Окалина гарячекатаної низьковуглецевої катанки
Окалина, що сформувалася на гарячекатаній низьковуглецевый катанці, повинна бути пристосована до її механічного або хімічного
видалення. Поверхнева якість і очищення після усунення окалини вельми важлива для виконання волочіння дроту, оскільки залишок
оксиду приводить до надмірної механічної обробки поверхні і царапанню кінцевого дроту. Найістотніша якість оксиду окалини
при гарячому волочінні катанки – повна товщина, структура і напружений стан.
Шорстка поверхня звичайно сприятлива при волочінні дроту, оскільки покращує захоплення мастила поверхнею сталевого дроту.
Проте, об'ємна частка порошкоподібних частинок повинна бути знижена залежно від вибраного методу видалення окалини. Оксид
Fe звичайно розділений на первинну і вторинну окалину. Первинний оксид сформувався в підігрітій печі і звичайно віддаляється
з поверхні заготівки до плющення. Проте, разом з плющенням катанки, вторинний оксид переважно – але не тільки – формувався
після розташування в легко охолоджуваному конвейєрі, але тільки протягом плющення як такий. Залізо утворює з киснем всього
три різні оксиди: вьюстид, магнетит і гематит.
Названі фази оксиду мають повністю різні механічні властивості, і їх розчинність в кислотах відрізняється один від одного.
Внутрішній шар, з низьким змістом кисню – це вьюстит, фаза по середині – магнетит і зовнішній шар – гематит. Зміна об'ємів
походить від відмінностей між чинниками теплового розширення в різних фазах в структурі і зміни в об'ємі відбуваються завдяки
їх фазовим перетворенням.
Товщина окалини і склад залежать по-перше від температури, але також від атмосфери і швидкостей дифузії атомів кисню і заліза.
Коли частка кисню зменшується, утворюється шар помітно тонше. Зростання норми (%) вьюститу слідує параболічному закону і
стає стійким при температурі вище 570°C, а температура ще нижче перетворює його на магнетит.
Зростання норми магнетиту і гематиту лінійне протягом окислення заліза при стандартному тиску повітря з температурою 700-1000°C.
Чим товще шар вьюстита, тим шерохуватій поверхня сталі повинна бути після видалення окалини. Протягом зкислення заліза, іони
заліза диффундиют крізь вьюстит і крім того крізь магнетит, через магнетито-гематитовую межу фаз. Іони кисню, проте, диффундиют
тільки через шар гематиту. Як наслідок, зростання шару вьюститу починається біля межі фаз вьюстит-магнезит, але обидва шари
магнезиту і гематиту ростуть в тій же межі фаз між один одним. При температурі нижче 570°C головна частина шару окалини складається
з магнетиту. Коли температура перевищує 570°C, кількість вьюститу також підвищується. Отже, тільки тонкі шари магнетиту будуть
покриті оболонкою вьюстита.
Між 700°C і 900°C окалина формувалася в основному з вьюститу і також магнетиту. При температурі вище 900°C частка
магнезиту збільшується за рахунок частки вьюститу. Тому необхідно забезпечити високошвидкісне охолоджування при температурі
з 570°C до 300°C для запобігання перетворення вьюстита в гематит. В процесі повільного охолоджування катанки при 570°C вьюстит
перетворюється на магнетит і залізо.
Зв'язок між оксидами і металом залежить від невідповідностей в межі шару, напруженого стану між металом і оксидом і пластичності
іншого елемента. Напружений стан залежить від пропорційності об'єму між зростанням оксиду і металу, і також від різниці показників
термічного розширення в матеріалах. Відомо, що зв'язок між оксидами і краплями сталі з нарощуванням змісту легуючих елементів,
таких як Al, Si, P і Mn, є благороднішими ніж залізо. Крім того, легуючі елементи, такі як Cr і Al, мають високу схожість
з киснем, ослабляючи зв'язок з окалиною. Cr і Al формують залізо-хромові і залізо-хром-алюмінієві шпинели, що впливають
на пористість шару оксиду. Унаслідок високої пористості, окалина легко віддаляється під час її видалення.
Si має великий вплив на формування шару оксиду. Особливо, в сталях розкислюючих кремнієм, тонкий шар кремнію утворюється
між сталлю і шаром її оксиду. Фаяліт кремнію утворюється протягом окислення, як наслідок збагачення кремнієм протягом окислення
на межі оксид-залізо. Проте, фаялит кремнію не розчиняється в оксиді заліза, але збагачується у цю фактичну межу. Точка плавлення
фаялиту – 1170°C і він утворює суцільний рівномірний шар між поверхнею сталі і оксидами заліза. Отже, видалення
окалини затруднено наявністю фаялита кремнію, який проникає в пори і збільшує зчеплення між шаром оксиду і сталлю.