхности горячекатаного металла составляет от 7 до 11 мкм на обеих сторонах полосы. Глубина ЗВО составляет от 1,0 до 2,0 мкм. Было выяснено, что зона внутреннего окисления на образцах после травления имеет локальный характер (рис.2).
Для проведения исследования элементного состава на поверхности образцов плавок с «хорошим» качеством грунтового слоя и плавок с дефектом «окисление», отобранных после горячей прокатки, воспользовались количественным методом микрорентгеноспектрального анализа. Результаты приведены в таблице 1.
1 V ч1
20 мкм
Рисунок 1 - Окалина и ЗВО на образце ЭАС после горячей прокатки
Рисунок 2 - Зона внутреннего окисления на образце ЭАС после травления
Таблица 1 - Элементный состав в приповерхностных слоях ЭАС
Элемент «Хорошие» плавки «Плохие» плавки
Fe 93,99 96,835 91,568 88,667
Си 5,308 0,492 5,305 10,742
Мп 0,143 0,227 0,222 0,112
Сг 0,059 0,052 0,549 0,246
Si 0,41 0,990 0,346 0,233
Са 0,09 0,397 0,403 -
А1 _ 0,018 0,291 -
К - 0.249 0,531 -
С1 - 0,640 0,834 -
Как видно из таблицы 1, после горячей прокатки элементный состав поверхности ««плохих»» плавок характеризуется наличием повышенного содержания Си и Сг. На поверхности как ««плохих»», так и «хороших» плавок присутствуют элементы К, Са, О и А1.
Исследование морфологии поверхности методом растровой электронной микроскопии (рис. 3 а, б) с использованием микрорентгеноспектрального анализа горячекатаных образцов «хороших» плавок и «плохих» плавок показал, что у образцов сильно различается морфология поверхности. Для образцов «хороших» плавок поверхность развита равномерно, на гладкой поверхности полос «плохих» присутствуют неровности в виде полос различной толщины.
в)
Д)
3332 СК К .. Л »г* а. '. » ■ ■ -9 'V *• *>
л * V * * - т • *
V V
С * - -е. 0
Й8Й7 - ' '
ж)
3332 СК Со
Ш4 15КУ Х450 УВЗ?
И)
Г)
зззг ск и -* - - . ~ СК С1
> * * " ' (
** . Jt•
й * 1
л; Г
0006 15мГ Х658 -Л?» Н037 6089 13КУ ХЙ38 1вка 11037
•
е)
2567 СК К
.. . >
* 4
4 ? ■
- 1 *
веее лзки Г * .К650 1вкГ ПОЗ 7
К)
Рисунок 3 - Морфология поверхности образцов «хороших» плавок (а) и «плохих» плавок (б) и распределение элементов Са (в, г), С1 (д,е), К(ж,з) и
Си (и, к)
Исследование распределения элементов на поверхности полос показало, что Са, С1 и К в виде отдельных включений различного размера достаточно равномерно распределены на поверхности полос «хороших» плавок (рис. 3 в, д, ж); Си также имеет однородное распределение (рис. 3 и). В случае «плохих» плавок наблюдается скопление Са, С1 и К в полосах (рис. 3 г, е, з) при этом Си распределяется неравномерно в областях между полосами (рис. 3 к). Белые зоны на рис. 3 (в,г,д,е,ж,з,и,к) показывают наличие анализируемого элемента на поверхности образцов.
Проведенными исследованиями установлено, что «плохие» плавки характеризуются наличием на поверхности горячекатаных образцов повышенного количества Си и Сг. Морфология поверхности горячекатаных образцов и распределение элементов по поверхности «плохих» и «хороших» плавок значительно различаются.
Отрицательное влияние повышенного содержания Си и Сг подтверждается исследованиями образцов готовой стали, имеющей дефекты грунтового слоя в виде полосчатости и пятен.
При исследовании образцов стали с дефектом «окисление» методом послойного спектрального анализа выявлено повышенное содержание Си и Сг в поверхностном слое образцов. При этом концентрация данных элементом была в два раза выше на стороне образца с наиболее выраженной дефектностью.
Влияние состояния поверхности металла перед высокотемпературным отжигом (ВТО)
Анализ поверхности готовой стали с дефектами грунтового слоя в виде полос во многих случаях показывает наличие элементов, характерных для состава обезжиривающих растворов - № и Са. Присутствие данных элементов на поверхности полосы приводит к образованию в процессе ВТО соединений, пленка которых блокирует направленную диффузию элементов при образовании грунтового слоя. Это подтверждается наличием на участках металла, загрязненных Ка и Са, мелкодисперсной ЗВО, характерной для металла после обезуглероживающего отжига.
Загрязнение поверхности полосы Ка и Са является следствием конструктивных недостатков установок обезжиривания. Из-за отсутствия отжимных роликов между ванной обезжиривания и ванной промывки происходит постепенное загрязнение промывной воды щелочными элементами, содержащимися в обезжиривающих растворах. Окончательная струйная промывка полосы производится технической водой под небольшим давлением, что не способствует эффективному удалению остаточных загрязнений. Так как отжим полосы производится резиновыми отжимками, прижатыми к полосе на обводном барабане, на поверхности полосы остаются полосы, загрязненные элементами обезжиривающего раствора.
Влияние однородности нанесения термостойкого покрытия
При нанесении на полосу ЭАС суспензии окиси магния с низкой вязкостью (<80 сП) наблюдается неоднородность термостойкого покрытия в ви-
де полосчастости. Как правило, термостойкое покрытие, полученное при низкой вязкости суспензии, характеризуется низкой массовой долей гид-ратной воды. В этом случае при высокотемпературном отжиге происходит формирование грунтового слоя недостаточной толщины в местах минимальной плотности термостойкого покрытия, что приводит к образованию на поверхности полосы готовой ЭАС неоднородного грунтового слоя. При наличии в печи агрегатов электроизоляционного покрытия окислительной атмосферы на данных участках происходит образование дефекта «окисление в виде полос» [3].
ТИ1111111И11 ТТТТ 1111 М111 и Ш1|11 м ПИ
Рисунок 3 - Вид дефекта «окисление в виде полос» на поверхности ЭАС
после нанесения ЭИП
Заключение
1. Предпосылки для формирования неоднородности ЭИП в виде полос наблюдаются на переделах ЭАС, начиная со стадии горячей прокатки.
2. Поверхность ЭАС в ходе производства подвергается значительному механическому и термическому воздействию, вследствие чего предпосылки формирования неоднородности ЭИП в виде полос на первых переделах производства ЭАС не являются значимыми.
3. Основными причинами формирования неоднородности ЭИП в виде полос является:
- неудовлетворительная промывка полос ЭАС после обезжиривания перед нанесением термостойкого покрытия;
- неоднородность термостойкого покрытия в виде полос при низкой вязкости суспензии и массовой доле гидратной воды.
Список литературы
1. Казаджан Л.Б. Магнитные свойства электротехнических сталей и сплавов. М.: ООО «Наука и технологии», 2000. 224 с.
2. Поляков М. Ю., Бахтин С. В. Опыт производства высококачественных электротехнических сталей на Новолипецком металлургическом комбинате и основные направления развития производства с учетом требований мирового рынка // Каталог сталей «Черная металлургия: Состояние и перспективы. Институту «Черметинформация» 70 лет. -М.: ОАО «Черметинформация», 2013. С. 218 -229.
3. Лобанов М.Л., Русаков Г.М., Редикульцев А. А. Электротехническая анизотропная сталь. Часть I. история развития // Металловедение и термическая обработка металлов. 2011. № 7. С. 18-25.
Bakhtin Alexey Sergeevich, student
(e-mail: sloomo@icloud.com)
Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia
Bakhtin Sergey Vasilevich, Cand.Tech.Sci., associate professor
JSC NLMK, Lipetsk, Russia
(e-mail: bahtin_sv@nlmk.com)
INVESTIGATION OF THE REASONS OF EDUCATION OF THE DEFECT "OXIDIZATION OF STRIPS" IN THE READY GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL
Abstract: This article the reasons for the formation of a defect "oxidation in the form of strips" in finished grain-oriented electrical steel.
Keywords: grain-oriented electrical steel, oxidation, defect.
УДК 669-15
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА MAX-ФАЗУ TI3SIC2, ПОЛУЧЕННУЮ МЕТОДОМ СВС Борисов Денис Вячеславович, студент магистрант (e-mail: denis.dub@mail.ru) Латухин Евгений Иванович, доцент, к.т.н. (e-mail: evgelat@yandex.ru) Головань Антон Александрович, студент магистрант (e-mail: gaz163@yandex.ru) Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия
В данной статье представлены результаты термических воздействий на MAX-фазу карбосилицида титана, полученную с помощью самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Ключевые слова: СВС, MAX-фаза Ti3SIC2, температура.
В настоящий момент времени все больше проявляется практический интерес в создании MAX-материалов для машиностроения и других отраслей производства. MAX-фаза представляет собой тройное соединение и сочетает в себе свойства металлов и керамики. Одной из самых изученных MAX-фаз на сегодняшний день считается карбосилицид титана - Ti3SiC2.
Проведённые исследования [1] показали, что Ti3SiC2 обладает высокой электро- и теплопроводностью (лучшими, чем у чистого титана) и одним
