1.Cơ chế mà các tạp chất gây ra vết nứt ở cuộn dây cán nguội- là gì?
Cơ chế cốt lõi mà các tạp chất gây ra vết nứt là sự phá vỡ tính liên tục của ma trận, trở thành nguồn tập trung ứng suất.
Nồng độ ứng suất: Độ dẻo của các tạp chất phi kim loại (chẳng hạn như oxit, sunfua, silicat, v.v.) nhìn chung thấp hơn nhiều so với ma trận thép. Trong quá trình cán nguội hoặc dập tiếp theo, nồng độ ứng suất cực cao xảy ra ở bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu bao gồm và nền.
Bắt đầu vết nứt vi mô: Khi ứng suất vượt quá cường độ liên kết giữa các bề mặt, bản thân vùi sẽ bị vỡ hoặc bong ra khỏi ma trận, tạo thành các vết nứt vi mô.
Sự lan truyền vết nứt: Dưới tác dụng của ngoại lực liên tục, các vết nứt vi mô này sẽ lan truyền và kết nối với nhau. Đặc biệt là khi các vùi được phân bố theo mô hình chuỗi-giống như dải, các vết nứt sẽ lan truyền nhanh chóng dọc theo khu vực tập hợp các vùi, cuối cùng dẫn đến vết nứt vĩ mô.
2. Đâu là một số ví dụ thực tế-chứng minh rằng các tạp chất có thể khiến cuộn dây cán nguội-bị nứt hoặc gãy?
Vỡ dải cán nguội: Thống kê từ Baosteel Tân Cương liên quan đến tai nạn đứt dải trong các nhà máy cán nguội của họ cho thấy các vấn đề về nguyên liệu thô (chủ yếu là tạp chất) chiếm 88,6% tổng số vụ vỡ. Phân tích kính hiển vi điện tử cho thấy thành phần của các tạp chất ở bề mặt vết nứt tương tự như thành phần của dòng khuôn trong thiết bị kết tinh, xác nhận rằng sự vỡ là do xỉ bị mắc kẹt trong quá trình đúc liên tục.
Hư hỏng ở cạnh: Vật liệu nền cán nguội SPHC-của một nhà máy thép có biểu hiện hư hỏng ở cạnh. Nghiên cứu cho thấy nguyên nhân là do hàm lượng tạp chất loại B (Al₂O₃) cao trong thép, dẫn đến các vết nứt nhỏ-ở mép tấm trước khi lăn. Những vết nứt này sau đó bị rách và mở rộng sau khi cán thô.
Dập vết nứt tách lớp: Một nhà máy ô tô đã báo cáo vết nứt tách lớp ở các tấm mạ kẽm cán nguội sau khi dập. Các nguyên nhân chính bao gồm sự kẹt xỉ và tạp chất dưới da. Những khuyết tật này trở thành điểm bắt đầu vết nứt dưới ứng suất dập.
Gãy xương giòn khi uốn và cuộn: Tấm cán nguội-có vết nứt giòn trong quá trình uốn và cuộn, có bề mặt đứt gãy rõ ràng và không có biến dạng dẻo. Phân tích cho thấy nguyên nhân là do sự hiện diện của một số lượng lớn các thể vùi Mg-Si và sự phân chia dải bên trong, làm gián đoạn tính liên tục của hạt và trở thành điểm bắt đầu đứt gãy.
3.Những loại tạp chất nào có tác động lớn nhất đến nguy cơ nứt?
Các tạp chất giòn (ví dụ: Al₂O₃, TiN): Các tạp chất này cứng và có độ dẻo kém nên khó biến dạng trong quá trình lăn. Chúng dễ dàng phá vỡ và tạo thành chuỗi phân phối-giống như chuỗi, gây tổn hại nghiêm trọng đến ma trận. Các nghiên cứu đã xác nhận rằng hàm lượng tạp chất Al₂O₃ cao là nguyên nhân trực tiếp gây ra các vết nứt ở cạnh tấm.
Các tạp chất hỗn hợp lớn (ví dụ, xỉ bám): Đây là các xỉ bảo vệ bị giữ lại trong quá trình đúc liên tục. Chúng có thành phần phức tạp (chứa Ca, Na, K, v.v.), thường có kích thước lớn và hình dạng không đều và có liên kết cực kỳ kém với nền, gây ra mối nguy hiểm đáng kể.
Các tạp chất có thể biến dạng (ví dụ MnS): Mặc dù MnS biến dạng và giãn nở khi gia công nóng, nhưng nếu kích thước của nó quá lớn hoặc tạo thành mạng lưới sẽ làm giảm đáng kể độ dẻo ngang của thép, dẫn đến nứt mép trong quá trình cán.
Khuyết tật kết hợp của bong bóng và tạp chất: Khi bong bóng trên bề mặt phôi thép bị vỡ trong quá trình cán, nếu chúng đồng thời bám vào tạp chất sẽ tạo thành khuyết tật bong tróc, rất dễ bị bong tróc và nứt trong quá trình xử lý tiếp theo.
4. Mối quan hệ giữa rủi ro nứt với quy mô và sự phân bố của tạp chất là gì?
Hiệu ứng kích thước: Nói chung, kích thước tạp chất càng lớn thì nguy cơ nứt càng cao. Các tạp chất lớn là các khuyết tật vĩ mô gây tổn hại trực tiếp đến nền. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các thể vùi hình cầu có kích thước thậm chí là micron-(1~10μm), nếu nằm trong các khu vực tập trung ứng suất (chẳng hạn như dưới bề mặt), cũng có thể trở thành sự khởi đầu của vết nứt do mỏi.
Hình thái phân bố: Hình thái phân bố của các thể vùi quan trọng hơn số lượng tuyệt đối của chúng. Một tạp chất nhỏ, cô lập, đơn lẻ tương đối ít gây hại hơn. Tuy nhiên, nếu các vùi phân bố thành chuỗi, dải hoặc cụm, chúng tạo thành một bề mặt yếu, dọc theo đó các vết nứt dễ dàng lan truyền, dẫn đến hiện tượng tách lớp hoặc gãy giòn.
5.Làm thế nào để phát hiện và ngăn ngừa các vết nứt do tạp chất gây ra?
Phương pháp phát hiện:
Kiểm tra không-phá hủy trực tuyến: Bằng cách sử dụng hệ thống phát hiện khuyết tật bề mặt tự động (chẳng hạn như Parsytec), các tạp chất, vết trầy xước và các khuyết tật khác trên bề mặt dải có thể được phát hiện trong-thời gian thực trên dây chuyền ủ và tẩy liên tục, đưa ra cảnh báo kịp thời.
Phân tích bằng kính hiển vi ngoại tuyến: Đối với các tạp chất bị nghi ngờ, kính hiển vi điện tử quét và quang phổ tán sắc năng lượng được sử dụng để quan sát hình thái kính hiển vi và phân tích thành phần. Đây là phương pháp đáng tin cậy nhất để xác định bản chất và nguồn gốc của tạp chất.
Các biện pháp phòng ngừa (Thông qua toàn bộ quá trình cán thép{0}}):
Kiểm soát luyện thép và đúc liên tục:
Cải thiện độ chính xác của việc kiểm soát mức chất lỏng trong thiết bị kết tinh để tránh sự dao động mức chất lỏng quá mức có thể dẫn đến sự tích tụ xỉ bảo vệ.
Tối ưu hóa các thông số của vòi phun ngập nước để cải thiện trường dòng chảy trong thiết bị kết tinh và giảm sự tích tụ xỉ.
Tăng cường tinh chế muôi để thúc đẩy quá trình tuyển nổi và loại bỏ tạp chất.
Kiểm soát chất lượng hóa đơn:
Tiến hành kiểm tra chất lượng bề mặt và bên trong của phôi đúc liên tục. Phôi có khuyết tật đã được hoàn thiện hoặc bị loại bỏ.