1. Care este mecanismul prin care incluziunile provoacă fisurarea-bobinelor laminate la rece?
Mecanismul de bază prin care incluziunile provoacă fisurarea este întreruperea continuității matricei, devenind o sursă de concentrare a tensiunilor.
Concentrația tensiunii: plasticitatea incluziunilor ne-metalice (cum ar fi oxizi, sulfuri, silicați etc.) este în general mult mai mică decât cea a matricei de oțel. În timpul laminarii la rece sau ștanțarea ulterioară, la interfața dintre incluziune și matrice apar concentrații extrem de mari de tensiuni.
Inițierea microfisurilor: Când stresul depășește rezistența interfacială de legătură, incluziunea în sine se va rupe sau se va desprinde din matrice, formând microfisuri.
Propagarea fisurilor: Sub forța externă continuă, aceste microfisuri se vor propaga și se vor conecta. În special atunci când incluziunile sunt distribuite într-un model-în lanț sau în benzi, fisurile se vor propaga rapid de-a lungul zonei de agregare a incluziunii, ducând în cele din urmă la fisurare macroscopică.
2.Care sunt câteva exemple reale-lumea care demonstrează că incluziunile pot cauza crăparea sau spargerea bobinelor-laminate la rece?
Ruperea benzilor de laminare la rece: Statisticile de la Xinjiang Baosteel cu privire la accidentele de spargere a benzilor în laminoarele sale la rece arată că problemele de materii prime (în principal incluziuni) au reprezentat 88,6% din toate spargerile. Analiza microscopiei electronice a arătat că compoziția incluziunilor de la suprafața de fractură a fost similară cu cea a fluxului de mucegai din cristalizator, confirmând că ruperea a fost cauzată de captarea zgurii în timpul procesului de turnare continuă.
Deteriorarea marginilor: materialul de bază laminat-la rece SPHC al unei fabrici de siderurgie a prezentat deteriorări la margini. Cercetările au arătat că cauza a fost un conținut ridicat de incluziuni de tip B (Al₂O₃) în oțel, ceea ce duce la micro-fisuri la marginea plăcii înainte de rulare. Aceste crăpături s-au rupt și s-au extins după rulare brută.
Ștanțare Crăpare prin delaminare: o fabrică de automobile a raportat crăpare prin delaminare în foile galvanizate-laminate la rece după ștanțare. Principalele cauze au inclus captarea zgurii și incluziunile subcutanate. Aceste defecte au devenit puncte de inițiere a fisurilor sub presiunea de ștanțare.
Fractură fragilă prin îndoire și bobinare: o foaie laminată la rece{0}a suferit o fractură fragilă în timpul îndoirii și bobinei, cu o suprafață de rupere curată și fără deformare plastică. Analiza arată că cauza este prezența unui număr mare de incluziuni de Mg-Si și segregare cu benzi în interior, care perturbă continuitatea boabelor și devine punctul de inițiere a fracturii.
3.Ce tipuri de incluziuni au cel mai mare impact asupra riscului de fisurare?
Incluziuni fragile (de exemplu, Al₂O₃, TiN): Aceste incluziuni sunt dure și au plasticitate slabă, făcându-le dificil de deformat în timpul rulării. Ele rupe cu ușurință și formează distribuții asemănătoare lanțului-, dăunând grav matricei. Studiile au confirmat că conținutul ridicat de incluziune Al₂O₃ este o cauză directă a fisurilor de margine în plăci.
Incluziuni mari compozite (de exemplu, captarea zgurii): Acestea sunt zguri de protecție prinse în timpul turnării continue. Acestea au compoziții complexe (conțin Ca, Na, K etc.), sunt de obicei mari ca dimensiune și formă neregulată și au o legătură extrem de slabă cu matricea, prezentând un pericol semnificativ.
Incluziuni deformabile (de exemplu, MnS): Deși MnS se deformează și se extinde în timpul lucrului la cald, dacă dimensiunea sa este prea mare sau formează o rețea, va reduce semnificativ plasticitatea transversală a oțelului, ducând la fisurarea marginilor în timpul laminarii.
Defecte combinate ale bulelor și incluziunilor: Când bulele de pe suprafața țaglei de oțel se rup în timpul rulării, dacă se atașează simultan de incluziuni, formează un defect de exfoliere, care este extrem de predispus la delaminare și crăpare în timpul prelucrării ulterioare.
4. Care este relația dintre riscul de fisurare și dimensiunea și distribuția incluziunilor?
Efectul dimensiunii: În general, cu cât dimensiunea incluziunii este mai mare, cu atât este mai mare riscul de fisurare. Incluziunile mari sunt defecte macroscopice care afectează direct matricea. Studiile au arătat că chiar și incluziunile sferice de dimensiunea micron-(1~10μm), dacă sunt situate în zone de concentrare a tensiunilor (cum ar fi sub suprafață), pot deveni inițieri de fisuri de oboseală.
Morfologia distribuției: Morfologia distribuției incluziunilor este mai importantă decât numărul lor absolut. O singură incluziune mică, izolată, este relativ mai puțin dăunătoare. Cu toate acestea, dacă incluziunile sunt distribuite în lanțuri, benzi sau grupuri, ele formează o suprafață slabă de-a lungul căreia crăpăturile se propagă cu ușurință, ducând la delaminare sau la fractură fragilă.
5.Cum să detectați și să preveniți fisurile cauzate de incluziuni?
Metode de detectare:
Testare ne-distructivă online: folosind un sistem automat de detectare a defectelor de suprafață (cum ar fi Parsytec), incluziunile, zgârieturile și alte defecte de pe suprafața benzii pot fi detectate în-timp real pe liniile continue de recoacere și decapare, oferind avertismente în timp util.
Analiză microscopică offline: pentru incluziuni suspectate, microscopia electronică cu scanare și spectroscopia cu dispersie de energie sunt utilizate pentru observarea microscopică a morfologiei și analiza compozițională. Aceasta este cea mai fiabilă metodă pentru a determina natura și sursa incluziunilor.
Măsuri preventive (prin întregul proces de rulare-de fabricare a oțelului):
Controlul producției de oțel și al turnării continue:
Îmbunătățiți acuratețea controlului nivelului lichidului în cristalizator pentru a evita fluctuațiile excesive ale nivelului de lichid care ar putea duce la captarea zgurii de protecție.
Optimizați parametrii duzei de intrare scufundate pentru a îmbunătăți câmpul de curgere în cristalizator și pentru a reduce captarea zgurii.
Consolidați rafinarea oală pentru a promova flotarea și îndepărtarea incluziunilor.
Controlul calității facturilor:
Efectuați inspecții de calitate la suprafață și interioară pe țagle turnate continuu. Billetele cu defecte sunt finisate sau aruncate.