Исследование физико-химических процессов в зоне контакта и разработка технологии получения слоистого антикоррозионного композита сталь-алюминий

• Автор: Концевой, Юрий Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Введение
1. Теоретические и технологические проблемы получения коррозионностойких слоистых композитов системы стальалюминий.

1.1. Коррозия и защита от нее.

1.2. Способы нанесения алюминиевого защитного покрытия.

1.3. Основные показатели качества слоистых композитов системы сталь алюминий и их зависимость от технологических режимов.
1.4. Способы и устройства для исследования распределения и величин внутренних продольных остаточных напряжений в полосовом композите в процессе прокатки и их роль в повышении качества
1.5. Методики расчетного определения критических напряжений устойчивости плоской формы полосы и параметров волнистости.

1.6. Способы воздействия на плоскостность в процессе прокатки.

1.7. Цели и задачи исследования.

2. Теоретические основы разработки технологии получения слоистых антикоррозионных композитов системы беспористая полоса металлический порошок.
2.1. Расчет энергосиловых параметров процесса совместной прокатки беспористой полосы и металлического порошка.
2.2 Определение продольных напряжений в полосе при неравномерности входных и выходных скоростей по ее ширине в процессе прокатки.
2.3. Параметры волнистости полосы на выходе из очага деформации
2.4. Расчет регулирующего усилия для перераспределения натяжения на входе в очаг деформации.
3. Исследование физикохимических процессов взаимодействия слоев
алюминия и стали при термообработке после пластического деформирования.
3.1. Методики проведения экспериментальных исследований.
3.2. Влияние степени деформации на диффузионные процессы и образование интерметаллидного слоя.
3.3. Влияние скорости нагрева на диффузионные процессы и образование интерметаллидного слоя
3.4. Анализ результатов экспериментов.
3.5. Механизм физикохимических процессов в межслойной зоне и теоретическое обобщение результатов экспериментального исследования.
4. Разработка условий, способов и инструментов для получения слоистых композитов с повышенной стойкостью к коррозионному растрескиванию.
4.1. Влияние натяжения при прокатке на продольные внутренние остаточные напряжения в слоистом тонколистовом композите.
4.2. Разработка устройства для измерения распределения натяжения по ширине полосы.
4.3. Разработка способа и устройства для получения композита с минимальными остаточными напряжениями растяжения
5. Разработка технологии получения слоистого антикоррозионного полосового композита системы стальная беспористая полоса алюминиевый порошок.
5.1. Разработка установки по нанесению алюминиемвого порошкового покрытия на стальную полосу.
5.2. Определение режимов обжатия при совместной прокатке полосы и порошка
5.3. Выбор режимов натяжения полосы при прокатке.
5.4. Определение режимов термической обработки композита.
5.5. Выбор технологической смазки и способа ее нанесения. Температурный режим валков.
5.6. Испытание полученного композита на коррозионную стойкость.
6. Технико экономическое сравнение предлагаемой технологии алюминирования полосы и альтернатив
Выводы
Список использованных источников


Технологическая схема промышленного получения полосового биметалла системы стальалюминий состоит из следующих основных операций подготовка контактных поверхностей подката и сборка биметаллических пакетов, первая холодная прокатка пакетов, промежуточный отжиг биметаллического подката в электропечах, вторая холодная прокатка биметаллических полос, калибровка биметаллических полос правка полос на правильных станках, окончательный отжиг, контроль качества и упаковка. В состав процесса подготовки контактных поверхностей и сборки пакета входят травление, промывка и сушка стальной основы, зачистка контактных поверхностей плакируемых слоев металлическими щетками, подача заготовок к пакетосборочному станку и непосредственно операцию сборки пакета. Промежуточный отжиг биметаллического подката производится с целью улучшения диффузионного сцепления слоев. Способ рулонной прокатки биметаллов является наиболее совершенным. При этом увеличивается производительность, повышается степень автоматизации и механизации процесса и, как следствие, улучшаются его техникоэкономические показатели. Технологический процесс рулонного плакирования включает следующие операции обезжиривание и травление стальной полосы в агрегате непрерывного действия, обезжиривание плакирующей полосы, зачистка контактных поверхностей стальной и плакирующей полосы металлическими щетками, совместная холодная прокатка стальной и плакирующей полос с обеспечивающим сцепление обжатием за пропуск, диффузионный отжиг рулонов биметаллического подката в колпаковых электропечах с защитной атмосферой для увеличения прочности сцепления и снятия наклепа, холодная прокатка биметаллической ленты на заданную толщину, отжиг в камерных печах, контроль качества, раскрой полосы и упаковка готовой продукции. Алюминированная полоса, полученная методом плакирования, имеет высокие антикоррозионные и механические свойства. Результаты длительных 7 лет испытаний коррозионной стойкости алюминированной различными способами листовой стали в различных средах описаны в работе 9. Испытываемые листы имели двустороннее алюминиевое покрытие толщиной мкм. Согласно данным работы 9, атмосферная коррозия стали с алюминиевым покрытием незначительна и зависит от способа его нанесения. Лучшей коррозионной стойкостью обладает композит, на который покрытие наносилось в процессе совместной холодной прокатки полос стали и алюминия. Коррозионная стойкость такого композита приближается к коррозионной стойкости чистого алюминия. Однако производство биметалла из беспористых листов стали и алюминия процесс весьма трудоемкий, энергозатратный и, как следствие, дорогой. В этой связи в середине х годов практически одновременно в различных странах возникли опытнопромышленные установки для нанесения алюминиевого порошка на стальную полосу с последующим уплотнением его прокаткой. ВЯА Англия разработала Эльфалпроцесс как альтернативу процессу алюминирования погружением стальной полосы в расплав алюминия. Стальная полоса с разматывателя поступает в емкость, где на нее, из суспензии алюминиевого порошка в этиловом спирте, содержащем хлористый и азотистый никель, осаждается алюминиевый порошок. После сушки алюминиевое покрытие уплотняется холодной прокаткой с последующей термообработкой при температуре 0С. В ходе электрофореза вместе с алюминиевым порошком осаждается гидрат закиси никеля, который действует как связующий элемент при холодной прокатке. Этот процесс имел большие недостатки имелась опасность пожара вследствие использования спирта, присутствие гидрата закиси никеля ухудшало качество покрытия. Эти и другие недостатки были причиной разработки другого процесса сухого электростатического нанесения порошка . Стальную полосу тщательно обезжиривали в щелочном растворе, нагретом до 0С, очищали в щеточномоечной машине и под водяным душем, а затем погружали в раствор 5ной азотной кислоты на секунд. После травления полосу вновь подвергали промывке в щеточномоечной машине и водяной ванне. Поверхность полосы становилась матовой и сухой. Перед нанесением порошка полосу равномерно увлажняли с обеих сторон водой с примесью гидрата закиси никеля. Сухой алюминиевый порошок насыпали в бункер над барабаном. При помощи вибрационного питателя порошок непрерывно подавался в продольные канавки барабана.