A sarokrepedések előfordulásának csökkentése a mikroötvözetekből készült vastag lemezeken a folyamatos öntési folyamat során komplex problémát jelent, amely több tényező együttes kezelését igényli. A különböző acélgyárak, mint a Tianjin Steel, Pan Steel és Mei Steel, különböző technológiai megoldásokat alkalmaznak annak érdekében, hogy minimálisra csökkentsék ezen repedések előfordulását. A sarokrepedések kifejlődését jelentősen befolyásolják a hűtési paraméterek optimalizálása, az öntőformák szerkezete és az acélkészítési eljárások.

A Tianjin Steel például a mikroötvözetekből készült széles vastaglemezek esetében a sarkok repedésének előfordulását a folyamatos öntés során alkalmazott vízhűtés csökkentésével és titán hozzáadásával sikerült kordában tartania. Ezzel párhuzamosan Pan Steel a forma oszcillációs paramétereinek optimalizálásával, valamint az öntőfluxus fizikai és kémiai tulajdonságainak javításával érte el a sarokrepedések előfordulásának jelentős csökkenését. Mei Steel szintén elérte a B-tartalmú acéllemez stabil gyártását alacsony repedési aránnyal, úgy, hogy a megfelelő mennyiségű titánt adtak az acélhoz és szigorúan kontrollálták a nitrogén tartalmat.

A sarokrepedések megelőzésében kiemelkedő szerepet játszanak a folyamatos öntés technológiai fejlesztései, különösen a hűtési folyamat optimalizálása. A kutatók, mint Nozaki és Yasunaka, arra összpontosítanak, hogy csökkentsék a sarok repedéseinek előfordulásának valószínűségét azáltal, hogy csökkentik az öntvény sarkainak hűtési intenzitását. A hűtési feltételek módosítása, például a másodlagos hűtőzónák fúvókaelrendezésének változtatása, a sarok hőmérsékletének kontrollálására irányul, hogy elkerüljük a harmadik törékeny hőmérsékleti zónába való belépést, ami a megfelelő acélminőség esetén hajlékony hajlítást vagy egyenesítést tesz lehetővé.

Mégis, a hagyományos hűtési technológia számos korlátozással bír. A harmadik törékeny hőmérsékleti zóna elkerülése nehézkes, mivel a lehűtési sebesség és az öntvény folyásának struktúrája korlátozott. Emiatt a központi Vas- és Acélipari Kutatóintézet kifejlesztette a nagy lejtésű öntőforma technológiát, amely a Shougang, Handan Steel és Chongqing Steel vállalatoknál alkalmazásra került, és sikeresen csökkentette a sarokrepedéseket. Ezen technológiák célja, hogy javítsák az öntvény szerkezetét, elkerülve a mikroszerkezet gyengeségeit, mint a mikróötvözet karbónitrid és a proeutektikus ferrit filmek, amelyek a kristályhatárok mentén csapódnak ki, gyengítve ezzel a szerkezetet.

A sarokrepedések stabil megelőzése érdekében az acélösszetétel és a hőmechanikai viselkedés gondos szabályozására van szükség. A kutatók különös figyelmet fordítanak a hűtési sebesség és a hőmérséklet-szabályozás kezelésére, mivel ezek alapvetően befolyásolják a mikroszerkezet alakulását és a repedésállóságot. Az újabb kutatások, mint például Kato és mások által végzett vizsgálatok, segítettek megérteni a kristályhatár karbónitridjeinek kicsapódását és a felületi struktúra fejlődési mechanizmusát különböző hűtési sebességek mellett. Ennek alapja a hűtési ráta, hőmérséklet, újramelegítési ráta és hőmérséklet szabályozása, amelyek révén erősíthető a repedésállóság.

Az új hűtési technológia, amelyet a SSC (Surface Structure Control) folyamatnak neveznek, jelentős előrelépést hozott a repedésállóság növelésében. Az SSC folyamat célja, hogy szabályozza a mikroszerkezetben a mikróötvözet karbónitridjeinek csapódását, ezzel megerősítve az öntvény felületét magas hőmérsékleten. Azonban az SSC technológia alkalmazása nem mentes a kihívásoktól, mivel a gyors hűtés jelentős hőmérsékleti stresszt és hőmérséklet-grádiens különbségeket eredményezhet, amelyek hatással vannak a formázás és az egyenesítés folyamatára. A gyors hűtés következtében az öntvény felületi hőmérséklete nem mindig képes visszaállni a hagyományos folyamatoknak megfelelő hőmérsékleti tartományba, ami megnöveli a kiejtési terhelést és a hengerek kopását.

A végső cél, hogy a repedésállóságot nemcsak az új hűtési technológiák, hanem a hőmérsékleti és hőkezelési folyamatok gondos kezelésével is javítsák. Az acélgyártás fejlődése ezen a téren folyamatosan új lehetőségeket biztosít a repedések megelőzésére, azonban a gyártási környezet változékonysága és az eszközök korlátozott képességei miatt az optimális eredmények elérése továbbra is kihívás.

Hogyan irányítható a miköteges acél vékony lemezének sarkain kialakuló repedés?

A vékony lemez folyamatos öntése, különösen a miköteges acélok esetében, számos kihívással néz szembe, különösen a lemez sarkain keletkező repedések kezelésében. A legfontosabb nehézséget az okozza, hogy az ilyen típusú öntés gyors sebességgel történik, miközben az öntési területen a hűtés intenzitása is jelentősen magas, különösen a másodlagos hűtési zónában. A vertikálisan hajlított CSP rendszerű vékony lemez öntőgépekben a hűtővíz áramlása a függőleges zónában a lemez egyenes szakaszára terelődik, így nehézségek adódnak a sarkoknál történő ultra-magas hőmérséklet-szabályozásban. A miköteges acélok sarkain kialakuló repedések kontrollálása tehát szűk határok között, a miköteg összetételének és a nitrogén (N) tartalom szigorú szabályozása mellett érhető el.

A miköteges acélok, amelyekben a miköteg-karbonitrid precipitáció formája, mérete és eloszlása határozza meg a szilárdulás struktúráját, sokat segíthetnek a sarkokon jelentkező repedések minimalizálásában. A megfelelő eloszlású miköteg karbonitridok javítják a szilárdulás szilárdságát, különösen a lemez sarkainál, és csökkentik a deformációs folyamatok során keletkező feszültségeket. A gyakorlatban, miközben a miköteges acél öntése Ti-tartalmú acélok esetén viszonylag kevesebb sarkon keletkező repedést eredményez, a Nb, B és Al mikötegek jelenléte jelentős hatással van a lemez sarkain megjelenő repedések előfordulására. A miköteg-karbonitridok eloszlása a legfontosabb tényező a vékony lemezek sarkainak repedésében, mivel ezen elemek precipitációja közvetlenül befolyásolja a forró szilárdságot, és gyakran több mint 2%-os előfordulási arányt eredményez a sarkon történő repedések esetén. Ezen elemek (mint Nb, B, Al) magas koncentrációja a vékony lemezeknél különösen káros hatással lehet a termék minőségére, az esetek egy részében a repedés aránya akár 30%-ot is elérhet.

Az acél folyamatos öntésének során a hőmérsékleti változások és a karbonitridok precipitációs dinamikája nagy jelentőséggel bír. A különböző mikötegek, mint például Nb, Al, B esetében a precipitációs hőmérséklet magasabb, 1050 °C felett kezdődnek el, és a végső precipitációs hőmérséklet körülbelül 800 °C-ra csökken. Ezzel szemben a V-tartalmú karbonitridok precipitációja lényegesen alacsonyabb hőmérsékleten kezdődik (880 °C körül), és az utolsó fázisa 600 °C körül zajlik. Az ilyen típusú acélok sarkán a precipitáció mértéke általában kisebb, mivel a hőmérséklet nem éri el azt a szintet, amely lehetővé tenné a nagy mennyiségű karbonitrid képződését.

A miköteg-karbonitridok precipitációjának hődinamikai modellezéséből és a precipitációs zónák hűtési sebességéből adódóan a vékony lemezek sarkai különösen érzékenyek a megfelelő hűtési sebesség biztosítására. Az optimális hűtési sebesség a sarkoknál kulcsfontosságú, és ezt gyakran 5 °C/s-nál nagyobbnak kell lennie ahhoz, hogy a miköteg-karbonitridok megfelelően eloszoljanak és a repedések kialakulásának esélyét csökkentsék. A hűtési sebesség növelésére a legjobb megoldás a forma előtt történő hűtés fokozása, különösen a folyékony mag csökkentési szakasza előtt.

A hűtés technikai oldalának vizsgálata szintén fontos szerepet kap, hiszen a vékony lemez öntése során alkalmazott hűtőformák, mint a hagyományos öntőformákhoz képest gyorsabb hűtést igényelnek. A vékony lemez öntési folyamatának sajátosságai, mint a gyors öntési sebesség és a formában történő gyors szilárdulás, új hűtési struktúrák kialakítását teszik szükségessé. A vékony lemezek öntése során alkalmazott hűtőformákban, mint a vízcsatornák vagy speciális vízáramoltató rendszerek, a hűtési hatékonyság növelése érdekében innovatív megoldásokra van szükség, hogy biztosítani lehessen az acél megfelelő szilárdulását és a repedések minimalizálását.

A miköteg-karbonitridok precipitációjának és a hűtési technikák fejlődésének figyelemmel kísérése alapvető annak biztosításában, hogy a miköteges acélok vékony lemezeinek sarkain kialakuló repedések minimalizálhatóak legyenek. Az optimális öntési és hűtési technikák, valamint az egyes miköteges elemek és azok hatása a folyamatokra elengedhetetlenek a minőségi vékony lemezgyártáshoz.

Hogyan segítik a statisztikai módszerek a modern fizikai kísérletek elemzését?
Hogyan modellezhetjük a rendszerek degradációját és karbantartását a nemlineáris Wiener modell alkalmazásával?
Hogyan használhatjuk a táblázatkezelőt matematikai függvények grafikus ábrázolására?
Hogyan befolyásolják az online zaklatások a nők közéleti részvételét? A szexizmus és a nők elhallgattatása a digitális térben