RU2055682C1

RU2055682C1 - Crystallizer

Info

Publication number: RU2055682C1
Application number: RU94008059A
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Семенов; Аркадий Мордухович Кац
Original assignee: Александр Павлович Семенов; Аркадий Мордухович Кац
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 1996-03-10

Abstract

FIELD: casting production. SUBSTANCE: crystallizer has walls of copper or a copper alloy, coated by three-layer protective coating on a working wall, including a basic layer, an intermediate layer and a working layer. The basic layer consists of α transition metal of IY-YI groups of Periodic System or of aluminium or its alloys; the working layer consists of chemical compounds with stoichiometric content of a metal of the basic layer with one or several metalloids, selected from nitrogen, carbon, boron, silicium, oxygen, and forming with metals of the basic layer refractory wear-resistant compounds; the intermediate layer consists of a metal of the basic layer and metalloids had been included to the working layer, in such a way, that a content of metalloids of the intermediate layer increases towards the working layer. EFFECT: enhanced quality of wall coating of the crystallizer. 1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывному литью в кристаллизаторы скольжения. The invention relates to metallurgy, in particular to continuous casting in slip molds.

Известны кристаллизаторы с графитовыми рабочими стенками и холодильниками из меди, либо медного сплава. Известные кристаллизаторы имеют малую долговечность, особенно при литье технической (кислородсодержащей) меди, медноникелевых, медноцинковых и ряда других сплавов из-за химического взаимодействия графита с кислородом, никелем, а также вследствие малой износостойкости. Кроме того, графитовый кристаллизатор вследствие пониженной теплопроводности стенок отличается невысокой интенсивностью теплопередачи. Для его изготовления требуются дорогостоящие и дефицитные марки высокоплотного графита. Known crystallizers with graphite working walls and refrigerators made of copper or copper alloy. Known crystallizers have low durability, especially when casting technical (oxygen-containing) copper, copper-nickel, copper-zinc and a number of other alloys due to the chemical interaction of graphite with oxygen, nickel, and also due to low wear resistance. In addition, the graphite mold due to the reduced thermal conductivity of the walls is characterized by a low intensity of heat transfer. For its manufacture, expensive and scarce grades of high-density graphite are required.

Известны графитовые кристаллизаторы с рабочей поверхностью, выполненной из материалов, повышающих их износостойкость. К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании данных устройств относится недостаточная их надежность и долговечность вследствие отслаивания рабочего слоя при эксплуатации. Кроме того, им присущи отмеченные выше недостатки, обусловленные физическими свойствами используемого для их изготовления графита. Known graphite molds with a working surface made of materials that increase their wear resistance. The reasons that impede the achievement of the required technical result when using these devices include their insufficient reliability and durability due to peeling of the working layer during operation. In addition, they are characterized by the disadvantages noted above, due to the physical properties of the graphite used for their manufacture.

Известны кристаллизаторы с металлическими рабочими стенками, выполненными из меди либо медных сплавов, покрытые хромом, обеспечивающим высокую твердость рабочей поверхности. К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании кристаллизаторов с отмеченным защитным покрытием относится то, что они обладают низкой противозадирной стойкостью и высокими значениями коэффициента трения при скольжении в паре с отливаемым металлом (сплавом). Кроме того, в процессе эксплуатации снижается твердость хромового покрытия, повышается его адгезионная способность, образуются и расширяются трещины на его поверхности вследствие низкой термической стойкости. Недостаточная эффективность хромового покрытия на медной стенке подтверждается и практикой эксплуатации соответствующих кристаллизаторов, свидетельствующей об интенсивном разрушении и отслаивании этого покрытия, особенно в зонах повышенных температур и тепловых потоков. Known crystallizers with metal working walls made of copper or copper alloys, coated with chrome, providing high hardness of the working surface. The reasons that impede the achievement of the required technical result when using molds with a marked protective coating include the fact that they have low extreme pressure resistance and high values of the coefficient of friction when sliding in tandem with the cast metal (alloy). In addition, during operation, the hardness of the chrome coating decreases, its adhesive ability increases, cracks form and expand on its surface due to low thermal resistance. The insufficient efficiency of the chrome coating on the copper wall is also confirmed by the practice of operating the corresponding crystallizers, indicating the intensive destruction and peeling of this coating, especially in areas of elevated temperatures and heat fluxes.

Наиболее близким устройством того же назначения к предложенному объекту по совокупности признаков является кристаллизатор со стенками, выполненными из меди или медного сплава, имеющими защитное покрытие рабочей поверхности, включающее базовый металлический слой (подслой) и рабочий слой из тугоплавкого химического соединения. Указанный кристаллизатор принят за прототип. В качестве базового металлического слоя в нем используют сплав никеля с алюминием, а в качестве рабочего слоя применяют силикат циркония либо оксид циркония в комбинации с оксидом кальция, оксидом алюминия, а также оксидом титана. К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве невозможно обеспечить прочную адгезионную связь рабочего слоя (инертного тугоплавкого соединения) с насыщенными химическими связями) с базовым слоем из никель-алюминиевого сплава. Кроме того, существует плохая совместимость физических характеристик (например, коэффициентов термического расширения) базового и рабочего слоев, а также низкое сопротивление термическим ударам материала рабочего слоя. В совокупности отмеченное приводит к быстрому растрескиванию и отслаиванию рабочего слоя при эксплуатации, увеличению коэффициента трения, снижению долговечности кристаллизатора и качества поверхности литых заготовок. The closest device of the same purpose to the proposed object in terms of features is a crystallizer with walls made of copper or a copper alloy having a protective coating on the working surface, including a base metal layer (sublayer) and a working layer of a refractory chemical compound. The specified mold is taken as a prototype. An alloy of nickel with aluminum is used as the base metal layer, and zirconium silicate or zirconium oxide in combination with calcium oxide, aluminum oxide, and titanium oxide are used as the working layer. The reasons that impede the achievement of the required technical result when using the known device adopted for the prototype include the fact that in the known device it is impossible to provide a strong adhesive bond of the working layer (inert refractory compound) with saturated chemical bonds) with the base layer of nickel-aluminum alloy. In addition, there is poor compatibility of physical characteristics (for example, thermal expansion coefficients) of the base and working layers, as well as low resistance to thermal shocks of the material of the working layer. In total, the aforesaid leads to rapid cracking and peeling of the working layer during operation, an increase in the friction coefficient, a decrease in the durability of the mold, and the surface quality of cast billets.

Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено изобретение, предусматривает увеличение долговечности кристаллизатора и улучшение качества литых заготовок путем уменьшения трения между литой заготовкой и стенкой, снижения износа рабочей поверхности стенки, обеспечения стабильности покрытия при эксплуатации. The invention consists in the following. The problem to which the invention is directed, provides for an increase in the durability of the mold and an improvement in the quality of cast billets by reducing friction between the cast billet and the wall, reducing wear on the working surface of the wall, and ensuring the stability of the coating during operation.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в достижении низкой адгезионной активности поверхности кристаллизатора в контакте с литой заготовкой, снижении деформационной компоненты силы трения, обеспечении высокой сопротивляемости термическим ударам и прочного сцепления покрытия со стенкой кристаллизатора при сохранении высокой интенсивности теплопередачи. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to achieve low adhesive activity of the mold surface in contact with the cast billet, to reduce the deformation component of the friction force, to provide high resistance to thermal shock and strong adhesion of the coating to the mold wall while maintaining high heat transfer intensity.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном кристаллизаторе со стенками из меди или медного сплава с защитным покрытием рабочей поверхности, включающим базовый металлический слой и рабочий слой из тугоплавкого химического соединения, базовый слой состоит из α -переходного металла IV-VI групп периодической системы, либо алюминия или их сплавов, а рабочий слой из химических соединений стехиометрического состава металла базового слоя с одним или несколькими металлоидами из группы: азот, углерод, бор, кремний, кислород, причем между базовым и рабочим слоями расположен промежуточный слой из металла базового слоя и металлоидов, входящих в состав рабочего слоя, при этом содержание металлоидов в промежуточном слое увеличивается в направлении к рабочему слою. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in a known crystallizer with walls of copper or a copper alloy with a protective coating of the working surface, including a base metal layer and a working layer of a refractory chemical compound, the base layer consists of an α-transition metal of groups IV-VI periodic system, or aluminum or their alloys, and a working layer of chemical compounds with stoichiometric composition of the metal of the base layer with one or more metalloids from the group: nitrogen, lerod, boron, silicon, oxygen, and between the base and the working layer is an intermediate layer of a metal base layer and metalloids included in the active layer, the metalloid content in the intermediate layer increases towards the working layer.

Приведенная совокупность признаков находится в причинно-следственной связи с вышеизложенным техническим результатом следующим образом. Входящие в состав рабочего слоя продукты взаимодействия переходных металлов IV-VI групп периодической системы элементов с незаполненными α -электронными оболочками (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W), а также алюминия именно с металлоидами группы C, N, B, Si, O обладают необходимым для решения поставленной задачи комплексом свойств: тугоплавкость, высокая износостойкость, низкая адгезионная и химическая активность в контакте с литой заготовкой из цветных металлов и сплавов, содержащих химически активные компоненты (O, Ni, Fe и др.). Кроме того покрытия из тугоплавких химических соединений α -переходных металлов с металлоидами, наносимые, например, эффективным вакуумным ионно-плазменным методом, отличаются повышенной плотностью и низкой шероховатостью (практически сохраняется шероховатость исходной полированной поверхности стадии). Отмеченное способствует снижению деформационной (пропахивающей) компоненты силы трения. В результате достигается комплексное снижение и стабилизация коэффициента трения при эксплуатации за счет одновременного уменьшения адгезионной и деформационной компонент силы трения. При этом твердость рабочего слоя предложенного состава существенно превышает твердость графита и хрома, что обеспечивает повышенную износостойкость покрытия. The above set of features is in a causal relationship with the above technical result as follows. The products of the interaction of transition metals of groups IV-VI of the periodic system of elements with unfilled α-electron shells (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W), as well as aluminum with group C metalloids, which are part of the working layer , N, B, Si, O possess a set of properties necessary for solving the problem: refractoriness, high wear resistance, low adhesive and chemical activity in contact with a cast billet of non-ferrous metals and alloys containing chemically active components (O, Ni, Fe, etc. .). In addition, coatings from refractory chemical compounds of α-transition metals with metalloids, applied, for example, by the effective vacuum ion-plasma method, are characterized by increased density and low roughness (the roughness of the initial polished stage surface is practically preserved). The aforementioned helps to reduce the deformation (smelling) components of the friction force. The result is a comprehensive reduction and stabilization of the friction coefficient during operation due to a simultaneous decrease in the adhesive and deformation components of the friction force. Moreover, the hardness of the working layer of the proposed composition significantly exceeds the hardness of graphite and chromium, which provides increased wear resistance of the coating.

Базовый слой из α -переходного металла, использованного в составе рабочего слоя, и промежуточный слой, состоящий из твердых растворов или псевдорастворов металлоидов в металле или сплаве базового слоя и соответствующих тугоплавких твердых химических соединений, обеспечивают плавное изменение физических и механических свойств слоев при переходе от стенки (медь или медный сплав) к рабочему слою. Этому же способствует и возрастание содержания металлоида в промежуточном слое в направлении к рабочему слою. Тем самым обеспечивается сближение коэффициентов термического расширения, прочности, теплопроводности слоев. Отмеченное особенно важно на этапе начала литья и его завершения, когда имеет место тепловой удар и возникают значительные градиенты температур в слоях. Это сопровождается различной степенью их расширения (сжатия), что предопределяет возникновение в слоях покрытия термических напряжений. При этом благодаря предлагаемому выбору материалов последовательно расположенных слоев обеспечивается сближение физических свойств соседних слоев, в т.ч. коэффициентов термического расширения, что создает необходимую сопротивляемость рабочего, промежуточного и базового слоев растрескиванию под действием термических напряжений. Это обеспечивает стабильность покрытия при эксплуатации кристаллизатора. The base layer of the α-transition metal used as part of the working layer, and the intermediate layer, consisting of solid solutions or pseudo-solutions of metalloids in the metal or alloy of the base layer and the corresponding refractory solid chemical compounds, provide a smooth change in the physical and mechanical properties of the layers upon transition from the wall (copper or copper alloy) to the working layer. An increase in the metalloid content in the intermediate layer towards the working layer also contributes to this. This ensures the approximation of the coefficients of thermal expansion, strength, thermal conductivity of the layers. The aforementioned is especially important at the stage of the beginning of casting and its completion, when heat shock occurs and significant temperature gradients arise in the layers. This is accompanied by a varying degree of their expansion (compression), which determines the occurrence of thermal stresses in the coating layers. Moreover, due to the proposed choice of materials in successive layers, the approximation of the physical properties of neighboring layers is ensured, including thermal expansion coefficients, which creates the necessary resistance of the working, intermediate and base layers to cracking under the influence of thermal stresses. This ensures the stability of the coating during operation of the mold.

Вышеизложенное подтверждает необходимость и достаточность приведенной совокупности признаков для достижения технического результата, т.е. доказывает существенность признаков формулы предложенного изобретения. The above confirms the necessity and sufficiency of the given set of features to achieve a technical result, i.e. proves the materiality of the features of the formula of the proposed invention.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах предложенного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предложенного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить в предложенном объекте совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, предложенное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the proposed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the proposed invention, and the definition from the list identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed to identify in the proposed object the combination is significant with respect to the applicant sees the technical effect characteristic features set forth in the claims. Therefore, the proposed invention meets the requirement of "novelty" under the current law.

Для проверки соответствия предложенного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками предложенного изобретения, результаты которого показывают, что предложенное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками предложенного изобретения преобразований на достижение технического результата. Следовательно, предложенное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству. To verify the conformity of the proposed invention to the requirements of the inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the proposed invention, the results of which show that the proposed invention does not follow explicitly from the prior art, since the prior art determined by the applicant, the influence of the essential features of the proposed invention provided Education to achieve a technical result. Therefore, the proposed invention meets the requirement of "inventive step" under applicable law.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем. Нижний предел толщины рабочего слоя обусловлен выполнением требования обеспечения износостойкости и механической прочности слоя с целью исключения возможного его продавливания и прогибания на нижележащем слое при механическом контакте с коркой литой заготовки. Верхний предел толщины рабочего слоя определяется допустимыми значениями его термического сопротивления. При увеличении толщины рабочего слоя снижается интенсивность теплопередачи в кристаллизаторе и производительность литейной установки. Information confirming the possibility of carrying out the invention to obtain the above technical result are as follows. The lower limit of the thickness of the working layer is due to the fulfillment of the requirement of ensuring the wear resistance and mechanical strength of the layer in order to exclude its possible forcing and bending on the underlying layer during mechanical contact with the crust of the cast billet. The upper limit of the thickness of the working layer is determined by the permissible values of its thermal resistance. With an increase in the thickness of the working layer, the heat transfer intensity in the mold and the productivity of the foundry plant decrease.

Нижние пределы толщин промежуточного и базового слоев выбирают с учетом того, чтобы эти слои выполняли функцию достаточно эффективного сглаживания температурных напряжений (сдвигающих), способность вызвать отслаивание покрытия. Это особенно важно при литье сплавов с достаточно высокими температурами плавления (никелевые, медноникелевые, медные). Верхние пределы толщин промежуточного и базового слоев определяются допустимыми значениями термического сопротивления покрытия, непосредственно связанного с интенсивностью теплопередачи и предельными скоростями вытягивания слитка. При этом верхние пределы толщин базового и промежуточного слоев меньше верхнего предела толщины рабочего слоя, поскольку при наличии рабочего слоя они не подвергаются износу ввиду отсутствия контакта этих слоев с вытягиваемой литой заготовкой. The lower thickness limits of the intermediate and base layers are chosen taking into account the fact that these layers perform the function of sufficiently effective smoothing of temperature stresses (shear), the ability to cause peeling of the coating. This is especially important when casting alloys with sufficiently high melting points (nickel, copper-nickel, copper). The upper limits of the thicknesses of the intermediate and base layers are determined by the permissible values of the thermal resistance of the coating, which is directly related to the intensity of heat transfer and the limiting drawing speeds of the ingot. In this case, the upper limits of the thicknesses of the base and intermediate layers are less than the upper limit of the thickness of the working layer, since in the presence of the working layer they are not subject to wear due to the lack of contact of these layers with the drawn cast billet.

Для литья относительно мягких сплавов на основе цинка, свинца, олова, в контакте с которыми менее выражен износ рабочего слоя, основной и единственной функцией рабочего слоя является обеспечение механических характеристик поверхности контакта, что может быть реализовано путем выполнения рабочего слоя в виде погранслоя. При литье этих легкоплавких сплавов температурные градиенты в слоях покрытия и в стенке кристаллизатора достаточно низкие, что обуславливает высокую сопротивляемость слоев растрескиванию. В этом случае снижаются требования к степени плавности изменения физических свойств, в т. ч. коэффициента термического расширения от одного слоя к другому. Поэтому возможны случаи выполнения промежуточного слоя в виде погранслоя при значимых толщинах рабочего и базового слоев. Тогда основной функцией промежуточного слоя является сочленение рабочего и базового слоев. По другому варианту возможно выполнение базового слоя в виде погранслоя при значимых толщинах рабочего и промежуточного слоев. Тогда основной функцией базового слоя является обеспечение прочного сочленения покрытия со стенкой кристаллизатора. For casting relatively soft alloys based on zinc, lead, tin, in contact with which wear of the working layer is less pronounced, the main and only function of the working layer is to ensure the mechanical characteristics of the contact surface, which can be realized by making the working layer in the form of a boundary layer. When casting these fusible alloys, the temperature gradients in the coating layers and in the mold wall are sufficiently low, which leads to a high resistance of the layers to cracking. In this case, the requirements to the degree of smoothness of the change in physical properties are reduced, including the coefficient of thermal expansion from one layer to another. Therefore, there may be cases when the intermediate layer is made in the form of a boundary layer with significant thicknesses of the working and base layers. Then the main function of the intermediate layer is the articulation of the working and base layers. In another embodiment, it is possible to perform a base layer in the form of a boundary layer with significant thicknesses of the working and intermediate layers. Then the main function of the base layer is to ensure a strong articulation of the coating with the mold wall.

П р и м е р. Для литья прутков диаметром 16 мм из технической меди использовали кристаллизатор длиной 100 мм с медной гильзой, имеющей трехслойное покрытие: Cr (со стороны меди); Cr-O (промежуточный слой переменного состава); Cr₂O₃ (рабочий слой). Покрытие получали следующим способом: на предварительно подготовленную поверхность медной стенки вакуумным ионно-плазменным методом наносили слой Cr толщиной 5 мкм, а затем тем же способом с постепенным напуском реактивного газа (кислорода) формировали промежуточный слой системы Cr-O толщиной 10 мкм с увеличением концентрации кислорода по мере утолщения слоя в направлении к рабочему слою, для чего содержание активного компонента газовой среды (кислорода) увеличивали по мере утолщения промежуточного слоя. Затем наносили рабочий слой Cr₂O₃ стехиометрического состава по всей толщине слоя (20 мкм) путем поддержания в процессе его нанесения определенного содержания активного компонента газовой среды.PRI me R. For casting rods with a diameter of 16 mm from industrial copper, a mold 100 mm long with a copper sleeve having a three-layer coating was used: Cr (on the copper side); Cr-O (intermediate layer of variable composition); Cr ₂ O ₃ (working layer). The coating was obtained in the following way: a 5 μm thick Cr layer was deposited on a previously prepared surface of the copper wall using a vacuum ion-plasma method, and then an intermediate layer of the Cr-O system with a thickness of 10 μm was formed with a gradual inlet of reactive gas (oxygen) with an increase in oxygen concentration as the layer thickens towards the working layer, for which the content of the active component of the gaseous medium (oxygen) increased as the intermediate layer thickens. Then a working layer of Cr ₂ O _{3 with a} stoichiometric composition was applied over the entire thickness of the layer (20 μm) by maintaining a certain content of the active component of the gaseous medium during its application.

Литье проводили со скоростью вытягивания 20 м/ч. Процесс литья был стабильным, обеспечивалось хорошее качество литых заготовок, а также высокая долговечность кристаллизатора благодаря сочетанию высоких трибологических характеристик рабочего слоя (высокая антифрикционность, повышенная износостойкость). Вследствие сочетания слоев покрытия с плавным изменением физических характеристик обеспечивалась стабильность покрытия при эксплуатации. Casting was carried out with a drawing speed of 20 m / h. The casting process was stable, good quality of cast billets was ensured, as well as high mold durability due to a combination of high tribological characteristics of the working layer (high antifriction, increased wear resistance). Due to the combination of coating layers with a smooth change in physical characteristics, coating stability was ensured during operation.

Результаты сравнительных испытаний кристаллизатора, изготовленного по данному изобретению и техническому решению, взятому за прототип, представлены в таблице. Как видно из приведенных результатов, разработанный кристаллизатор обеспечивает существенное повышение долговечности рабочих стенок и улучшение качества литых заготовок сравнительно с известным кристаллизатором. The results of comparative tests of the mold made according to this invention and the technical solution taken as a prototype are presented in the table. As can be seen from the above results, the developed mold provides a significant increase in the durability of the working walls and improve the quality of cast billets in comparison with the known mold.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании предложенного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее предложенное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, именно в металлургической технологии непрерывного литья в кристаллизаторы скольжения;
для предложенного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее предложенное изобретение при его осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, предложенное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.Thus, the above information indicates that when using the proposed invention the following set of conditions:
means embodying the proposed invention in its implementation, is intended for use in industry, namely in the metallurgical technology of continuous casting in slip molds;
for the proposed invention in the form described in the stated claims, the possibility of its implementation using the methods and methods described above or known prior to the priority date is confirmed;
the means embodying the proposed invention in its implementation is capable of ensuring the achievement of the technical result perceived by the applicant. Therefore, the proposed invention meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law.

Claims

CRYSTALIZER made with walls of copper-containing material and a two-layer protective coating of the working surface, including a base metal layer and a working layer of refractory material, characterized in that the protective coating is made of three layers with an additional intermediate layer formed between the base and working layers, moreover, as metal the base layer using d-transition metal of the IV-VI groups of the Periodic system or aluminum or their alloys, as a refractory material from the working layer of the chemical the connection of the stoichiometric composition of the metal of the base layer with one or more metalloids from the group: nitrogen, carbon, boron, silicon, oxygen, and the intermediate layer consists of the metal of the base layer and metalloids that make up the working layer, while the content of metalloids in the intermediate layer increases towards the working layer.