Nguyên nhân, tác động và cách phòng ngừa sự phân tầng của phôi ống vuông

Sự phân lớp của phôi đề cập đến hiện tượng trong đó sự phân tách kim loại giống như lớp-xảy ra song song với hướng cán trong phôi (đối với các ống vuông liền mạch, nó tương ứng với phôi ống tròn; đối với các ống vuông-được tạo hình và hàn nguội, nó tương ứng với tấm thép hoặc phôi dải). Đây là một khiếm khuyết bên trong được che giấu. Nguyên nhân có thể chia làm hai loại lớn:các khuyết tật luyện kim cố hữu và gây ra bởi các quá trình tiếp theo. Cuối cùng, nó mở rộng thành lớp vĩ mô trong quá trình biến dạng dẻo.

• Tổng hợp phi kim loạibao gồm: Trong quá trình sản xuất thép, quá trình khử oxy không hoàn toàn và thổi mềm không đủ trong quá trình tinh luyện, cũng như sự hình thành cáu cặn hoặc xói mòn vật liệu chịu lửa, có thể dẫn đến các tạp chất cứng có điểm nóng chảy--cao như Al₂O₃, sunfua và canxi-aluminate còn sót lại trong thép nóng chảy. Các tạp chất này không có độ dẻo và trong quá trình cán bị kéo dài thành các lớp mỏng, yếu, trở thành lõi của bề mặt phân tách.
• Intekhuyết tật cuối cùng của phôi đúc liên tục: Trong quá trình đúc liên tục, độ xốp ở trung tâm, các lỗ co ngót và bong bóng dưới bề mặt có thể vẫn còn nếu chúng không được hàn hoàn toàn trong quá trình cán tiếp theo. Chúng sẽ bị ép vào những khoảng trống nhiều lớp; đồng thời, sự phân tách carbon trung tâm và cấu trúc dải có thể gây ra các đặc tính cơ học không đồng đều của mặt cắt ngang- và lực liên kết của vùng phân tách thấp hơn nhiều so với lực liên kết của nền, khiến nó dễ bị phân tách dưới tác dụng của ứng suất.

• Gia nhiệt không đều và nhiệt độ không phù hợp:Nếu phôi ống không được nung nóng kỹ hoặc có sự chênh lệch nhiệt độ lớn trên mặt cắt-(thường được gọi là "bề mặt âm{1}}dương") sẽ dẫn đến độ dẻo của kim loại không đồng đều và trong quá trình biến dạng, ứng suất cắt giữa các lớp sẽ vượt quá cường độ liên kết, gây ra sự phân tách dọc theo bề mặt yếu; nếu nhiệt độ gia nhiệt quá thấp, độ dẻo tổng thể sẽ không đủ và trong quá trình xuyên/cán, các khuyết tật bên trong sẽ dễ bị kéo ra ngoài hơn.
• Các thông số xuyên/lăn không khớp (quy trình liền mạch):  Trong quá trình cán xiên, nếu tốc độ cuộn quá cao và góc cấp liệu quá nhỏ, phôi ống sẽ chịu ứng suất cắt dọc trục quá mức, khiến các khuyết tật nhỏ bên trong bị kéo ra và kéo dài dọc theo hướng trục, tạo thành một lớp song song với thành ống; Việc giảm-một lần quá mức và mài mòn dụng cụ quá mức cũng sẽ làm trầm trọng thêm dòng chảy kim loại không đồng đều, gây ra hiện tượng phân lớp.
• Nồng độ ứng suất trong tạo hình uốn nguội (quá trình hàn): Lớp bên trong nhỏ hiện có trong thép dải sẽ mở rộng dọc theo chiều dày dưới ứng suất uốn lặp đi lặp lại trong quá trình tạo hình uốn nguội; sự phân bố không hợp lý của các đường tạo hình và sự biến dạng-một đường quá mức cũng sẽ trực tiếp gây ra lớp cắt theo hướng chiều dày.
• Unlàm mát sau khi lăn được kiểm soát-: Nếu tốc độ làm nguội quá nhanh sẽ đồng thời tạo ra ứng suất nhiệt lớn và ứng suất cấu trúc vi mô, hình thành các vết nứt vi mô ở vùng cách ly trung tâm; làm mát ngăn xếp không đúng cách và tháo dỡ sớm sẽ ngăn không cho ứng suất được giải phóng hoàn toàn, cuối cùng phát triển thành sự phân lớp vĩ mô.

Khiếm khuyết phân lớp được đặc trưng bởi sự che giấu của nó (hầu hết không thể nhìn thấy bằng mắt thường) và tính mở rộng của nó. Về cơ bản, nó làm suy yếu hiệu suất của vật liệu ống và gây ra rủi ro đáng kể đối với chất lượng và an toàn sử dụng.

• Sự suy giảm đáng kể các tính chất cơ học: Việc phân lớp sẽ làm cho độ dày thành chịu lực hiệu quả của vật liệu ống giảm và độ bền kéo ở khu vực phân lớp sẽ giảm từ 30% đến 50%, độ bền va đập có thể giảm xuống dưới 10J, đồng thời độ dẻo (độ giãn dài) và khả năng chống mỏi cũng sẽ giảm; các cạnh của lớp là điểm tập trung ứng suất tự nhiên và chúng dễ bị giãn nở nhanh chóng dưới tác dụng của ngoại lực.
• Sự thất bại của hiệu suất quá trình: Trong quá trình xử lý uốn nguội, giãn nở, làm phẳng và uốn tiếp theo, khu vực phân lớp sẽ trực tiếp bị nứt; nếu có lớp phân lớp ở rãnh đầu ống, khi hàn sẽ gây ra hiện tượng nóng chảy không hoàn toàn và bám xỉ trong quá trình hàn, trực tiếp dẫn đến mối hàn không đạt tiêu chuẩn.
• Không đáp ứng yêu cầu kiểm tra tiêu chuẩn: Khi tiến hành kiểm tra siêu âm (UT) theo các tiêu chuẩn như GB/T 20490, việc phân lớp sẽ xuất hiện các sóng khuyết tật rõ ràng, là các khuyết tật cốt lõi bên trong để xác định sự không phù hợp, trực tiếp dẫn đến việc hạ cấp hoặc loại bỏ sản phẩm.

• Nguy cơ gãy ổ trục kết cấu: Khi được sử dụng trong các tình huống kết cấu như xây dựng kết cấu lưới và hỗ trợ cơ học, lớp dưới tải trọng tĩnh sẽ dần dần giãn ra, dẫn đến gãy mặt cắt; dưới các tải trọng xen kẽ sẽ nhanh chóng tạo ra các vết nứt do mỏi, gây ra các vết nứt giòn đột ngột và dẫn đến các tai nạn về an toàn kết cấu.
• Rò rỉ và vỡ đường ống chịu áp-: Khi được sử dụng để vận chuyển chất lỏng và đường ống áp lực, việc mở rộng lớp về phía thành trong sẽ gây rò rỉ thành ống. Trong điều kiện-áp suất cao, nó có thể trực tiếp nổ tung; nếu vận chuyển lưu huỳnh-có chứa hydro hoặc môi trường axit, các khoảng trống phân lớp sẽ gây ra hiện tượng nứt do hydro-gây ra (HIC) và ăn mòn kẽ hở, làm tăng tốc độ hư hỏng của vật liệu ống.
• Độ bền và sự suy giảm ngoại hình: Sau khi môi trường ăn mòn đi vào các khoảng trống phân lớp, nó sẽ gây ra sự ăn mòn tiềm ẩn bên trong, phá hủy dần vật liệu ống từ trong ra ngoài, rút ​​ngắn đáng kể tuổi thọ sử dụng; việc phân lớp nghiêm trọng cũng sẽ làm cho bề mặt ống bị phồng lên, sai lệch kích thước, hình thành bong bóng và bong tróc sau khi mạ hoặc phủ.

• Cải thiện độ tinh khiết của thép nóng chảy và chất lượng đúc liên tục:

1. Tăng cường quy trình tinh chế LF/VD để đảm bảo thời gian thổi argon mềm, thúc đẩy quá trình tuyển nổi và thải tạp chất; sử dụng phương pháp xử lý bằng canxi để biến đổi các thể vùi Al₂O₃ cứng, chuyển chúng thành các thể vùi-có điểm nóng chảy{1}}hình cầu thấp, làm giảm nguồn phân tầng dạng tấm-.
2. Sử dụng khuôn + khuấy điện từ cuối trong suốt quá trình đúc liên tục để giảm sự phân tầng trung tâm và độ xốp trung tâm; kiểm soát tốc độ kéo ổn định để tránh xỉ cuộn và bong bóng dưới bề mặt.

• Kiểm tra nghiêm ngặt nguyên liệu đầu vàocáinhà máy: Đối với các phôi/tấm đưa vào nhà máy, phải tiến hành kiểm tra trước-siêu âm 100% để phát hiện các khuyết tật về phân tầng, tạp chất và độ xốp bên trong. Phôi không đủ tiêu chuẩn phải bị loại trực tiếp; đồng thời, các vết nứt, vết sẹo trên bề mặt phải được mài phẳng để tránh làm rộng thêm các khuyết tật bề mặt trong quá trình cán.

• Chuẩn hóa việc chuẩn bị gia nhiệt phôi: Dựa trên loại thép, xây dựng đường cong gia nhiệt chính xác, kiểm soát tốc độ gia nhiệt để đảm bảo độ truyền nhiệt đồng đều; lập kế hoạch trước cho việc nạp phôi tập trung có cùng thông số kỹ thuật và loại thép để tránh gia nhiệt không đều do chênh lệch kích thước.

• Kiểm soát chính xác quá trình gia nhiệt: Đảm bảo thời gian giữ của phần cân bằng, kiểm soát chênh lệch nhiệt độ của phần ống trong phạm vi cho phép, loại bỏ hiện tượng "hai mặt" và-cuộn nhiệt độ thấp; kiểm soát chặt chẽ giới hạn trên của nhiệt độ gia nhiệt để tránh giảm lực liên kết giữa các hạt do quá nóng.

• Tối ưu hóa các thông số xuyên và lăn (quy trình liền mạch):

1. Kiểm soát tốc độ cuộn dưới tốc độ phân lớp tới hạn, tăng góc tiếp liệu một cách thích hợp, giảm ứng suất cắt dọc trục trong quá trình xuyên và tránh tạo ra lớp từ cơ chế biến dạng.
2. Phân phối hợp lý lượng giảm của mỗi lượt để tránh biến dạng quá mức trong một lượt; thường xuyên kiểm tra độ mòn của cuộn, tấm dẫn hướng và đầu, thay thế kịp thời nếu độ mòn vượt quá giới hạn và đảm bảo dòng chảy kim loại đồng đều.

• Tối ưu hóa quá trình uốn và hàn nguội (hàn): Tinh chỉnh các đường tạo hình, giảm góc biến dạng-đường đơn, giảm ứng suất cắt theo hướng độ dày, tránh sự giãn nở của lớp bên trong của dải; phù hợp với-công suất hàn tần số cao và lượng ép đùn để đảm bảo chất lượng kết hợp mối hàn, tránh mối hàn phân lớp.

• Chuẩn hóa quá trình làm mát sau{0}}làm mát cuộn và làm mát chậm: 

1. Kiểm soát tốc độ làm mát sau khi lăn-ở mức ổn định từ 3 đến 5 độ/s, tránh sự hình thành bainite giòn trong lõi của các phôi có thành-dày và giảm căng thẳng cho tổ chức.
2. Triển khai việc xếp chồng nhiệt độ-không đổi và làm mát chậm: đối với độ dày Nhỏ hơn hoặc bằng 50mm, làm mát chậm phải Lớn hơn hoặc bằng 12 giờ; đối với độ dày > 50mm, thời gian làm lạnh chậm phải lớn hơn hoặc bằng 24 giờ.Nhiệt độ ban đầu của ngăn xếp phải lớn hơn hoặc bằng 500 độ. Không cho phép dỡ hàng sớm; đối với các tấm có chiều dài và chiều rộng tương tự nhau, hãy xếp chúng lại với nhau và nếu cần, hãy bọc chúng bằng vải amiăng để cách nhiệt nhằm ngăn các cạnh nguội quá nhanh. 

• Bao quát đầy đủ về việc-thử nghiệm không phá hủy đối với thành phẩm: Tuân thủ tiêu chuẩn GB/T 20490 để tiến hành kiểm tra siêu âm tự động, bao phủ toàn bộ thành ống ở mức 100%, xác định chính xác các khuyết tật phân lớp; thêm việc-kiểm tra lại thủ công ở cuối quy trình để tránh sản phẩm bị lỗi được đưa ra thị trường.
• Xử lý nhiệt và xác minh hiệu suất: Thép-cao cấp, ống hình vuông và hình chữ nhật có thành dày- trải qua quá trình xử lý thường hóa + ủ để loại bỏ ứng suất dư, đồng nhất hóa cấu trúc và cải thiện sự phân tách để tạo độ dẻo dai; thử nghiệm quá trình làm phẳng áp suất mẫu, giãn nở và uốn nguội để xác minh không có vết nứt phân lớp dưới tải trọng xử lý.
• Khả năng truy xuất nguồn gốc lỗi và cải tiến-vòng lặp khép kín: Khi phát hiện khuyết tật phân lớp, hãy truy tìm ngược lại các thông số quy trình sản xuất, đúc và cán thép dựa trên hình dạng và phân bố khuyết tật, xác định nguyên nhân và điều chỉnh kịp thời quy trình; việc phân lớp nhỏ có thể loại bỏ phần bị lỗi và hạ cấp để sử dụng, trong khi việc phân lớp nghiêm trọng khiến toàn bộ phần bị loại bỏ.