1.Qual é o mecanismo pelo qual as inclusões causam rachaduras em bobinas-laminadas a frio?
O principal mecanismo pelo qual as inclusões causam fissuras é a ruptura da continuidade da matriz, tornando-se uma fonte de concentração de tensões.
Concentração de tensão: A plasticidade de inclusões não{0}}metálicas (como óxidos, sulfetos, silicatos, etc.) é geralmente muito menor do que a da matriz de aço. Durante a laminação a frio ou estampagem subsequente, ocorrem concentrações de tensão extremamente altas na interface entre a inclusão e a matriz.
Iniciação de microfissuras: Quando a tensão excede a resistência de ligação interfacial, a própria inclusão irá quebrar ou descascar da matriz, formando microfissuras.
Propagação de fissuras: Sob força externa contínua, essas microfissuras se propagarão e se conectarão. Especialmente quando as inclusões são distribuídas em um padrão semelhante a uma cadeia ou em faixas, as rachaduras se propagarão rapidamente ao longo da área de agregação de inclusão, eventualmente levando a rachaduras macroscópicas.
2.Quais são alguns exemplos-do mundo real que demonstram que as inclusões podem causar rachaduras ou quebras nas bobinas laminadas a frio?
Quebra de tiras de laminação a frio: Estatísticas da Xinjiang Baosteel sobre acidentes de quebra de tiras em suas laminadoras a frio mostram que problemas de matéria-prima (principalmente inclusões) foram responsáveis por 88,6% de todas as quebras. A análise por microscopia eletrônica revelou que a composição das inclusões na superfície de fratura era semelhante à do fluxo do molde no cristalizador, confirmando que a quebra foi causada pelo aprisionamento de escória durante o processo de lingotamento contínuo.
Danos nas bordas: o material de base laminado a frio SPHC-de uma siderúrgica apresentou danos nas bordas. A pesquisa revelou que a causa foi um alto teor de inclusões do tipo B (Al₂O₃) no aço, levando a micro-fissuras na borda da laje antes da laminação. Essas rachaduras rasgaram e expandiram após a laminação bruta.
Estampagem de rachaduras por delaminação: uma fábrica de automóveis relatou rachaduras por delaminação em chapas galvanizadas-laminadas a frio após a estampagem. As principais causas incluíram aprisionamento de escória e inclusões subcutâneas. Esses defeitos tornaram-se pontos de início de trinca sob tensão de estampagem.
Fratura frágil por flexão e enrolamento: uma chapa-laminada a frio apresentou fratura frágil durante a flexão e o enrolamento, com uma superfície de fratura limpa e sem deformação plástica. A análise mostra que a causa é a presença de um grande número de inclusões de Mg-Si e segregação em faixas em seu interior, o que perturba a continuidade do grão e se torna o ponto de início da fratura.
3.Quais tipos de inclusões têm maior impacto no risco de fissuração?
Inclusões frágeis (por exemplo, Al₂O₃, TiN): Estas inclusões são duras e têm baixa plasticidade, tornando-as difíceis de deformar durante a laminação. Eles facilmente quebram e formam distribuições em forma de cadeia, danificando gravemente a matriz. Estudos confirmaram que o alto teor de inclusão de Al₂O₃ é uma causa direta de fissuras nas bordas das lajes.
Grandes inclusões compostas (por exemplo, aprisionamento de escória): Estas são escórias protetoras aprisionadas durante o lingotamento contínuo. Eles têm composições complexas (contendo Ca, Na, K, etc.), são geralmente grandes em tamanho e formato irregular, e possuem ligação extremamente fraca com a matriz, representando um risco significativo.
Inclusões deformáveis (por exemplo, MnS): Embora o MnS se deforme e se estenda durante o trabalho a quente, se seu tamanho for muito grande ou formar uma rede, reduzirá significativamente a plasticidade transversal do aço, levando a rachaduras nas bordas durante a laminação.
Defeitos combinados de bolhas e inclusões: Quando as bolhas na superfície do tarugo de aço se rompem durante a laminação, se se fixarem simultaneamente às inclusões, formam um defeito de descascamento, que é extremamente propenso a delaminação e rachaduras durante o processamento subsequente.
4.Qual é a relação entre o risco de cracking e o tamanho e distribuição das inclusões?
Efeito do Tamanho: Geralmente, quanto maior o tamanho da inclusão, maior o risco de fissuras. Grandes inclusões são defeitos macroscópicos que danificam diretamente a matriz. Estudos demonstraram que mesmo inclusões esféricas de tamanho micro- (1~10μm), se localizadas em áreas de concentração de tensão (como o subsolo), podem se tornar iniciações de trincas por fadiga.
Morfologia de Distribuição: A morfologia de distribuição das inclusões é mais importante do que seu número absoluto. Uma inclusão única, isolada e pequena é relativamente menos prejudicial. No entanto, se as inclusões estiverem distribuídas em cadeias, faixas ou aglomerados, elas formam uma superfície fraca ao longo da qual as fissuras se propagam facilmente, levando à delaminação ou fratura frágil.
5.Como detectar e prevenir fissuras causadas por inclusões?
Métodos de detecção:
Testes não{0}destrutivos on-line: utilizando um sistema automatizado de detecção de defeitos de superfície (como o Parsytec), inclusões, arranhões e outros defeitos na superfície da tira podem ser detectados em-tempo real em linhas contínuas de recozimento e decapagem, fornecendo avisos oportunos.
Análise Microscópica Offline: Para suspeitas de inclusões, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva são usadas para observação de morfologia microscópica e análise de composição. Este é o método mais confiável para determinar a natureza e a origem das inclusões.
Medidas preventivas (durante todo o processo de laminação-da siderurgia):
Controle de Siderurgia e Lingotamento Contínuo:
Melhore a precisão do controle de nível de líquido no cristalizador para evitar flutuações excessivas no nível de líquido que poderiam levar ao aprisionamento de escória de proteção.
Otimize os parâmetros do bocal de entrada submerso para melhorar o campo de fluxo no cristalizador e reduzir o aprisionamento de escória.
Fortalecer o refino da panela para promover a flotação e remoção de inclusões.
Controle de qualidade da fatura:
Realize inspeções de qualidade superficial e interna em tarugos fundidos continuamente. Boletos com defeitos são acabados ou descartados.