1. 개재물이 냉간 압연 코일에 균열을 일으키는 메커니즘은 무엇입니까?-
개재물이 균열을 일으키는 핵심 메커니즘은 매트릭스 연속성을 붕괴시켜 응력 집중의 원인이 되는 것입니다.
응력 집중: -비금속 개재물(예: 산화물, 황화물, 규산염 등)의 가소성은 일반적으로 강철 매트릭스의 가소성보다 훨씬 낮습니다. 냉간 압연 또는 후속 스탬핑 중에 개재물과 매트릭스 사이의 경계면에서 극도로 높은 응력 집중이 발생합니다.
미세 균열 시작: 응력이 계면 결합 강도를 초과하면 개재물 자체가 매트릭스에서 부서지거나 벗겨져 미세 균열이 형성됩니다.
균열 전파: 지속적인 외력 하에서 이러한 미세 균열이 전파되어 연결됩니다. 특히 개재물이 사슬형- 또는 줄무늬 패턴으로 분포하는 경우 균열은 개재물 집합 영역을 따라 빠르게 전파되어 결국 거시적 균열로 이어집니다.
2. 개재물이 냉간 압연 코일에 균열이나 파손을 일으킬 수 있음을 보여주는 실제-예는 무엇입니까?
냉간 압연 스트립 파손: Xinjiang Baosteel의 냉간 압연 공장 내 스트립 파손 사고에 관한 통계에 따르면 원자재 문제(주로 개재물)가 전체 파손의 88.6%를 차지했습니다. 전자현미경 분석 결과, 파단면의 개재물 조성이 결정화기의 주형 플럭스 조성과 유사한 것으로 나타났으며, 이는 연속 주조 공정 중 슬래그 포착으로 인해 파손이 발생했음을 확인시켜 줍니다.
모서리 손상: 제철소의 SPHC 냉간 압연 모재는 모서리 손상을 나타냈습니다.- 연구 결과, 강재에 B형(Al2O₃) 개재물 함량이 높아 압연 전 슬래브 가장자리에 미세한-균열이 발생한 것으로 밝혀졌습니다. 이러한 균열은 거친 압연 후에 찢어지고 확장되었습니다.
스탬핑 박리 균열: 한 자동차 공장에서 스탬핑 후 냉간 압연 아연도금 시트에서 박리 균열이 발생했다고 보고했습니다. 주요 원인으로는 슬래그 포착 및 피하 함유물이 포함되었습니다. 이러한 결함은 스탬핑 응력 하에서 균열 시작점이 되었습니다.
굽힘 및 코일링 취성 파괴: 냉간 압연 강판은 굽힘 및 코일링 중에 취성 파괴가 발생했으며, 파단 표면이 깨끗하고 소성 변형이 없었습니다. 분석 결과, 내부에 Mg{2}Si 개재물이 많이 존재하고 줄무늬 편석이 발생하여 결정립 연속성을 방해하고 파단 시작점이 되는 것이 원인인 것으로 나타났습니다.
3. 균열 위험에 가장 큰 영향을 미치는 내포물 유형은 무엇입니까?
취성 개재물(예: Al2O₃, TiN): 단단하고 가소성이 낮아 압연 시 변형이 어려운 개재물입니다. 이는 쉽게 부서지고 체인-과 같은 분포를 형성하여 매트릭스를 심각하게 손상시킵니다. 연구에 따르면 높은 Al₂O₃ 함유량이 슬라브 모서리 균열의 직접적인 원인이라는 것이 확인되었습니다.
대형 복합 개재물(예: 슬래그 포착): 이는 연속 주조 중에 포착된 보호용 슬래그입니다. 이들은 복잡한 조성(Ca, Na, K 등 포함)을 갖고 있으며 일반적으로 크기가 크고 모양이 불규칙하며 매트릭스와의 결합력이 매우 약하여 심각한 위험을 초래합니다.
변형 가능한 개재물(예: MnS): MnS는 열간 가공 중에 변형 및 신장되지만 크기가 너무 크거나 네트워크를 형성하면 강의 횡방향 소성을 크게 감소시켜 압연 중 모서리 균열을 발생시킵니다.
기포와 개재물 복합결함 : 압연 중 강판 표면의 기포가 파열되어 개재물에 동시에 부착되면 박리결함을 형성하며, 이는 후속 가공 시 박리 및 균열이 발생하기 매우 쉽습니다.
4. 균열 위험과 함유물의 크기 및 분포 사이에는 어떤 관계가 있습니까?
크기 효과: 일반적으로 개재물 크기가 클수록 균열 위험이 높아집니다. 큰 함유물은 매트릭스를 직접적으로 손상시키는 거시적 결함입니다. 연구에 따르면 미크론- 크기(1~10μm)의 구형 함유물이라도 응력 집중 영역(예: 지하)에 위치하면 피로 균열이 발생할 수 있는 것으로 나타났습니다.
분포 형태: 함유물의 분포 형태는 절대 개수보다 더 중요합니다. 단일의 고립된 작은 내포물은 상대적으로 덜 해롭습니다. 그러나 개재물이 체인, 밴드 또는 클러스터로 분포하면 약한 표면을 형성하여 균열이 쉽게 전파되어 박리 또는 취성 파괴로 이어집니다.
5. 내포물로 인한 균열을 어떻게 감지하고 예방할 수 있나요?
탐지 방법:
온라인 비{0}}비파괴 테스트: 자동화된 표면 결함 감지 시스템(예: Parsytec)을 활용하여 스트립 표면의 함유물, 긁힘 및 기타 결함을 연속 어닐링 및 산세 라인에서 실시간으로 감지할 수 있으며{1}}적시에 경고를 제공합니다.
오프라인 현미경 분석: 의심되는 함유물에 대해 주사 전자 현미경 및 에너지 분산 분광학을 사용하여 현미경 형태 관찰 및 구성 분석을 수행합니다. 이는 함유물의 성격과 출처를 결정하는 가장 신뢰할 수 있는 방법입니다.
예방 조치(전체 제강-롤링 프로세스를 통한):
제강 및 연속 주조 제어:
보호 슬래그의 포획으로 이어질 수 있는 과도한 액체 레벨 변동을 방지하기 위해 결정화기의 액체 레벨 제어 정확도를 향상시킵니다.
결정화기의 유동장을 개선하고 슬래그 포착을 줄이기 위해 침지 입구 노즐의 매개변수를 최적화합니다.
레이들 정련을 강화하여 함유물 부유 및 제거를 촉진합니다.
청구서 품질 관리:
연속 주조된 빌렛에 대해 표면 및 내부 품질 검사를 수행합니다. 결함이 있는 빌렛은 완성되거나 폐기됩니다.