1.Quin és el mecanisme pel qual les inclusions causen esquerdes a les bobines-laminades en fred?
El mecanisme bàsic pel qual les inclusions causen esquerdes és la interrupció de la continuïtat de la matriu, convertint-se en una font de concentració d'estrès.
Concentració d'esforços: la plasticitat de les inclusions no-metàl·liques (com ara òxids, sulfurs, silicats, etc.) és generalment molt inferior a la de la matriu d'acer. Durant el laminat en fred o l'estampació posterior, es produeixen concentracions d'estrès extremadament elevades a la interfície entre la inclusió i la matriu.
Iniciació de microesquerdes: quan l'estrès supera la força d'unió interfacial, la pròpia inclusió es trencarà o es desenganxarà de la matriu, formant microesquerdes.
Propagació d'esquerdes: sota força externa contínua, aquestes microesquerdes es propagaran i es connectaran. Sobretot quan les inclusions es distribueixen en un patró-com a cadena o en bandes, les esquerdes es propagaran ràpidament al llarg de l'àrea d'agregació de les inclusions i, finalment, conduiran a un esquerdament macroscòpic.
2.Quins són alguns exemples-reals del món que demostren que les inclusions poden fer que les bobines-laminades en fred s'esquerdin o trenquin?
Trencament de tires de laminació en fred: les estadístiques de Xinjiang Baosteel sobre accidents de trencament de tires als seus laminats en fred mostren que els problemes de matèries primeres (principalment inclusions) van representar el 88,6% de tots els trencaments. L'anàlisi de microscòpia electrònica va revelar que la composició de les inclusions a la superfície de la fractura era similar a la del flux de motlle al cristal·litzador, confirmant que el trencament va ser causat per l'atrapament d'escòries durant el procés de colada contínua.
Danys a les vores: el material base laminat en fred-SPHC d'una fàbrica d'acer presentava danys a les vores. La investigació va revelar que la causa era un alt contingut d'inclusions de tipus B (Al₂O₃) a l'acer, que va provocar micro-esquerdes a la vora de la llosa abans de rodar. Aquestes esquerdes es van esquinçar i es van expandir després d'un enrotllament rugós.
Estampació Fissures per delaminació: una fàbrica d'automòbils va informar d'esquerdes per delaminació en xapes galvanitzades-laminades en fred després de l'estampació. Les causes principals incloïen l'atrapament d'escòries i les inclusions subcutànies. Aquests defectes es van convertir en punts d'inici d'esquerdes sota esforç d'estampació.
Fractura fràgil de flexió i enrotllament: una xapa-laminada en fred ha experimentat una fractura fràgil durant la flexió i l'enrotllament, amb una superfície de fractura neta i sense deformació plàstica. L'anàlisi mostra que la causa és la presència d'un gran nombre d'inclusions de Mg-Si i una segregació en bandes a l'interior, que interromp la continuïtat del gra i es converteix en el punt d'inici de la fractura.
3. Quins tipus d'inclusions tenen un major impacte en el risc d'esquerdes?
Inclusions fràgils (per exemple, Al₂O₃, TiN): aquestes inclusions són dures i tenen poca plasticitat, cosa que les fa difícil de deformar durant el rodatge. Es trenquen fàcilment i formen distribucions-com a cadena, fent malbé greument la matriu. Els estudis han confirmat que un alt contingut d'inclusió d'Al₂O₃ és una causa directa de les esquerdes de vora a les lloses.
Inclusions compostes grans (per exemple, atrapament d'escòries): són escòries de protecció atrapades durant la colada contínua. Tenen composicions complexes (que contenen Ca, Na, K, etc.), solen ser de grans dimensions i de forma irregular, i tenen una unió extremadament pobre amb la matriu, cosa que suposa un perill important.
Inclusions deformables (per exemple, MnS): tot i que el MnS es deforma i s'estén durant el treball en calent, si la seva mida és massa gran o forma una xarxa, reduirà significativament la plasticitat transversal de l'acer, provocant l'esquerdament de les vores durant el laminat.
Defectes combinats de bombolles i inclusions: quan les bombolles a la superfície de la palangana d'acer es trenquen durant el rodatge, si s'adhereixen simultàniament a les inclusions, formen un defecte de pelat, que és extremadament propens a la delaminació i l'esquerdament durant el processament posterior.
4. Quina relació hi ha entre el risc d'esquerdes i la mida i distribució de les inclusions?
Efecte de la mida: generalment, com més gran sigui la mida d'inclusió, més gran és el risc d'esquerdes. Les grans inclusions són defectes macroscòpics que danyen directament la matriu. Els estudis han demostrat que fins i tot inclusions esfèriques de mida -de micres (1 ~ 10 μm), si es troben en zones de concentració d'estrès (com ara el subsòl), poden convertir-se en iniciacions d'esquerdes per fatiga.
Morfologia de distribució: la morfologia de distribució de les inclusions és més important que el seu nombre absolut. Una sola, aïllada i petita inclusió és relativament menys nociva. Tanmateix, si les inclusions es distribueixen en cadenes, bandes o cúmuls, formen una superfície feble al llarg de la qual les esquerdes es propaguen fàcilment, provocant una delaminació o una fractura fràgil.
5.Com detectar i prevenir esquerdes causades per inclusions?
Mètodes de detecció:
Proves no-destructives en línia: mitjançant un sistema automatitzat de detecció de defectes de superfície (com ara Parsytec), es poden detectar inclusions, rascades i altres defectes a la superfície de la cinta en temps real-en línies contínues de recuit i decapat, proporcionant avisos oportuns.
Anàlisi microscòpica fora de línia: per a les inclusions sospitoses, s'utilitzen microscòpia electrònica d'escaneig i espectroscòpia dispersiva d'energia per a l'observació de la morfologia microscòpica i l'anàlisi de la composició. Aquest és el mètode més fiable per determinar la naturalesa i la font de les inclusions.
Mesures preventives (a través de tot el procés de laminació-de fabricació d'acer):
Fabricació d'acer i control de fosa contínua:
Millorar la precisió del control del nivell de líquid al cristal·litzador per evitar fluctuacions excessives del nivell de líquid que podrien provocar l'atracció d'escòries protectores.
Optimitzar els paràmetres del broquet d'entrada submergit per millorar el camp de flux al cristal·litzador i reduir l'atrapament d'escòries.
Reforçar el refinament del cullerot per afavorir la flotació i l'eliminació d'inclusions.
Control de qualitat de la factura:
Realitzar inspeccions de qualitat superficials i internes en palanxes de colada contínua. Els billets amb defectes s'acaben o es descarten.