1.Koji je mehanizam po kojem inkluzije uzrokuju pucanje u hladno-motuljima?
Osnovni mehanizam kojim inkluzije uzrokuju pucanje je narušavanje kontinuiteta matrice, postajući izvor koncentracije naprezanja.
Koncentracija naprezanja: Plastičnost nemetalnih inkluzija (kao što su oksidi, sulfidi, silikati, itd.) općenito je mnogo niža od plastičnosti čelične matrice. Tokom hladnog valjanja ili naknadnog štancanja, na granici između inkluzije i matrice dolazi do ekstremno visokih koncentracija naprezanja.
Pokretanje mikropukotine: Kada napon premaši čvrstoću međufaznog spajanja, sama inkluzija će se slomiti ili odlijepiti od matrice, formirajući mikropukotine.
Širenje pukotina: Pod kontinuiranom vanjskom silom, ove mikropukotine će se širiti i spajati. Naročito kada su inkluzije raspoređene u lančanom-u obliku ili trakastom uzorku, pukotine će se brzo širiti duž područja agregacije inkluzije, što na kraju dovodi do makroskopskog pucanja.
2. Koji su neki stvarni-primjeri iz svijeta koji pokazuju da inkluzije mogu uzrokovati pucanje ili lomljenje hladno{2}}valjanih kolutova?
Lom trake za hladno valjanje: Statistike kompanije Xinjiang Baosteel o nesrećama s lomljenjem trake u njegovim mlinovima za hladno valjanje pokazuju da su problemi sa sirovinama (uglavnom uključeni) činili 88,6% svih lomova. Analiza elektronskom mikroskopom je otkrila da je sastav inkluzija na površini loma sličan sastavu fluksa kalupa u kristalizatoru, što potvrđuje da je lomljenje uzrokovano zarobljavanjem šljake tokom kontinuiranog procesa livenja.
Oštećenje ivice: SPHC hladno-osnovni materijal čeličane je pokazao oštećenje ivica. Istraživanje je pokazalo da je uzrok bio visok sadržaj inkluzija tipa B (Al₂O₃) u čeliku, što je dovelo do mikro-prslina na rubu ploče prije valjanja. Ove pukotine su se zatim trgale i širile nakon grubog valjanja.
Štancanje Delaminacija Pucanja: Fabrika automobila prijavila je raslojavanje u hladno-valjanim pocinkovanim limovima nakon štancanja. Glavni uzroci uključuju zarobljavanje šljake i potkožne inkluzije. Ovi defekti su postali mjesta nastanka pukotina pod naprezanjem utiskivanjem.
Krhki lom savijanjem i namotavanjem: hladno-valjani lim je doživio krhki lom tokom savijanja i namotavanja, sa čistom površinom loma i bez plastične deformacije. Analiza pokazuje da je uzrok prisustvo velikog broja inkluzija Mg-Si i trakaste segregacije iznutra, što narušava kontinuitet zrna i postaje tačka inicijacije loma.
3.Koje vrste inkluzija imaju najveći uticaj na rizik od pucanja?
Krhke inkluzije (npr. Al₂O₃, TiN): Ove inkluzije su tvrde i imaju slabu plastičnost, što ih čini teškim za deformaciju tokom valjanja. Lako se lome i formiraju lančane-distribucije, ozbiljno oštećujući matricu. Studije su potvrdile da je visok sadržaj inkluzije Al₂O₃ direktan uzrok rubnih pukotina u pločama.
Velike kompozitne inkluzije (npr. zarobljavanje šljake): To su zaštitne šljake zarobljene tokom kontinuiranog livenja. Imaju složene sastave (sadrže Ca, Na, K, itd.), obično su velike veličine i nepravilnog oblika i imaju izuzetno slabo vezivanje sa matriksom, što predstavlja značajnu opasnost.
Deformabilne inkluzije (npr. MnS): Iako se MnS deformira i rasteže tokom vruće obrade, ako je njegova veličina prevelika ili formira mrežu, značajno će smanjiti poprečnu plastičnost čelika, što će dovesti do pucanja rubova tokom valjanja.
Kombinovani defekti mehurića i inkluzija: Kada mehurići na površini čelične gredice puknu tokom valjanja, ako se istovremeno vežu za inkluzije, formiraju defekt ljuštenja, koji je izuzetno sklon raslojavanju i pucanju tokom naknadne obrade.
4. Kakav je odnos između rizika od pucanja i veličine i distribucije inkluzija?
Efekat veličine: Općenito, što je veća veličina inkluzije, veći je rizik od pucanja. Velike inkluzije su makroskopski defekti koji direktno oštećuju matriks. Studije su pokazale da čak i mikronske-sferne inkluzije (1~10μm), ako se nalaze u područjima koncentracije napona (kao što je podzemna), mogu postati inicijacije zamornih prslina.
Morfologija distribucije: Morfologija distribucije inkluzija važnija je od njihovog apsolutnog broja. Pojedinačna, izolirana, mala inkluzija je relativno manje štetna. Međutim, ako su inkluzije raspoređene u lancima, trakama ili klasterima, one formiraju slabu površinu duž koje se pukotine lako šire, što dovodi do delaminacije ili krhkog loma.
5.Kako otkriti i spriječiti pukotine uzrokovane inkluzijama?
Metode detekcije:
Online bez-destruktivno ispitivanje: Korištenjem automatiziranog sistema za otkrivanje površinskih oštećenja (kao što je Parsytec), inkluzije, ogrebotine i drugi defekti na površini trake mogu se otkriti u stvarnom-vremenu na linijama za kontinuirano žarenje i kiseljenje, dajući pravovremena upozorenja.
Vanmrežna mikroskopska analiza: Za sumnjive inkluzije, skenirajuća elektronska mikroskopija i energetska disperzivna spektroskopija se koriste za mikroskopsko posmatranje morfologije i analizu kompozicije. Ovo je najpouzdanija metoda za određivanje prirode i izvora inkluzija.
Preventivne mjere (kroz cjelokupan proces{0}}valjanja čelika):
Proizvodnja čelika i kontrola kontinuiranog livenja:
Poboljšajte tačnost kontrole nivoa tečnosti u kristalizatoru kako biste izbegli prekomerne fluktuacije nivoa tečnosti koje bi mogle dovesti do zarobljavanja zaštitne šljake.
Optimizirajte parametre potopljene ulazne mlaznice kako biste poboljšali polje protoka u kristalizatoru i smanjili zarobljavanje šljake.
Ojačati rafinaciju u livadi kako bi se potaknula flotacija i uklanjanje inkluzija.
Kontrola kvaliteta računa:
Sprovesti površinsku i unutrašnju kontrolu kvaliteta kontinualno livenih gredica. Gredice sa defektima se dovršavaju ili odbacuju.