Удаление окалины с металла

Окалина на металле: откуда берётся и чем мешает

Окалина — слой оксидов железа, который нарастает на стали при нагреве на воздухе: при горячей прокатке, ковке, выдавливании, отжиге, нормализации и закалке. На углеродистой стали он обычно состоит из трёх слоёв: у самого металла — вюстит FeO, над ним магнетит Fe₃O₄, снаружи тонкий гематит Fe₂O₃. Слои отличаются плотностью и прочностью сцепления, поэтому окалина отходит пятнами, а не единым листом.

Для следующей операции окалина — помеха: она твёрдая, хрупкая и закрывает металл. Удаление окалины с поверхности металла на производстве — это не косметика, а условие, без которого волока, покрытие или резец работают с оксидами вместо стали. Состав и признаки окалины подробно разобраны в справочнике: что такое окалина.

Прокатная окалина и окалина после термообработки

Окалина на прокате различается по происхождению, а значит — по толщине и по тому, насколько трудно её снять.

Вид	Где встречается	Что важно при удалении
Прокатная окалина	Горячекатаный пруток, катанка, профили	Толстый многослойный слой; на прокате со склада под ним часто уже есть ржавчина
Окалина после ковки и выдавливания	Пруток после ковки и выдавливания	Толщина неравномерная, местами окалина вдавлена в поверхность
Окалина после термообработки	Пруток и проволока после отжига, нормализации, закалки	Тоньше прокатной, но плотная; на легированных и нержавеющих сталях содержит оксиды хрома и никеля
Окисная плёнка, цвета побежалости	Металл после низкотемпературного нагрева и отжига	Тонкий слой, мешает покрытию и сварке — см. удаление окисной плёнки

Прокатной окалине на горячекатаном прутке и профилях посвящена отдельная страница — очистка горячекатаного проката. Окалина после термообработки — частый случай для проволоки и калиброванного прутка, которые проходят отжиг между операциями.

Почему окалину удаляют полностью

Если снять окалину не до конца, на металле остаются островки. Именно они дают брак на следующей операции:

волочение и калибровка — частицы окалины работают в волоке как абразив: изнашивают её, оставляют риски и задиры, а вкатанная окалина остаётся дефектом поверхности;
цинкование и покрытия — на островке окалины покрытие не держится и отслаивается вместе с ней;
мехобработка, резка, штамповка — твёрдые оксиды тупят резцы и изнашивают штампы;
сварка — оксиды попадают в шов и дают поры и непровары;
азотирование — слой растёт неравномерно, остаются пятна;
контроль качества — под окалиной не видно трещин, плен и закатов.

Поэтому для подготовки под эти операции нужна степень Sa3 по ГОСТ Р ИСО 8501-1: при осмотре без увеличения на металле нет окалины, ржавчины и посторонних частиц, а цвет поверхности равномерный металлический.

Очистка металла от окалины на установке КС/УГОП

Установка КС/УГОП — проходная камера с отсеками очистки, мойки и обдувки. Пруток пачками или проволока из бухты идут через неё непрерывно. В отсеке очистки до 16 струйных аппаратов направляют на металл водно-абразивную суспензию со всех сторон: абразив скалывает окалину, вода уносит частицы. Металл не перегревается и не коробится. После мойки и обдувки он выходит сухим.

Степень очистки: Sa3
Шероховатость: Ra ≤ 1,0мкм
Скорость прохода: 5–25м/мин
Без обслуживания: до 10 000м

Вместе с окалиной за тот же проход уходят ржавчина, смазка и грязь после хранения — удаление ржавчины и окалины не требует двух разных операций. Отработанная суспензия идёт по замкнутому циклу, шлам отделяется автоматически. Пыли в цехе нет, кислот в процессе тоже нет.

Окалина на нержавейке, титане и жаропрочных сплавах

На нержавеющих и жаропрочных сталях окалина после термообработки содержит оксиды хрома и никеля. Она плотнее и хуже растворяется в кислотах, поэтому нержавейку обычно травят в смесях азотной и плавиковой кислот. Водно-абразивная струя снимает такую окалину механически — кислота для этого не нужна.

Для нержавейки, титана, никелевых и жаропрочных сплавов, а также для редких и дорогих металлов режим подбираем индивидуально — по образцу и требованиям к поверхности.

Чтобы увидеть результат на своём металле, передайте образцы с окалиной на пробную очистку: подберём режим, очистим их и подтвердим качество по итогам опытной обработки.

Другие способы удаления окалины

Оборудование для удаления окалины бывает химическим, механическим и струйным. Коротко о каждом способе:

Травление в кислотах снимает окалину полностью, но требует ванн, промывки, нейтрализации и очистки стоков, а на ряде сталей есть риск наводороживания. Подробнее — гидроабразивная очистка вместо травления.
Дробемёт работает быстро, но пылит: нужна мощная вентиляция с фильтрами, а поверхность после дроби заметно шероховатее. Подробнее — сравнение с дробемётом.
Механическое удаление окалины — окалиноломатель, щётки, обдирка. Ломатель и щётки снимают основную массу, но оставляют остатки; обдирка убирает окалину вместе со слоем металла. Подробнее — механика и гидроабразив.

Все способы в одной таблице — на странице сравнения методов очистки.

Вопросы об удалении окалины

Как удалить окалину с металла без травления?

Без кислоты окалину снимают механически — дробью, щётками, перегибом на роликах, обдиркой — или водно-абразивной струёй. Установка КС/УГОП очищает пруток и проволоку до степени Sa3 за один проход, без ванн и нейтрализации.

Снимается ли окалина после термообработки?

Да. Установка работает с прокатом после горячей деформации, отожжённым и неотожжённым, в том числе с окисной плёнкой. Для легированных, нержавеющих и жаропрочных сталей режим подбираем по образцу.

Станет ли поверхность шероховатой после очистки?

Нет. Шероховатость после очистки — Ra 1,0 мкм и менее, металл не коробится. Такая поверхность подходит для волочения, калибровки и нанесения покрытий.

Можно ли снять окалину и ржавчину одновременно?

Да. Окалина, ржавчина и технологическая смазка уходят за один проход через камеру — отдельные операции для каждого загрязнения не нужны.

Какой прокат помещается в установку?

Пруток в пачках диаметром 4–60 мм и длиной 1–6 м, проволока в бухтах диаметром 1–17 мм с наружным диаметром бухты 500–1000 мм.