1.Hva er mekanismen som inneslutninger forårsaker sprekker i kalde-valsede spoler?
Kjernemekanismen som inneslutninger forårsaker sprekker er forstyrrelsen av matrisens kontinuitet, og blir en kilde til spenningskonsentrasjon.
Spenningskonsentrasjon: Plasisiteten til ikke-metalliske inneslutninger (som oksider, sulfider, silikater osv.) er generelt mye lavere enn for stålmatrisen. Under kaldvalsing eller etterfølgende stansing oppstår ekstremt høye spenningskonsentrasjoner i grensesnittet mellom inklusjonen og matrisen.
Initiering av mikrosprekker: Når belastningen overskrider grenseflatebindingsstyrken, vil selve inklusjonen bryte eller flasse av fra matrisen, og danne mikrosprekker.
Sprekkeforplantning: Under kontinuerlig ekstern kraft vil disse mikrosprekkene forplante seg og koble seg sammen. Spesielt når inneslutninger er fordelt i et kjede--lignende eller båndformet mønster, vil sprekker forplante seg raskt langs inklusjonsaggregeringsområdet, og til slutt føre til makroskopisk sprekkdannelse.
2.Hva er noen eksempler fra den virkelige-verden som viser at inneslutninger kan føre til at kaldvalsede spoler sprekker eller går i stykker?
Brudd på kaldvalsebånd: Statistikk fra Xinjiang Baosteel angående båndbruddsulykker i kaldvalseverkene viser at råvareproblemer (hovedsakelig inneslutninger) utgjorde 88,6 % av alle brudd. Elektronmikroskopi-analyse avslørte at sammensetningen av inneslutninger ved bruddoverflaten var lik sammensetningen av formfluksen i krystallisatoren, noe som bekreftet at bruddet var forårsaket av slaggfangst under den kontinuerlige støpeprosessen.
Kantskade: Et stålverks SPHC-kaldvalsede-grunnmateriale hadde kantskade. Forskning viste at årsaken var et høyt innhold av type B (Al₂O₃) inneslutninger i stålet, noe som førte til mikro-sprekker ved platekanten før rulling. Disse sprekkene revet og utvidet seg etter grov valsing.
Stempling av delamineringssprekker: En bilfabrikk rapporterte om delamineringssprekker i kald-valsede galvaniserte plater etter stempling. Hovedårsakene var slaggoppfanging og subkutane inneslutninger. Disse defektene ble sprekkinitieringspunkter under stemplingsbelastning.
Bøyning og kveiling sprø brudd: Et kald-valset ark fikk sprø brudd under bøying og vikling, med en ren bruddoverflate og ingen plastisk deformasjon. Analyse viser at årsaken er tilstedeværelsen av et stort antall Mg-Si-inneslutninger og båndsegregering inne, som forstyrrer kornkontinuiteten og blir bruddinitieringspunktet.
3.Hvilke typer inneslutninger har størst innvirkning på risikoen for sprekkdannelse?
Sprø inneslutninger (f.eks. Al₂O₃, TiN): Disse inneslutningene er harde og har dårlig plastisitet, noe som gjør dem vanskelige å deformere under rulling. De bryter lett og danner kjede-lignende distribusjoner, og skader matrisen alvorlig. Studier har bekreftet at høyt Al₂O3-innhold er en direkte årsak til kantsprekker i plater.
Store komposittinneslutninger (f.eks. slaggfangst): Dette er beskyttende slagg fanget under kontinuerlig støping. De har komplekse sammensetninger (som inneholder Ca, Na, K, etc.), er vanligvis store i størrelse og uregelmessige i form, og har ekstremt dårlig binding med matrisen, noe som utgjør en betydelig fare.
Deformerbare inneslutninger (f.eks. MnS): Selv om MnS deformeres og strekker seg under varmbearbeiding, hvis størrelsen er for stor eller den danner et nettverk, vil det redusere den tverrgående plastisiteten til stålet betydelig, noe som fører til kantsprekker under valsing.
Kombinerte defekter av bobler og inneslutninger: Når bobler på overflaten av stålemnet brister under valsing, hvis de samtidig fester seg til inneslutninger, danner de en avskallingsdefekt, som er ekstremt utsatt for delaminering og sprekker under etterfølgende bearbeiding.
4.Hva er forholdet mellom crackingrisiko og størrelsen og fordelingen av inneslutninger?
Størrelseseffekt: Generelt, jo større inklusjonsstørrelsen er, desto høyere er risikoen for sprekkdannelse. Store inneslutninger er makroskopiske defekter som direkte skader matrisen. Studier har vist at selv mikron-størrelse (1~10μm) sfæriske inneslutninger, hvis de er lokalisert i spenningskonsentrasjonsområder (som undergrunnen), kan bli initieringer av utmattelsessprekker.
Distribusjonsmorfologi: Distribusjonsmorfologien til inneslutninger er viktigere enn deres absolutte antall. En enkelt, isolert, liten inkludering er relativt mindre skadelig. Men hvis inneslutninger er fordelt i kjeder, bånd eller klynger, danner de en svak overflate langs hvilken sprekker lett forplanter seg, noe som fører til delaminering eller sprø brudd.
5.Hvordan oppdage og forhindre sprekker forårsaket av inneslutninger?
Deteksjonsmetoder:
Nettbasert ikke-destruktiv testing: Ved å bruke et automatisert overflatedefektdeteksjonssystem (som Parsytec), kan inneslutninger, riper og andre defekter på stripeoverflaten oppdages i sanntid- på kontinuerlige gløde- og beisingslinjer, og gir rettidige advarsler.
Offline mikroskopisk analyse: For mistenkte inneslutninger, brukes skanningelektronmikroskopi og energidispergerende spektroskopi for mikroskopisk morfologiobservasjon og komposisjonsanalyse. Dette er den mest pålitelige metoden for å bestemme arten og kilden til inneslutninger.
Forebyggende tiltak (gjennom hele stålproduksjons-valseprosessen):
Kontroll av stålproduksjon og kontinuerlig støping:
Forbedre nøyaktigheten av væskenivåkontrollen i krystallisatoren for å unngå store væskenivåsvingninger som kan føre til at beskyttende slagg fanges opp.
Optimaliser parametrene til den neddykkede inngangsdysen for å forbedre strømningsfeltet i krystallisatoren og redusere slaggfangst.
Styrk øseraffineringen for å fremme flyting og fjerning av inneslutninger.
Regningskvalitetskontroll:
Utfør overflate- og innvendige kvalitetskontroller på kontinuerlig støpte emner. Billetter med defekter ferdigbehandles eller kastes.