Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия:

Э. М. Голубчик, профессор кафедры технологий обработки материалов (ТОМ), доцент, докт. техн. наук, эл. почта: e.golubchik@magtu.ru
Д. Н. Чикишев, профессор кафедры ТОМ, доцент, докт. техн. наук, эл. почта: d.chikishev@magtu.ru
О. А. Куприянова, доцент кафедры ТОМ, канд. техн. наук, эл. почта: o.nikitenko@magtu.ru

Представлен принципиально новый подход к совершенствованию технологии производства высококачественного металлопроката для эмалирования. Установлено, что наиболее значимыми технологическими факторами, влияющими на качество такого металлопроката, являются температурно-скоростные условия горячей прокатки и смотки полосы на широкополосном стане, а также стратегия охлаждения поверхности полосы на отводящем рольганге. Для оценки уровня качества металлопроката для эмалирования традиционно применяют показатель стойкости стали к водородному охрупчиванию, определяемый по результатам проведения лабораторных перегибов образцов-пластин из прокатанного металла. При попадании значений в допустимые диапазоны должно гарантироваться (с определенной долей вероятности) отсутствие дефекта «рыбья чешуя» на эмалированных изделиях. Однако традиционные методики определения склонности металлопроката к образованию дефекта «рыбья чешуя» в настоящее время можно считать устаревшими, имеющими субъективный характер и требующими существенного обновления. В связи с этим предложен новый показатель качества — объемная доля структурно-свободного цементита в микроструктуре металлопроката. Рассмотрена новая исследовательская методика определения предложенного показателя с применением цифровых технологий. Доказано, что недостаточный уровень содержания структурно-свободного цементита в микроструктуре проката повышает склонность к образованию дефекта «рыбья чешуя». Высокий уровень содержания цементитных глобулей (более 2,7 %) позволяет эффективно захватывать и удерживать водород и не допускать его выхода на поверхность изделия, что гарантирует отсутствие такого дефекта. Разработана инновационная технология широкополосной горячей прокатки, позволяющая обеспечивать высокие значения объемной доли цементита в микроструктуре проката.

1. ГОСТ 24244–2018. Прокат листовой холоднокатаный из низкоуглеродистой стали для эмалирования. — Введ. 01.04.2019.
2. Lin Y., Chiang L., Lin Y., Yen H. New approaches in understanding the effects of hydrogen trapping and the fishscaling resistance of enameled steels // Surface and Coatings Technology. 2020. Vol. 399. 126135.
3. Zhao Y., Huang X., Yu B., Chen L., Liu X. Influence of boron addition on microstructure and properties of a low-carbon cold rolled enamel steel // Procedia Engineering. 2017. Vol. 207. P. 1833–1838.
4. Zhao Y., Huang X., Yu B., Yuan X., Liu X. Effect of coiling temperature on microstructure, properties and resistance to fish-scaling of hot rolled enamel steel // Materials. 2017. Vol. 10. P. 1012.
5. Liu Z., Li W., Shao X., Kang Y., Li Y. An ultra-low-carbon steel with outstanding fish-scaling resistance and cold formability for enameling applications // Metallurgical and Materials Transactions A. 2019. Vol. 50. P. 1805–1815.

6. Dong F., Du L., Liu X., Xue F. Optimization of chemical compositions in low-carbon Al-killed enamel steel produced by ultra-fast continuous annealing // Materials Characterization. 2013. Vol. 84. P. 81–87.
7. Romanov B. P. Processes of self-organization on structure-formation of glass-enamel coating under the effect of electromagnetic emission from electrophyssical heating sources // V Russian-Chinese International Symposium "Advanced materials and processes", Baikalsk, 1999. P. 246.
8. Петцольд А., Пешманн Г. Эмаль и эмалирование : справ. изд. — М. : Металлургия, 1990. — 576 с.
9. Bragina L. Glass ceramic coatings for ferrous metals protection // Proc. of 20^th Intern. Enamellers Congr., 15–19 May, 2005, Istanbul. P. 23–34.
10. Лазуткина О. Р., Казак А. К., Диденко В. В., Мирова Т. В. Эмалировочное производство. — Екатеринбург : УрФУ, 2010. — 127 с.
11. Pagliuca S., Faust W. D. Porcelain (vitreous) enamelsand industrial enamelling processes. — Mantova : Tipografia Commerciale, 2011. — 900 p.
12. Huang X., Zhang Z., Liu X., Zhao Y., Li X. Variations of microstructure and resistance to fish-scaling of a hot rolled enamel steel before and after enamel firing // Journal of Materials Research and Technology. 2021. Vol. 11. P. 466–473.
13. Winzer N., Rott O., Thiessen R., Thomas I., Mraczek K. et al. Hydrogen diffusion and trapping in Ti-modified advanced high strength steels // Materials and Design. 2016. Vol. 92. P. 450–461.
14. Takahashi J., Kawakami K., Kobayashi Y., Tarui T. The first direct observation of hydrogen trapping sites in TiC precipitation-hardening steel through atom probe tomography // Scripta Materialia. 2010. Vol. 63. P. 261–264.
15. Dong F., Du L., Liu X., Hu J., Xue F. Effect of Ti(C, N) precipitation on texture evolution and fish-scale resistance of ultra-low carbon Ti-bearing enamel steel // Journal of Iron and Steel Research, International. 2013. Vol. 20. P. 39–45.
16. Чикишев Д. Н., Голубчик Э. М., Авраменко А. А., Никитенко О. А., Потапцев Д. М., Фомин М. Ю., Стругов С. С. Исследование особенностей микроструктуры образцов проката из стали марки 08ЮР с оценкой ее влияния на наводораживание для определения склонности к образованию дефекта «рыбья чешуя» на эмалированном прокате // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2021. Т. 21. № 3. С. 31–39.
17. Чикишев Д. Н., Голубчик Э. М., Никитенко О. А., Ширяева Е. Н., Коляда Т. В. Реализация новых подходов к производству высококачественного металлопроката для эмалирования // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2022. Т. 78. № 1. С. 46–52.
18. Голубчик Э. М., Чикишев Д. Н. Разработка нового показателя оценки качества металлопроката для эмалирования и методики его определения // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2022. Т. 20. № 4 (42). С. 95–101.
19. Мирзаев Д. А., Яковлева И. Л., Терещенко Н. А., Табатчикова Т. И., Окишев К. Ю., Мирзоев А. А., Верховых А. В. Возможности захвата атомов водорода в сталях межфазными границами феррит/цементит. 2. Теория адсорбции // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия. 2014. Т. 14. № 3. С. 30–36.
20. ГОСТ 5640–68. Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры листов и ленты. — Введ. 01.01.1970.
21. ГОСТ 7564–97. Прокат. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний. — Введ. 01.01.1999.