1.Kakšen je mehanizem, po katerem vključki povzročajo razpoke v hladno{1}}valjanih kolobarjih?
Glavni mehanizem, s katerim vključki povzročijo razpoke, je motnja kontinuitete matriksa, ki postane vir koncentracije napetosti.
Koncentracija napetosti: plastičnost ne-kovinskih vključkov (kot so oksidi, sulfidi, silikati itd.) je na splošno veliko nižja od plastičnosti jeklene matrice. Med hladnim valjanjem ali kasnejšim žigosanjem pride do izjemno visokih koncentracij napetosti na vmesniku med vključkom in matrico.
Začetek mikrorazpok: Ko napetost preseže trdnost medfazne vezi, se vključek sam zlomi ali odlušči od matrike in tvori mikrorazpoke.
Širjenje razpok: pod stalno zunanjo silo se te mikrorazpoke širijo in povezujejo. Zlasti kadar so vključki razporejeni v verižnem- ali trakastem vzorcu, se bodo razpoke hitro razširile vzdolž območja združevanja vključkov, kar bo sčasoma privedlo do makroskopskih razpok.
2. Kateri so primeri-iz resničnega sveta, ki dokazujejo, da lahko vključki povzročijo, da hladno valjani koluti počijo ali se zlomijo?
Lom traku pri hladnem valjanju: Statistični podatki podjetja Xinjiang Baosteel o nesrečah z zlomom traku v njegovih valjarnah za hladno valjanje kažejo, da so težave s surovinami (predvsem vključki) predstavljale 88,6 % vseh zlomov. Analiza z elektronskim mikroskopom je pokazala, da je bila sestava vključkov na površini loma podobna sestavi kalupnega fluksa v kristalizatorju, kar potrjuje, da je lomljenje povzročilo ujetje žlindre med postopkom neprekinjenega litja.
Poškodbe robov: hladno valjani osnovni material SPHC jeklarne je pokazal poškodbe robov. Raziskava je pokazala, da je vzrok visoka vsebnost vključkov tipa B (Al₂O₃) v jeklu, kar vodi do mikro-razpok na robu plošče pred valjanjem. Te razpoke so se nato po grobem valjanju raztrgale in razširile.
Razpoke zaradi razslojevanja pri žigosanju: avtomobilska tovarna je poročala o razpokanju pri razslojevanju v hladno{0}}valjanih pocinkanih pločevinah po žigosanju. Glavni vzroki so bili ujetost žlindre in podkožni vključki. Te napake so postale točke iniciacije razpok pod napetostjo vtiskovanja.
Krhki lom pri upogibanju in zvijanju: Hladno{0}}valjana pločevina se je med upogibanjem in zvijanjem krhko lomila, s čisto površino loma in brez plastične deformacije. Analiza kaže, da je vzrok prisotnost velikega števila vključkov Mg-Si in trakasta segregacija v notranjosti, ki poruši kontinuiteto zrn in postane točka iniciacije loma.
3. Katere vrste vključkov imajo največji vpliv na tveganje za razpoke?
Krhki vključki (npr. Al₂O3, TiN): Ti vključki so trdi in imajo slabo plastičnost, zaradi česar jih je težko deformirati med valjanjem. Zlahka se zlomijo in tvorijo verižne-podobne porazdelitve, kar močno poškoduje matriko. Študije so potrdile, da je visoka vsebnost vključkov Al₂O₃ neposreden vzrok za robne razpoke v ploščah.
Veliki kompozitni vključki (npr. ujetost žlindre): To so zaščitne žlindre, ujete med neprekinjenim litjem. Imajo zapleteno sestavo (vsebujejo Ca, Na, K itd.), so običajno velike in nepravilne oblike ter se zelo slabo vežejo na matriko, kar predstavlja veliko nevarnost.
Deformabilni vključki (npr. MnS): Čeprav se MnS med vročo obdelavo deformira in razteza, bo, če je njegova velikost prevelika ali tvori mrežo, znatno zmanjšala prečno plastičnost jekla, kar vodi do razpok na robovih med valjanjem.
Kombinirane napake mehurčkov in vključkov: Ko mehurčki na površini jeklene gredice med valjanjem počijo, če se hkrati pritrdijo na vključke, tvorijo napako luščenja, ki je izjemno nagnjena k razslojevanju in pokanju med nadaljnjo obdelavo.
4.Kakšno je razmerje med tveganjem razpok ter velikostjo in porazdelitvijo vključkov?
Učinek velikosti: Na splošno velja, da večja kot je velikost vključka, večje je tveganje za razpoke. Veliki vključki so makroskopske napake, ki neposredno poškodujejo matriko. Študije so pokazale, da lahko celo mikronski -veliki (1~10 μm) sferični vključki, če se nahajajo na območjih koncentracije napetosti (kot je podpovršje), postanejo začetek utrujenostnih razpok.
Morfologija porazdelitve: Morfologija porazdelitve vključkov je pomembnejša od njihovega absolutnega števila. En sam, izoliran, majhen vključek je razmeroma manj škodljiv. Če pa so vključki razporejeni v verigah, trakovih ali grozdih, tvorijo šibko površino, vzdolž katere se zlahka širijo razpoke, kar vodi do delaminacije ali krhkega loma.
5. Kako odkriti in preprečiti razpoke, ki jih povzročajo vključki?
Metode odkrivanja:
Spletno ne{0}}destruktivno testiranje: z uporabo avtomatiziranega sistema za odkrivanje površinskih napak (kot je Parsytec) je mogoče vključke, praske in druge napake na površini traku zaznati v realnem-času na linijah za neprekinjeno žarjenje in luženje, kar zagotavlja pravočasna opozorila.
Mikroskopska analiza brez povezave: Za domnevne vključke se za mikroskopsko opazovanje morfologije in analizo sestave uporabljata vrstična elektronska mikroskopija in energijsko disperzivna spektroskopija. To je najbolj zanesljiva metoda za določanje narave in izvora vključkov.
Preventivni ukrepi (skozi celoten proces{0}}valjanja jekla):
Kontrola proizvodnje jekla in kontinuiranega litja:
Izboljšajte natančnost nadzora nivoja tekočine v kristalizatorju, da se izognete čezmernim nihanjem nivoja tekočine, ki bi lahko povzročila ujetost zaščitne žlindre.
Optimizirajte parametre potopljene vstopne šobe, da izboljšate pretočno polje v kristalizatorju in zmanjšate ujetje žlindre.
Okrepite prečiščevanje lonca za spodbujanje flotacije in odstranjevanje vključkov.
Nadzor kakovosti računa:
Izvedite površinske in notranje preglede kakovosti neprekinjeno litih gredic. Gredice z napakami so dokončane ali zavržene.