Старооскольский технологический институт им. А. А. Угарова (филиал) Университета науки и технологий МИСИС, Старый Оскол, Россия

+A. В. Макаров, заведующий кафедрой технологии и оборудования в металлургии и машиностроении им. В. Б. Крахта, канд. техн. наук, доцент
A. А. Владимиров, доцент кафедры технологии и оборудования в металлургии и машиностроении им. В. Б. Крахта, канд. техн. наук, эл. почта: vladimirov.al.an@yandex.ru

Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия

A. E. Кудряшов, ведущий научный сотрудник НУЦ СВС, канд. техн. наук, эл. почта: aekudr@yandex.ru

ООО «АСМ Группа», Череповец, Россия
M. A. Баранов, исполнительный директор производства наплавочных материалов, эл. почта: baranov@autospecmach.ru

Разработаны экспериментальные составы порошковых проволок для электродуговой наплавки роликов машин непрерывного литья заготовок для АО «Оскольский электрометаллургический комбинат им. А. А. Угарова». Для повышения эксплуатационных свойств наплавленных слоев в шихту распространенной порошковой проволоки для электродуговой наплавки АСМ 4603-SA вводили тугоплавкие компоненты: микро- и нанодисперсные порошки карбида вольфрама (3–12 %) и порошок гексагонального нитрида бора (0,1–0,2 %). Проведены высокотемпературные трибологические исследования (t = 500 °C) наплавленных слоев. Минимальным значением коэффициента трения (0,43) пары «наплавленный слой — материал контртела (Al₂O₃)» характеризовался наплавленный слой АСМ 5, содержащий 12 % нанодисперсного карбида вольфрама и 0,2 % нитрида бора. Приведенный износ W наплавленных слоев составляет (64,5–105,5) × 10-6 мм³/(Н∙м). Минимальной величиной износа W характеризуется наплавленный слой АСМ 1. По совокупности свойств состав АСМ 6 (АСМ 4603-SA + WC (6 %) + BNг (0,1 %)), обеспечивающий формирование наплавленного слоя с высокой твердостью и удовлетворительной износостойкостью, рекомендован для наплавки опытной партии роликов. В результате проведенных промышленных испытаний установлено увеличение стойкости опытных роликов в 2 раза по сравнению с роликами, наплавленными по действующему технологическому процессу.

Авторы выражают благодарность бывшему заместителю директора по науке и инновациям СТИ НИТУ «МИСИС», в настоящее время ректору Воронежского государственного университета инженерных технологий (ВГУИТ), канд. физ.-мат. наук Н. И. Репникову и и. о. заместителя директора по науке и инновациям СТИ НИТУ «МИСИС» докт. техн. наук А. А. Кожухову за активную помощь в организации сотрудничества между СТИ НИТУ «МИСИС» и АО «ОЭМК им. А. А. Угарова».

1. Стратегия развития черной металлургии России на 2014–2020 годы и на перспективу до 2030 года. Утверждено Приказом Министерства промышленности и торговли РФ № 839 от 5 мая 2014 г.
2. Лазич Ю. В., Попова И. Н. Тенденции и проблемы развития металлургической отрасли России // BENEFICIUM. 2020. № 2 (35). C. 16-24. DOI: 10.34680/BENEFICIUM.2020.2(35).16–24
3. Шайбакова Л. Ф., Новоселов С. В. Тенденции, особенности и проблемы развития черной металлургии России // Управленец. 2017. № 5(69). С. 40–49.
4. Романова О. А., Сиротин Д. В. Стратегический вектор развития металлургии России в условиях новой реальности // Известия Уральского государственного горного университета. 2022. Вып. 3 (67). С. 133–145. DOI: 10.21440/2307-2091-2022-3-133-145
5. Glavinić I., Ratajczak M., Stefani F., Wondrak T. Flow monitoring for continuous steel casting using Contactless Inductive Flow Tomography (CIFT) // IFAC PapersOnLine. 2020. Vol. 53, Iss. 2. P. 11477–11482.
6. Guthrie R. I. L., Isac M. Continuous casting practices for steel: past, present and future // Metals. 2022. Vol. 12, No 5. 862. DOI: 10.3390/met12050862
7. Nian Y., Zhang L., Zhang C. et al. Application status and development trend of continuous casting reduction technology: A review // Processes. 2022. Vol. 10. 2669. DOI: 10.3390/pr10122669
8. Мазур М., Богацки М., Оленич Р., Лопата А. Влияние технологии непрерывного литья на окружающую среду // Черные металлы. 2003. № 12. С. 58–62.
9. Maruschak P., Baran D. Degradation and cyclic crack resistance of continuous casting machine roll material under operating temperatures // Iranian Journal of Science and Technology Transactions of Mechanical Engineering. 2011. Vol. 35, Iss. M2. P. 159–165.
10. Буланов Л. В., Корзунин Л. Г., Парфенов Е. П. и др. Машины непрерывного литья заготовок. Теория и расчет. — Екатеринбург : Уральский центр ПР и рекламы «Марат», 2004. — 349 с.
11. Zhang J., Xiao G., Peng J., Yu Y., Zhou J. Gradient structure design and welding-hammering hybrid remanufacturing process of continuous casting rollers // Materials. 2022. Vol. 15. 8588. DOI: 10.3390/ma15238588
12. Klime L., Brezina M., Mauder T., Charvat P., Kleme J. J., Stetina J. Dry cooling as a way toward minimisation of water consumption in the steel industry: A case study for continuous steel casting // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 275. 123109. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.123109
13. Pattanayak S., Sahoo S. K. Review Gas metal arc welding based additive manufacturing - a review CIRP // Journal of Manufacturing Science and Technology. 2021. Vol. 33. P. 398–442. DOI: 10.1016/j.cirpj.2021.04.010
14. Yang K., Zhang Z., Hu W., Bao Y., Jiang Y. A new type of submerged-arc flux-cored wire used for hardfacing continuous casting rolls // Journal of Iron and Steel Research, International. 2011. Vol. 18, Iss. 11. P. 74–79. DOI: 10.1016/s1006-706x(11)60120-9
15. Brezinová J., Viňáš J., Draganovská D., Guzanova A., Brezina J. Possibilities of renovation functional surfaces of equipments in the mechanical engineering Industry // Applied Computer Science. 2018. Vol. 14, Iss. 2. 6068. DOI: 10.23743/acs-2018-13
16. Brezinova J., Balog P. Restoring functional areas of continuously casted cylinders // Scientific Proceedings. 2012. Vol. 20. P. 81-86. DOI: 10.2478/v10228–012–0013–8
17. Kucuk Y., Oge M., Gok M. S., Karaoglanli A. C. Ferrochromium slag as a protective coating material against oxidation for caster rolls // International Journal of Applied Ceramic Technology. 2018. Vol. 15, Iss. 55. P. 1240–1247. DOI: 10.1111/ijac.12875
18. Wang J. B. , Zhou Y. F. , Xing X. L., Liu S. et al. The effect of nitrogen alloying to the microstructure and mechanical properties of martensitic stainless steel hardfacing // Surface and Coatings Technology. 2016. Vol. 294. P. 115–121. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.03.076
19. Zhang F., Sun D., Xie J., Xu S. et al. Application of zirconia thermal barrier coating on the surface of pulling-straightening roller // International Journal of Heat and Technology. 2017. Vol. 35, Iss. 4. P. 765–772. DOI: 10.18280/ijht.350410
20. Орлов Л. Н., Голякевич А. А., Новикова Д. П., Панин А. Д., Окунев Ю. В. Наплавка порошковой проволокой опорных поверхностей машин непрерывного литья заготовок // Сварщик. 2002. № 3 (25). C. 9–10.
21. Xu E., Zou F., Shan P. A multi-stage fault prediction method of continuous casting machine based on Weibull distribution and deep learning // Alexandria Engineering Journal. 2023. Vol. 7, Iss. 77. P. 165–175. DOI: 10.1016/j.aej.2023.06.079
22. Савельев А. Н., Северьянов С. С., Савельева А. В. Моделирование эксплуатационной надежности агрегатов технологической линии МНЛЗ как сложной технической системы // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2016. № 2 (16). С. 23–28.
23. Kanishka K., Acherjee B. A systematic review of additive manufacturingbased remanufacturing techniques for component repair and restoration // Journal of Manufacturing Processes. 2023. Vol. 89, Iss. 3. P. 220-283. DOI: 10.1016/j.jmapro.2023.01.034
24. Кащенко Ф. Д., Беляев А. И. Реновация деталей металлургического оборудования наплавкой // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2006. № 1. С. 3–6.
25. Соколов Г. Н., Зорин И. В., Артемьев А. А. и др. Особенности формирования структуры и свойств наплавленных сплавов под влиянием наночастиц тугоплавких соединений // Физика и химия обработки материалов. 2014. № 2. С. 38–47.
26. Рябцев И. А., Кондратьев И. А., Гадзыра Н. Ф. и др. Влияние ультрадидперсных карбидов в порошковых проволоках на свойства теплоустойчивого наплавленного металла // Автоматическая сварка. 2009. № 6. С. 13–16.
27. Соколов Г. Н., Трошков А. С., Лысак В. И. и др. Влияние нанодисперстных карбидов WC и никеля на структуру и свойства наплавленного металла // Сварка и диагностика. 2011. № 3. С. 36–38.
28. Соколов Г. Н., Лысак В. И., Трошков А. С., Зорин И. В. и др. Модифицирование структуры наплавленного металла нанодисперсными карбидами вольфрама. // Физика и химия обработки материалов. 2009. № 6. С. 41–47.
29. Leshchinskii L. K., Matvienko V. N., Ivanov V. P., Vozyanov E. I., Karaulanov O. V. Features of the deposition technology for the rollers resource increasing of the machines for continuous blanks casting // Welding international. 2019. Vol. 33, Iss. 7–9. Р. 298-301. DOI: 10.1080/09507116.2021.1874146
30. Бердников С. Н., Подосян А. А., Вдовин К. Н., Бердников А. С. Причины поломки роликов МНЛЗ и поиск новых материалов и конструкций для их изготовления // Сталь. 2012. № 2. С. 95–98.
31. Макаров А. В., Кудряшов А. Е., Владимиров А. А., Баранов М. А. Повышение стойкости роликов МНЛЗ методом электродуговой наплавки с применением перспективных наплавочных материалов. Часть 1. Структура, фазовый состав и свойства наплавленных слоев // Черные металлы. 2021. № 9. С. 15–19.
32. Репников Н. И., Макаров А. В., Кудряшов А. Е., Бойко П. Ф., Мамкин В. А. Определение перспективных наплавочных материалов для восстановления роликов вторичного охлаждения МНЛЗ с использованием структурных и трибологических исследований // Материалы Тринадцатой Всероссийской научно-практической конференции с Международным участием «Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Наука и производство». 2016. Т. 1. С. 280–284.