1.Каков механизм, посредством которого включения вызывают растрескивание холоднокатаных рулонов?
Основным механизмом, посредством которого включения вызывают растрескивание, является нарушение непрерывности матрицы, становящееся источником концентрации напряжений.
Концентрация напряжений. Пластичность не-металлических включений (таких как оксиды, сульфиды, силикаты и т. д.) обычно намного ниже, чем пластичность стальной матрицы. Во время холодной прокатки или последующей штамповки на границе включения и матрицы возникают чрезвычайно высокие концентрации напряжений.
Возникновение микротрещин: когда напряжение превышает прочность межфазного соединения, само включение разрушается или отслаивается от матрицы, образуя микротрещины.
Распространение трещин: под постоянным внешним воздействием эти микротрещины будут распространяться и соединяться. Особенно когда включения распределены цепочечно-подобно или полосообразно, трещины будут быстро распространяться вдоль области скопления включений, что в конечном итоге приведет к макроскопическому растрескиванию.
2.Какие реальные-примеры демонстрируют, что включения могут привести к растрескиванию или поломке холоднокатаных рулонов?
Поломка полосы холодной прокатки: Статистические данные компании Xinjiang Baosteel о несчастных случаях с поломкой полосы на ее станах холодной прокатки показывают, что проблемы с сырьем (в основном с включениями) составляют 88,6% всех поломок. Электронно-микроскопический анализ показал, что состав включений на поверхности излома аналогичен составу флюса формы в кристаллизаторе, что подтверждает, что разрушение было вызвано захватом шлака в процессе непрерывной разливки.
Повреждение кромки: холоднокатаный базовый материал SPHC, произведенный на сталелитейном заводе, обнаружил повреждение кромки. Исследования показали, что причиной стало высокое содержание включений типа B (Al₂O₃) в стали, приводящее к микротрещинам на кромке сляба перед прокаткой. Эти трещины затем разорвались и расширились после грубой прокатки.
Растрескивание при штамповке и расслоении. Автомобильный завод сообщил о растрескивании в результате расслоения холодно-оцинкованных листов после штамповки. Основными причинами были шлаковые захваты и подкожные включения. Эти дефекты стали точками зарождения трещин при штамповочном напряжении.
Хрупкое разрушение при изгибе и намотке: холоднокатаный-лист во время изгиба и намотки претерпел хрупкое разрушение с чистой поверхностью излома и отсутствием пластической деформации. Анализ показывает, что причиной является наличие большого количества включений Mg-Si и полосчатых сегрегаций внутри, что нарушает сплошность зерен и становится точкой зарождения разрушения.
3.Какие типы включений оказывают наибольшее влияние на риск растрескивания?
Хрупкие включения (например, Al₂O₃, TiN). Эти включения твердые и имеют плохую пластичность, что затрудняет их деформацию во время прокатки. Они легко разрываются и образуют цепочки-подобных распределений, серьезно повреждая матрицу. Исследования подтвердили, что высокое содержание включений Al₂O₃ является непосредственной причиной образования краевых трещин в слябах.
Крупные композиционные включения (например, шлаковые захваты): это защитные шлаки, захватываемые во время непрерывной разливки. Они имеют сложный состав (содержат Ca, Na, K и др.), обычно имеют крупные размеры, неправильную форму и крайне плохо связываются с матрицей, что представляет значительную опасность.
Деформируемые включения (например, MnS): Хотя MnS деформируется и расширяется во время горячей обработки, если его размер слишком велик или он образует сетку, это значительно снизит поперечную пластичность стали, что приведет к растрескиванию кромок во время прокатки.
Комбинированные дефекты пузырей и включений: При разрыве пузырей на поверхности стальной заготовки при прокатке, если они одновременно прикрепляются к включениям, образуется дефект отслаивания, который крайне склонен к расслоению и растрескиванию при последующей обработке.
4.Какова связь между риском растрескивания и размером и распределением включений?
Влияние размера: Как правило, чем больше размер включений, тем выше риск растрескивания. Крупные включения представляют собой макроскопические дефекты, непосредственно повреждающие матрицу. Исследования показали, что сферические включения даже микронного размера (1~10 мкм), если они расположены в областях концентрации напряжений (например, в недрах), могут стать зачатками усталостных трещин.
Морфология распределения. Морфология распределения включений более важна, чем их абсолютное количество. Одиночное изолированное небольшое включение относительно менее вредно. Однако если включения распределены цепочками, полосами или скоплениями, они образуют слабую поверхность, по которой легко распространяются трещины, приводящие к расслоению или хрупкому разрушению.
5.Как обнаружить и предотвратить трещины, вызванные включениями?
Методы обнаружения:
Не-неразрушающий контроль в режиме онлайн. С помощью автоматизированной системы обнаружения поверхностных дефектов (например, Parsytec) включения, царапины и другие дефекты на поверхности полосы можно обнаружить в-режиме реального времени на линиях непрерывного отжига и травления, обеспечивая своевременное предупреждение.
Автономный микроскопический анализ: при подозрении на включения используются сканирующая электронная микроскопия и энергодисперсионная спектроскопия для микроскопического наблюдения за морфологией и анализа состава. Это наиболее надежный метод определения природы и источника включений.
Профилактические меры (на протяжении всего процесса производства стали-прокатки):
Управление сталеплавильным производством и непрерывным литьем:
Повысьте точность контроля уровня жидкости в кристаллизаторе, чтобы избежать чрезмерных колебаний уровня жидкости, которые могут привести к захвату защитного шлака.
Оптимизировать параметры погружного входного патрубка для улучшения поля течения в кристаллизаторе и снижения шлакоудерживания.
Усиление ковшового рафинирования для содействия флотации и удалению включений.
Контроль качества счетов:
Проводить поверхностный и внутренний контроль качества непрерывнолитых заготовок. Заготовки с дефектами дорабатываются или выбраковываются.