1.Mi az a mechanizmus, amellyel a zárványok repedést okoznak a hidegen{1}}hengerelt tekercsekben?
A magmechanizmus, amellyel a zárványok repedést okoznak, a mátrix folytonosságának megszakítása, ami a feszültségkoncentráció forrásává válik.
Feszültségkoncentráció: A nem{0}}fémes zárványok (például oxidok, szulfidok, szilikátok stb.) plaszticitása általában sokkal alacsonyabb, mint az acélmátrixé. A hideghengerlés vagy az azt követő sajtolás során rendkívül magas feszültségkoncentráció lép fel a zárvány és a mátrix határfelületén.
Mikrorepedés keletkezése: Ha a feszültség meghaladja a határfelületi kötési szilárdságot, maga a zárvány eltörik vagy leválik a mátrixról, mikrorepedéseket képezve.
Repedések terjedése: Folyamatos külső erő hatására ezek a mikrorepedések továbbterjednek és összekapcsolódnak. Különösen akkor, ha a zárványok láncszerű vagy sávos mintázatban oszlanak el, a repedések gyorsan terjednek a zárványaggregációs területen, ami végül makroszkopikus repedéshez vezet.
2. Milyen valós-példák bizonyítják, hogy a zárványok a hidegen{2}}hengerelt tekercsek megrepedését vagy eltörését okozhatják?
Hideghengerlési szalagtörés: A Xinjiang Baosteel statisztikái a hideghengerművei szalagtörési baleseteiről azt mutatják, hogy a nyersanyag-problémák (főleg a zárványok) tették ki az összes törések 88,6%-át. Az elektronmikroszkópos elemzés kimutatta, hogy a törésfelületen lévő zárványok összetétele hasonló volt a kristályosítóban lévő penészfolyadék összetételéhez, ami megerősíti, hogy a törést a salak beszorulása okozta a folyamatos öntési folyamat során.
Élsérülés: Egy acélgyár SPHC hidegen{0}}hengerelt alapanyaga élsérülést mutatott. A kutatások feltárták, hogy az ok a B típusú (Al2O3) zárványok magas tartalma volt az acélban, ami mikro-repedésekhez vezetett a hengerlés előtt a lemez szélén. Ezek a repedések durva hengerlés után beszakadtak és kitágultak.
Bélyegzési leválásos repedés: Egy autógyár leválási repedést jelentett a hidegen{0}}hengerelt horganyzott lemezeken a bélyegzés után. A fő okok a salak beszorulása és a bőr alatti zárványok voltak. Ezek a hibák bélyegzési feszültség hatására repedés keletkezési pontokká váltak.
Hajlítás és tekercselés törékeny törés: A hidegen{0}}hengerelt lemez törékeny törést szenvedett hajlítás és tekercselés során, tiszta törési felülettel és képlékeny deformáció nélkül. Az elemzés azt mutatja, hogy az ok a nagyszámú Mg-Si zárvány jelenléte és sávos szegregáció a belsejében, ami megszakítja a szemcsefolytonosságot és a törés kezdőpontjává válik.
3.Mely zárványtípusok befolyásolják a legnagyobb mértékben a repedésveszélyt?
Törékeny zárványok (pl. Al2O3, TiN): Ezek a zárványok kemények és gyenge plaszticitásúak, ezért nehezen deformálódnak hengerlés közben. Könnyen megszakadnak és láncszerű eloszlásokat alkotnak, súlyosan károsítva a mátrixot. A vizsgálatok megerősítették, hogy a magas Al2O3 zárványtartalom közvetlen oka a födémek élrepedéseinek.
Nagyméretű kompozit zárványok (pl. salakzáródás): Ezek a folyamatos öntés során beszorult védősalakok. Összetett összetételűek (Ca-t, Na-t, K-t stb. tartalmaznak), általában nagy méretűek és szabálytalan alakúak, és rendkívül rosszul kötődnek a mátrixhoz, ami jelentős veszélyt jelent.
Deformálható zárványok (pl. MnS): Az MnS ugyan deformálódik és megnyúlik a melegmegmunkálás során, de ha mérete túl nagy, vagy hálózatot alkot, jelentősen csökkenti az acél keresztirányú plaszticitását, ami hengerlés közbeni élrepedéshez vezet.
Buborékok és zárványok kombinált hibái: Az acéltuskó felületén lévő buborékok hengerlés közben felszakadásakor, ha egyidejűleg zárványokhoz tapadnak, akkor leválási hibát képeznek, ami a későbbi feldolgozás során rendkívül hajlamos a rétegvesztésre, repedésre.
4.Mi a kapcsolat a repedésveszély és a zárványok mérete és eloszlása között?
Mérethatás: Általában minél nagyobb a zárvány mérete, annál nagyobb a repedés kockázata. A nagy zárványok olyan makroszkopikus hibák, amelyek közvetlenül károsítják a mátrixot. Tanulmányok kimutatták, hogy még a mikron-nagyságú (1-10 μm) gömb alakú zárványok is, ha feszültségkoncentrációjú területeken (például a felszín alatt) helyezkednek el, kifáradási repedés kezdetei lehetnek.
Elterjedési morfológia: A zárványok elterjedési morfológiája fontosabb, mint abszolút számuk. Egyetlen, elszigetelt, kis zárvány viszonylag kevésbé káros. Ha azonban a zárványok láncokban, sávokban vagy klaszterekben oszlanak el, gyenge felületet képeznek, amely mentén a repedések könnyen továbbterjednek, ami delaminációhoz vagy rideg töréshez vezet.
5.Hogyan lehet felismerni és megelőzni a zárványok okozta repedéseket?
Észlelési módszerek:
Online roncsolásmentes tesztelés: Az automatizált felületi hibaészlelő rendszer (például a Parsytec) használatával a szalag felületén lévő zárványok, karcolások és egyéb hibák valós időben észlelhetők a folyamatos lágyító- és pácolósorokon, és időben figyelmeztetést kapnak.
Offline mikroszkópos elemzés: A feltételezett zárványok esetében pásztázó elektronmikroszkópiát és energiadiszperzív spektroszkópiát használnak a mikroszkópos morfológiai megfigyeléshez és az összetétel elemzéséhez. Ez a legmegbízhatóbb módszer a zárványok természetének és forrásának meghatározására.
Megelőző intézkedések (a teljes acélgyártási-hengerlési folyamaton keresztül):
Acélgyártás és folyamatos öntésvezérlés:
Javítsa a folyadékszint-szabályozás pontosságát a kristályosítóban, hogy elkerülje a túlzott folyadékszint-ingadozást, amely védősalak beszorulásához vezethet.
Optimalizálja a merülő beléptető fúvóka paramétereit, hogy javítsa a kristályosító áramlási mezőjét és csökkentse a salak beszorulását.
Erősítse meg az üst finomítását, hogy elősegítse a flotációt és a zárványok eltávolítását.
Számlaminőség-ellenőrzés:
Folyamatosan öntött tuskó felületi és belső minőségellenőrzése. A hibás tuskó elkészült vagy kiselejtezett.