Quá trình cán mỏng trong thép: Nguyên nhân, tác động và biện pháp kiểm soát chất lượng

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Trong ngành công nghiệp thép, sự phân lớp là sự hiện diện của các khuyết tật riêng biệt, có lớp trong một sản phẩm thép, đặc trưng bởi sự tách lớp hoặc tách lớp của các lớp cấu trúc vi mô hoặc sự hình thành các tạp chất hoặc lỗ rỗng phẳng, có thể nhìn thấy được. Nó biểu hiện dưới dạng hiện tượng tách lớp hoặc bong tróc có thể xảy ra dọc theo ranh giới cấu trúc vi mô hoặc bên trong vật liệu khối, thường có thể nhìn thấy ở quy mô vĩ mô hoặc vi mô.

Lỗi này rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến tính toàn vẹn về mặt cơ học, chất lượng bề mặt và hiệu suất chung của các sản phẩm thép. Cán mỏng có thể làm giảm độ bền, độ dẻo và khả năng chống mỏi, khiến nó trở thành mối quan tâm quan trọng về chất lượng trong các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao, chẳng hạn như các thành phần kết cấu, bình chịu áp suất và đường ống.

Trong khuôn khổ rộng hơn của đảm bảo chất lượng thép, cán mỏng được phân loại là một khuyết tật luyện kim hoặc một dị thường liên quan đến tạp chất phi kim loại. Việc phát hiện và kiểm soát nó là một phần không thể thiếu để đảm bảo rằng thép đáp ứng các tiêu chuẩn đã chỉ định về an toàn, độ bền và hiệu suất. Việc nhận biết cán mỏng giúp các nhà sản xuất ngăn ngừa các hỏng hóc thảm khốc và tối ưu hóa các thông số xử lý để sản xuất thép không có khuyết tật.

Bản chất vật lý và nền tảng luyện kim

Biểu hiện vật lý

Ở cấp độ vĩ mô, lớp phủ xuất hiện dưới dạng các lớp tách hoặc tách lớp phẳng, giống như tấm trong thép, thường nhìn thấy trên bề mặt hoặc trong chế độ xem mặt cắt ngang. Các lớp này có thể trông giống như các đường mỏng, tối hoặc các mảng có thể bị nhầm là vết nứt bề mặt nhưng thực chất là các lớp tách bên trong.

Về mặt vi mô, sự phân lớp biểu hiện dưới dạng các lớp hoặc dải riêng biệt trong cấu trúc vi mô, thường được sắp xếp theo ranh giới hạt hoặc các đặc điểm cấu trúc vi mô như tạp chất hoặc phân tách. Dưới kính hiển vi quang học hoặc điện tử, các lớp này được đặc trưng bởi sự khác biệt về thành phần, mật độ hoặc các đặc điểm cấu trúc vi mô, chẳng hạn như các dải ferit, peclit hoặc cacbua.

Các đặc điểm đặc trưng bao gồm sự hiện diện của các tạp chất kéo dài, các hạt phi kim loại hoặc các lỗ rỗng siêu nhỏ được sắp xếp theo kiểu phẳng. Các đặc điểm này thường liên quan đến sự phân tách tạp chất hoặc sự tích tụ của các tạp chất phi kim loại trong quá trình đông đặc hoặc xử lý nhiệt cơ học.

Cơ chế luyện kim

Sự phân lớp chủ yếu là kết quả của sự phân tách các tạp chất phi kim loại, tạp chất hoặc thành phần vi cấu trúc trong quá trình đông đặc, gia công nóng hoặc làm nguội. Trong quá trình đúc thép, các tạp chất như lưu huỳnh, phốt pho hoặc oxy có thể phân tách dọc theo ranh giới hạt, tạo thành các lớp làm suy yếu sự gắn kết giữa các vùng vi cấu trúc.

Trong quá trình cán nóng hoặc rèn, biến dạng khác biệt hoặc làm nguội không đều có thể khiến các dải cấu trúc vi mô hình thành dọc theo các mặt phẳng cụ thể, đặc biệt nếu thép chứa các tạp chất kéo dài hoặc các pha tách biệt. Các lớp này có thể hoạt động như các mặt phẳng yếu, tạo điều kiện cho sự tách lớp dưới ứng suất.

Những thay đổi về cấu trúc vi mô như sự hình thành các tạp chất phi kim loại (ví dụ, oxit, sunfua hoặc silicat) có xu hướng tập trung dọc theo các mặt phẳng cụ thể, đặc biệt nếu chúng bị kéo dài hoặc thẳng hàng trong quá trình xử lý. Sự hiện diện của ứng suất dư, tốc độ làm mát không phù hợp hoặc khử oxy không đủ có thể làm trầm trọng thêm sự hình thành lớp.

Thành phần thép ảnh hưởng đến khả năng tạo lớp; ví dụ, hàm lượng lưu huỳnh hoặc phốt pho cao thúc đẩy sự phân tách và hình thành tạp chất. Các điều kiện xử lý như tốc độ làm mát cao, kiểm soát nhiệt độ không phù hợp hoặc khử oxy không đầy đủ làm tăng khả năng tạo lớp.

Hệ thống phân loại

Cán mỏng được phân loại dựa trên mức độ nghiêm trọng, kích thước và vị trí trong sản phẩm thép. Tiêu chí phân loại phổ biến bao gồm:

• Loại : Vi phân lớp (chỉ có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi) so với vĩ phân lớp (có thể nhìn thấy bằng mắt thường).
• Mức độ : Phân lớp cục bộ (giới hạn ở các khu vực cụ thể) so với phân lớp rộng rãi.
• Mức độ nghiêm trọng : Nhẹ (các lớp nhỏ, riêng lẻ), trung bình (các lớp ảnh hưởng đến một phần đáng kể của mặt cắt ngang) hoặc nghiêm trọng (các lớp lớn, liên tục ảnh hưởng đến toàn bộ thành phần).

Các hệ thống phân loại tiêu chuẩn, chẳng hạn như các hệ thống được nêu trong ASTM A802 hoặc ISO 4967, phân loại lớp phủ dựa trên kích thước, sự phân bố và tác động đến các đặc tính cơ học. Ví dụ, lớp phủ cấp 1 có thể là một lớp nhỏ, riêng biệt, trong khi lớp phủ cấp 4 chỉ ra lớp phủ rộng, quan trọng.

Trong các ứng dụng thực tế, các phân loại này hướng dẫn tiêu chuẩn chấp nhận, với các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn đối với các thành phần quan trọng. Việc nhận biết mức độ nghiêm trọng giúp xác định xem thép có thể được sử dụng nguyên trạng, cần xử lý khắc phục hay phải bị từ chối.

Phương pháp phát hiện và đo lường

Kỹ thuật phát hiện chính

Các phương pháp chính để phát hiện sự phân lớp bao gồm kiểm tra bằng mắt thường, thử nghiệm siêu âm (UT), thử nghiệm hạt từ (MT) và thử nghiệm chụp X-quang (RT).

• Kiểm tra trực quan : Được sử dụng để cán bề mặt hoặc gần bề mặt, đặc biệt là sau khi chuẩn bị bề mặt. Bao gồm việc kiểm tra bề mặt thép dưới ánh sáng hoặc độ phóng đại thích hợp để xác định các lớp hoặc sự tách biệt có thể nhìn thấy.

• Kiểm tra siêu âm (UT) : Sử dụng sóng âm tần số cao truyền vào thép. Sự thay đổi trở kháng âm thanh do các lớp cán mỏng tạo ra tiếng vang hoặc phản xạ có thể được phát hiện và phân tích. UT có hiệu quả trong việc phát hiện cán mỏng bên trong, đặc biệt là trong các vật liệu dày hoặc mờ đục.

• Kiểm tra hạt từ (MT) : Thích hợp cho thép sắt từ, MT phát hiện các điểm không liên tục trên bề mặt và gần bề mặt. Từ hóa mẫu vật và áp dụng các hạt sắt từ để phát hiện lớp bề mặt hoặc lớp dưới bề mặt.

• Kiểm tra bằng chụp X-quang (RT) : Sử dụng tia X hoặc tia gamma để tạo ra hình ảnh của cấu trúc bên trong. Lớp phủ xuất hiện dưới dạng các lớp riêng biệt, phẳng, trong suốt hoặc cản quang tùy thuộc vào đặc điểm vật liệu và khuyết tật.

Tiêu chuẩn và thủ tục thử nghiệm

Các tiêu chuẩn có liên quan bao gồm ASTM E1444/E1444M cho thử nghiệm siêu âm, ASTM E709 cho thử nghiệm hạt từ tính và ISO 4967 cho kiểm tra bằng tia X các sản phẩm thép.

Quy trình chung bao gồm:

1. Chuẩn bị : Làm sạch bề mặt mẫu để loại bỏ bụi bẩn, dầu hoặc vảy, đảm bảo khớp nối thích hợp cho UT hoặc MT.

2. Hiệu chuẩn : Hiệu chuẩn thiết bị bằng các tiêu chuẩn tham chiếu có kích thước và loại khuyết tật đã biết.

3. Kiểm tra : Áp dụng phương pháp thử nghiệm phù hợp, điều chỉnh các thông số như tần số, độ nhạy và điện áp để tối ưu hóa việc phát hiện lỗi.

4. Đánh giá : Phân tích các tín hiệu hoặc hình ảnh để tìm dấu hiệu phân lớp, lưu ý kích thước, vị trí và mức độ nghiêm trọng.

Các thông số quan trọng bao gồm tần số siêu âm (tần số cao hơn cung cấp độ phân giải tốt hơn nhưng độ thâm nhập thấp hơn), dòng từ hóa cho MT và cài đặt phơi sáng cho RT.

Yêu cầu mẫu

Các mẫu phải đại diện cho lô sản xuất, với bề mặt hoàn thiện phù hợp với phương pháp kiểm tra đã chọn. Đối với thử nghiệm siêu âm, bề mặt phẳng, nhẵn được ưu tiên để đảm bảo ghép nối và truyền tín hiệu phù hợp.

Xử lý bề mặt có thể bao gồm mài hoặc đánh bóng để loại bỏ vảy hoặc các điểm không đều trên bề mặt. Đối với chụp X-quang, việc định vị và cài đặt phơi sáng thích hợp là điều cần thiết để có được hình ảnh rõ nét.

Kích thước và hình dạng mẫu phải tuân thủ các tiêu chuẩn có liên quan, đảm bảo kiểm tra bao phủ các khu vực quan trọng dễ bị phân lớp.

Độ chính xác đo lường

Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào hiệu chuẩn thiết bị, kỹ năng của người vận hành và tình trạng mẫu. Độ lặp lại đạt được thông qua các quy trình thử nghiệm nhất quán, trong khi độ tái tạo đòi hỏi các phương pháp chuẩn hóa trên các nhà vận hành và cơ sở khác nhau.

Các nguồn lỗi bao gồm hiệu chuẩn không đúng, độ nhám bề mặt, vấn đề ghép nối hoặc hiểu sai tín hiệu. Để đảm bảo chất lượng đo lường, cần phải hiệu chuẩn thường xuyên, đào tạo người vận hành và tuân thủ các tiêu chuẩn.

Định lượng và Phân tích dữ liệu

Đơn vị đo lường và thang đo

Mức độ nghiêm trọng của lớp phủ thường được định lượng theo kích thước (chiều dài, chiều rộng và độ dày) của các lớp, được đo bằng milimét hoặc micrômét. Đối với lớp phủ bên trong được phát hiện qua UT hoặc RT, kích thước khuyết tật được thể hiện theo kích thước tối đa được quan sát.

Một thang đo phổ biến phân loại quá trình cán mỏng như sau:

• Nhỏ : Các lớp có độ dày dưới 0,5 mm và chiều dài dưới 10 mm.
• Trung bình : Các lớp có độ dày từ 0,5–2 mm hoặc dài từ 10–50 mm.
• Nghiêm trọng : Các lớp có độ dày vượt quá 2 mm hoặc chiều dài vượt quá 50 mm, thường ảnh hưởng đến toàn bộ mặt cắt ngang.

Về mặt toán học, kích thước khuyết tật có thể được biểu diễn bằng sự kết hợp của chiều dài, chiều rộng và chiều sâu, với ngưỡng nghiêm trọng được thiết lập dựa trên các phép đo này.

Giải thích dữ liệu

Kết quả thử nghiệm được diễn giải theo tiêu chuẩn chấp nhận được quy định trong các tiêu chuẩn hoặc thông số kỹ thuật của khách hàng. Ví dụ, một tấm thép có lớp cán mỏng hơn 1 mm và giới hạn ở các khu vực không quan trọng có thể được chấp nhận, trong khi lớp cán mỏng lớn hơn hoặc lan rộng có thể bị từ chối.

Sự hiện diện của lớp phủ có liên quan đến việc giảm các đặc tính cơ học, đặc biệt là độ bền kéo và độ dẻo. Do đó, kích thước và phân bố khuyết tật rất quan trọng để đánh giá tính phù hợp cho các ứng dụng cụ thể.

Phân tích thống kê

Nhiều phép đo trên các mẫu khác nhau cho phép phân tích thống kê, bao gồm tính toán kích thước khuyết tật trung bình, độ lệch chuẩn và khoảng tin cậy. Phân tích như vậy giúp xác định tính nhất quán của sản xuất và khả năng xảy ra khuyết tật.

Kế hoạch lấy mẫu phải tuân theo các tiêu chuẩn như ASTM E228 hoặc ISO 2859-1, đảm bảo thu thập dữ liệu đại diện. Các công cụ thống kê như biểu đồ kiểm soát hoặc kiểm tra giả thuyết hỗ trợ theo dõi tính ổn định của quy trình và xu hướng lỗi.

Tác động đến tính chất và hiệu suất của vật liệu

Tài sản bị ảnh hưởng	Mức độ tác động	Rủi ro thất bại	Ngưỡng quan trọng
Độ bền kéo	Trung bình đến Nặng	Tăng	Lớp phân lớp >1 mm ở các vùng quan trọng
Độ dẻo	Có ý nghĩa	Cao	Sự hiện diện của lớp phủ liên tục >0,5 mm
Khả năng chống mỏi	Vừa phải	Cao	Sự phân lớp lan rộng ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của bề mặt
Độ bền va đập	Biến đổi	Có khả năng bị xâm phạm	Phân lớp ở vùng chịu ứng suất cao

Sự cán mỏng làm giảm độ bền kết dính của thép, tạo ra các mặt phẳng yếu tạo điều kiện cho vết nứt bắt đầu và lan truyền dưới tải trọng. Các điểm gián đoạn vi cấu trúc hoạt động như các chất tập trung ứng suất, làm giảm độ dẻo và tuổi thọ mỏi.

Mức độ và phạm vi của lớp phủ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất dịch vụ. Ví dụ, trong các ứng dụng kết cấu, lớp phủ rộng có thể dẫn đến hỏng đột ngột dưới tải trọng tuần hoàn. Trong các bình chịu áp suất, lớp phủ có thể gây rò rỉ hoặc vỡ thảm khốc.

Mối quan hệ giữa mức độ nghiêm trọng của lỗi và sự suy giảm hiệu suất nhấn mạnh tầm quan trọng của các biện pháp phát hiện, phân loại và kiểm soát chặt chẽ.

Nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng

Nguyên nhân liên quan đến quá trình

Các quy trình sản xuất chính góp phần tạo nên quá trình cán màng bao gồm:

• Đúc : Quá trình khử oxy không đủ hoặc nhiệt độ rót không phù hợp có thể dẫn đến sự phân tách tạp chất và hình thành tạp chất dọc theo ranh giới hạt.

• Cán nóng và rèn : Biến dạng không đều, kiểm soát nhiệt độ không đúng cách hoặc đồng nhất không đủ sẽ thúc đẩy sự hình thành các dải cấu trúc vi mô và lớp.

• Làm mát và xử lý nhiệt : Làm mát nhanh hoặc phân bố nhiệt độ không đều có thể gây ra sự phân tách cấu trúc vi mô và ứng suất dư, thúc đẩy quá trình phân lớp.

Các điểm kiểm soát quan trọng bao gồm việc duy trì các thông số đúc nhất quán, tối ưu hóa lịch trình cán và đảm bảo tốc độ làm mát đồng đều.

Yếu tố thành phần vật liệu

Thành phần hóa học ảnh hưởng đáng kể đến khả năng phân lớp:

• Lưu huỳnh và phốt pho : Nồng độ cao thúc đẩy quá trình phân tách và hình thành tạp chất, làm tăng nguy cơ phân lớp.

• Tạp chất : Oxy, nitơ dư thừa hoặc tạp chất phi kim loại đóng vai trò là vị trí hình thành hạt cho quá trình phân lớp.

• Nguyên tố hợp kim : Các nguyên tố như mangan, silic hoặc nhôm có thể thay đổi hành vi tạp chất và độ ổn định của cấu trúc vi mô, ảnh hưởng đến xu hướng phân lớp.

Thép có hàm lượng tạp chất thấp và thành phần được kiểm soát ít có khả năng bị phân lớp.

Ảnh hưởng của môi trường

Các yếu tố môi trường trong quá trình xử lý bao gồm:

• Nhiệt độ và độ ẩm môi trường : Ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa và hình thành tạp chất trong quá trình đúc và làm nguội.

• Môi trường xử lý : Môi trường trơ ​​hoặc được kiểm soát làm giảm quá trình oxy hóa và phân tách tạp chất.

• Môi trường sử dụng : Tiếp xúc với môi trường ăn mòn có thể làm trầm trọng thêm tình trạng cán màng hiện có, đặc biệt nếu khuyết tật làm lộ ra các lớp cấu trúc vi mô bên trong.

Các yếu tố phụ thuộc vào thời gian như tiếp xúc lâu dài với môi trường ăn mòn có thể dẫn đến nứt dọc theo mặt phẳng phân lớp.

Tác động của lịch sử luyện kim

Các bước xử lý trước đó ảnh hưởng đến kết quả cán màng:

• Khử oxy và độ sạch : Khử oxy không đủ sẽ dẫn đến mức độ tạp chất cao hơn, thúc đẩy quá trình phân lớp.

• Xử lý nhiệt cơ : Các dải cấu trúc vi mô từ quá trình cán hoặc rèn có thể khiến thép dễ bị cán mỏng.

• Xử lý nhiệt : Ủ hoặc làm nguội không đúng cách có thể gây ra ứng suất dư và phân tách cấu trúc vi mô, thúc đẩy quá trình phân lớp.

Các tác động tích lũy từ nhiều giai đoạn xử lý có thể làm tăng quá trình hình thành lớp nếu không được quản lý đúng cách.

Chiến lược phòng ngừa và giảm thiểu

Biện pháp kiểm soát quy trình

Các biện pháp phòng ngừa bao gồm:

• Tối ưu hóa các thông số đúc : Đảm bảo nhiệt độ, lưu lượng và khử oxy thích hợp để giảm thiểu sự phân tách tạp chất.

• Kiểm soát điều kiện cán và rèn : Duy trì biến dạng, nhiệt độ và tốc độ làm nguội đồng đều để ngăn ngừa hiện tượng dải cấu trúc vi mô.

• Thực hiện Kiểm tra tại chỗ : Sử dụng phương pháp siêu âm hoặc chụp X-quang trong quá trình sản xuất để phát hiện sớm các dấu hiệu phân lớp.

• Quản lý ứng suất dư : Áp dụng phương pháp làm mát có kiểm soát và xử lý giảm ứng suất để giảm ứng suất bên trong thúc đẩy quá trình phân lớp.

Phương pháp thiết kế vật liệu

Các chiến lược thiết kế bao gồm:

• Điều chỉnh hợp kim : Giảm hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho, thêm các nguyên tố như canxi hoặc đất hiếm để thay đổi hành vi tạp chất.

• Kỹ thuật vi cấu trúc : Thúc đẩy các vi cấu trúc đồng nhất thông qua quá trình xử lý nhiệt cơ học có kiểm soát.

• Tối ưu hóa xử lý nhiệt : Áp dụng phương pháp ủ hoặc chuẩn hóa thích hợp để hòa tan các chất phân tách và tạp chất, giảm nguy cơ phân lớp.

Kỹ thuật khắc phục

Nếu phát hiện tình trạng cán màng trước khi giao hàng:

• Gia công chọn lọc : Loại bỏ lớp phủ bề mặt hoặc gần bề mặt để cải thiện tính toàn vẹn bề mặt.

• Xử lý nhiệt : Xử lý giảm ứng suất hoặc đồng nhất hóa để giảm ứng suất bên trong và sự phân tách cấu trúc vi mô.

• Loại bỏ và xử lý lại : Loại bỏ các phần có nhiều lớp và nấu chảy lại hoặc xử lý lại để sản xuất ra thép không có khuyết tật.

Tiêu chuẩn chấp nhận phải được tuân thủ nghiêm ngặt, đồng thời đánh giá các sản phẩm đã khắc phục để tìm ra các khiếm khuyết còn sót lại.

Hệ thống đảm bảo chất lượng

Các biện pháp tốt nhất bao gồm:

• Kiểm soát chặt chẽ nguyên liệu thô : Xác minh độ sạch và thành phần của nguyên liệu thô trước khi chế biến.

• Giám sát quy trình : Theo dõi liên tục các thông số về nhiệt độ, biến dạng và làm mát.

• Kiểm tra và thử nghiệm thường xuyên : Kiểm tra siêu âm, chụp X-quang và kiểm tra trực quan thường xuyên ở các giai đoạn sản xuất khác nhau.

• Tài liệu và khả năng truy xuất : Duy trì hồ sơ chi tiết về các thông số quy trình, kết quả kiểm tra và hành động khắc phục.

Việc triển khai hệ thống quản lý chất lượng toàn diện sẽ đảm bảo phát hiện sớm và ngăn ngừa tình trạng cán màng.

Ý nghĩa công nghiệp và các nghiên cứu điển hình

Tác động kinh tế

Các lỗi cán màng dẫn đến tăng tỷ lệ phế liệu, chi phí tái chế và các khiếu nại bảo hành tiềm ẩn. Các tác động về chi phí bao gồm:

• Sự chậm trễ trong sản xuất : Việc loại bỏ hoặc xử lý lại gây ra thời gian chết và giảm năng suất.

• Chất thải vật liệu : Phế liệu và vật liệu nấu chảy lại làm tăng chi phí nguyên liệu thô.

• Rủi ro trách nhiệm pháp lý : Việc không sử dụng được do các điểm yếu liên quan đến lớp phủ có thể dẫn đến việc sửa chữa tốn kém hoặc trách nhiệm pháp lý.

• Tổn hại danh tiếng : Các vấn đề liên tục về chất lượng làm giảm lòng tin của khách hàng và khả năng cạnh tranh trên thị trường.

Các ngành công nghiệp bị ảnh hưởng nhiều nhất

• Thép kết cấu : Quan trọng đối với sự an toàn; việc cán mỏng có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng khi chịu tải.

• Sản xuất bình chịu áp suất và nồi hơi : Việc ép nhiều lớp bên trong có thể dẫn đến rò rỉ hoặc vỡ, gây nguy hiểm cho an toàn.

• Kết cấu đường ống : Việc ép nhiều lớp làm giảm độ dẻo và tuổi thọ chịu mỏi, gây nguy cơ rò rỉ hoặc hỏng hóc.

• Ô tô và hàng không vũ trụ : Các yêu cầu về hiệu suất cao đòi hỏi thép không có khuyết tật; việc cán mỏng làm giảm độ bền và độ tin cậy.

Các lĩnh vực này ưu tiên kiểm tra nghiêm ngặt và tiêu chuẩn chấp nhận chặt chẽ để giảm thiểu rủi ro.

Ví dụ về nghiên cứu tình huống

Một trường hợp đáng chú ý liên quan đến một nhà máy thép sản xuất các tấm kết cấu lớn, trong đó thử nghiệm siêu âm cho thấy lớp phủ bên trong. Phân tích nguyên nhân gốc rễ xác định sự phân tách trong quá trình đúc do khử oxy không đủ. Các hành động khắc phục bao gồm tinh chỉnh quy trình đúc, cải thiện các hoạt động khử oxy và triển khai kiểm tra siêu âm trong dây chuyền. Sau khi triển khai, tỷ lệ lỗi giảm đáng kể và độ tin cậy của sản phẩm được cải thiện.

Một trường hợp khác liên quan đến nhà cung cấp thép đường ống, nơi kiểm tra bằng chụp X-quang phát hiện thấy lớp cán rộng. Cuộc điều tra cho thấy tốc độ làm mát không phù hợp trong quá trình cán gây ra hiện tượng băng cấu trúc vi mô. Giải pháp bao gồm điều chỉnh quy trình để đảm bảo làm mát đồng đều và đồng nhất cấu trúc vi mô, dẫn đến giảm các khuyết tật cán.

Bài học kinh nghiệm

Kinh nghiệm lịch sử nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát chất lượng nguyên liệu thô, tối ưu hóa các thông số chế biến và sử dụng các phương pháp thử nghiệm không phá hủy tiên tiến. Các tiêu chuẩn và kỹ thuật kiểm tra đang phát triển đã nâng cao khả năng phát hiện khuyết tật, giảm tỷ lệ cán mỏng.

Các biện pháp tốt nhất bao gồm tích hợp kiểm soát chất lượng ngay từ đầu quá trình sản xuất, thúc đẩy sự hợp tác giữa các nhà luyện kim, kỹ sư quy trình và thanh tra viên, đồng thời duy trì tài liệu chặt chẽ để truy xuất nguồn gốc và cải tiến liên tục.

Các điều khoản và tiêu chuẩn liên quan

Các lỗi hoặc thử nghiệm liên quan

• Tạo dải tạp chất : Tương tự như quá trình cán mỏng nhưng liên quan cụ thể đến các tạp chất không phải kim loại được sắp xếp dọc theo các dải cấu trúc vi mô.

• Lỗ rỗng và vết nứt nhỏ : Các khuyết tật nhỏ bên trong có thể kết hợp hoặc lan rộng dưới ứng suất, thường liên quan đến quá trình phân lớp.

• Sự phân tách : Sự không đồng nhất về cấu trúc vi mô hoặc thành phần có thể dẫn đến sự hình thành lớp.

• Hàm lượng tạp chất : Lượng và sự phân bố của các tạp chất phi kim loại, ảnh hưởng đến khả năng tạo lớp.

Các phương pháp thử nghiệm bổ sung bao gồm kính hiển vi quang học để phân tích cấu trúc vi mô và phân tích hóa học để xác định tạp chất.

Tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật chính

• ASTM A802 : Hướng dẫn tiêu chuẩn cho sản phẩm đúc thép—Tạp chất và sự phân tách.

• ASTM E1444/E1444M : Tiêu chuẩn thực hành cho thử nghiệm siêu âm.

• ASTM E709 : Hướng dẫn tiêu chuẩn về thử nghiệm hạt từ tính.

• ISO 4967 : Thép—Xác định tạp chất phi kim loại.

• EN 10204 : Sản phẩm kim loại—Các loại tài liệu kiểm tra.

Tiêu chuẩn khu vực có thể khác nhau, nhưng tiêu chuẩn quốc tế nhấn mạnh vào thử nghiệm không phá hủy và kiểm soát cấu trúc vi mô.

Công nghệ mới nổi

Những tiến bộ bao gồm:

• Kiểm tra siêu âm mảng pha (PAUT) : Cải thiện đặc tính khuyết tật và hình ảnh.

• Chụp cắt lớp vi tính (CT) : Chụp ảnh 3D để phân tích chi tiết các khiếm khuyết bên trong.

• Hệ thống kiểm tra tự động : Tích hợp robot và AI để phát hiện lỗi theo thời gian thực.

• Kỹ thuật xác định đặc tính cấu trúc vi mô : Khúc xạ tán xạ điện tử (EBSD) và quang phổ tiên tiến để hiểu hành vi phân tách và bao hàm.

Những phát triển trong tương lai nhằm mục đích cải thiện độ nhạy phát hiện, giảm thời gian kiểm tra và cho phép mô hình hóa dự đoán quá trình hình thành lớp phủ, góp phần tạo ra quy trình sản xuất thông minh hơn.

---

Bài viết toàn diện này cung cấp hiểu biết chi tiết về quá trình cán màng trong ngành thép, bao gồm các khía cạnh cơ bản, phương pháp phát hiện, tác động, nguyên nhân, chiến lược phòng ngừa và tính liên quan trong ngành, đảm bảo tính rõ ràng và độ chính xác về mặt kỹ thuật cho các chuyên gia và nhà nghiên cứu.