ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия:
Ю. С. Коробов, докт. техн. наук, зав. кафедрой, e-mail: yukorobov@gmail.com

ЗАО «НПП «Машпром», Екатеринбург, Россия:
А. Б. Котельников, управляющий

ОАО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат», Нижний Тагил, Россия:
А. В. Кушнарев, докт. техн. наук, управляющий директор
А. А. Киричков, канд. техн. наук., советник управляющего директора по научно-техническому развитию;

Авторами работы являются также М. А. Филиппов (Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина), А. А. Вопнерук (ООО «Совместное предприятие «Мишима-Машпром»).

Ресурс кристаллизаторов установок непрерывной разливки стали лимитирован стойкостью стенки. Перспективным является применение стенок из бронзы, микролегированных серебром или цирконием, отличающихся высокой теплопроводностью в сочетании с малым разупрочнением при циклическом нагреве. С целью повышения сопротивления износу на стенки наносят различные покрытия из сплавов на основе хрома и никеля. С помощью металлографического и микрорентгеноспектрального анализа проведено сравнительное изучение структуры образцов из бронзы БрХ1Цр c хромоникелевым покрытием, нанесенным сверхзвуковым газовоздушным напылением. В статье показано развитие взаимной диффузии атомов основы и покрытия, а также протекание рекристаллизации в приграничных участках основы. При этом образуется переходная зона размером не менее 20 мкм как в покрытии, так и в основе. Снижение температуры рекристаллизации поверхности основы при технологических воздействиях приводит к образованию слоя с пониженными прочностными свойствами, который представляет собой мягкую прослойку толщиной менее 2 % толщины покрытия. Эти эффекты способствуют повышению адгезионной прочности покрытия и увеличению его стойкости при термоциклировании. Предложен механизм формирования переходной зоны, связанный с особенностями силового воздействия при динамическом столкновении распыляемых частиц с основой металла в процессе сверхзвукового газовоздушного напыления покрытия. Результаты использованы при разработке технологии напыления покрытий на стенки кристаллизатора установки непрерывной разливки стали (УНРС). В ней, кроме учета материала стенок и покрытия, приняты во внимание конструктивные особенности конкретных УНРС, специфика марок разливаемых сталей, влияние агрессивного воздействия технологических компонентов. Разработанная технология реализована в виде алгоритмов роботизированного напыления применительно к производству характерных марок и толщин разливаемой в России стали. Для эффективного внедрения было налажено системное взаимодействие разработчиков технологии с металлургическими предприятиями на основе разработанной и реализованной методики внедрения стенок с газотермическим покрытием, соответствующей стандартизованным к системе менеджмента качества требованиям с учетом специфики и ответственности изделий.

1. Куклев А. В., Лейтес А. В. Практика непрерывной разливки стали. — М. : Металлургиздат, 2011. — 432 с.
2. Barella S., Gruttadauria A., Mapelli C., Mombelli D. Investigation of failure and damages on a continuous casting copper mould / // Engineering Failure Analysis. 2014. 36. P. 432–438.

3. Осинцев О. Е., Федоров В. Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки : справочник. — М. : Машиностроение, 2004. — 336 с.
4. ASM Specialty Handbook: Copper and Copper Alloys // ASM International, 2001. — 652 p.
5. Макрушин А. Д., Куклев А. В., Айзин Ю. М. и др. Радиальный слябовый кристаллизатор с щелевыми каналами и никелевым покрытием стенок // Металлург. 2005. № 2. С.39–41.
6. Matthews S., James В. 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). Р. 1267–1276.
7. Герасимова А. А., Радюк А. Г., Глухов Л. М. Нанесение покрытий на узкие стенки кристаллизаторов МНЛЗ для повышения качества поверхности слябов // Металлург. 2014. № 5.
8. ASM Handbook. Vol. 5A: Thermal Spray Technology. // ASM International, 2013. — 412 p.
9. Коробов Ю. С., Шумяков В. И., Прядко А. С. Рациональный подход к восстановлению деталей оборудования газотермическим напылением // Ремонт, восстановление, модернизация. 2013. № 3. С. 17–21.
10. HVAF — High Velocity Air Fuel Technology // UniqueCoat Techno lo gies, USA, 2016. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.uniquecoat.com/
11. Балдаев Л. Х., Борисов В. Н., Вахалин В. А. и др. Газотермическое напыление : учеб. пособие / под общ. ред. Л. Х. Балдаева. — М. : Старая Басманная, 2015. — 539 с.
12. Vuoristo P. M. J. Functional and Protective Coatings by Novel High-Kinetic Spray Processes // Kokkola Material Week-2014: Proc. of the Int. Conf. — Kokkola, Finland, 2014.
13. Барановский В. HVAF — оборудование сверхзвукового газовоздушного напыления // Термическое напыление — современное состояние : материалы межд. науч.-практич. семинара, Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 2010. — Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2010. С. 4–30. [Электронный ресурс]: Режим доступа http://study.ustu.ru/view/aid_view.aspx?AidId=9563
14. Korobov Yu., Filippov M. HVAF coating application in steel-making process // Thermal Spray Crossing Borders: Int. Thermal Spray Conf. & Exposition ITSC 2008, The Netherlands, Maastrich, 2008. June 2–4. Р. 1364–1367.
15. Коробов Ю. С. Анализ свойств газотермических покрытий : учеб. пособие в 2 ч. — Ч. 2: Оценка параметров покрытий. — Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2016. — 92 с.
16. Горелик С. С., Добаткин С. В., Капуткина Л. М. Рекристаллизация металлов и сплавов. — М. : МИСИС, 2005. — 432 с.
17. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. — 3-е изд. — М. : Машиностроение, 2010. — 528 с.
18. Кобелев А. Г., Потапов И. Н., Кузнецов Е. В. Технология слоистых металлов. — М. : Металлургия, 1991. — 249 с.
19. Клыков Н. А. Расчет характеристик сопротивления усталости сварных соединений. — М. : Машиностроение, 1984. — 158 с.