사각 튜브 빌렛의 층화 이유, 영향 및 예방

빌렛의 적층이란 빌렛 내부에서 압연 방향과 평행하게 금속층과 같은 층-이 분리되는 현상을 의미합니다(무봉제 사각 튜브의 경우 원형 튜브 빌렛에 해당하고, 냉간 성형 및 용접된 사각 튜브의 경우 강판 또는 스트립 빌렛에 해당). 이는 숨겨진 내부 결함입니다. 원인은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.고유한 야금학적 결함 및 후속 공정으로 인해 발생. 결국 소성변형 과정에서 거시적인 적층으로 확장됩니다.

• 비금속 집합체-포함사항: 제강 중 탈산이 불완전하고 정련 과정에서 불충분한 연취가 발생하며, 내화물의 스케일 형성이나 침식으로 인해 Al2O₃, 황화물, 칼슘-알루미네이트 등의 고-융점-경질 개재물이 용강에 남을 수 있습니다. 이러한 개재물은 가소성이 없으며 압연 중에 얇고 약한 층으로 늘어나 박리 경계면의 핵심이 됩니다.
• 인테연속 주조 빌렛의 최종 결함: 연속주조 공정 중, 후속 압연 시 완전히 용착되지 않으면 중심 기공, 수축공, 표면 기포가 남을 수 있습니다. 그것들은 층층이 쌓인 틈으로 눌려질 것입니다; 동시에, 중앙 탄소 분리 및 줄무늬 구조는 단면의 기계적 특성이 고르지 않게 될 수 있으며, 분리 영역의 결합력은 매트릭스 결합력보다 훨씬 낮아 응력 하에서 분리되기 쉽습니다.

• 일관되지 않은 가열 및 부적절한 온도:튜브 빌렛이 완전히 가열되지 않거나 단면에 걸쳐 큰 온도 차이가 있는 경우(일반적으로 "음{1}}양 표면"으로 알려짐) 금속 가소성이 고르지 않게 되고 변형 중에 층간 전단 응력이 결합 강도를 초과하여 약한 표면을 따라 분리됩니다. 가열 온도가 너무 낮으면 전체적인 가소성이 부족해지고, 피어싱/롤링 시 내부 결함이 떨어져 나가기 쉽습니다.
• 피어싱/롤링 매개변수 불일치(원활한 프로세스)):  비스듬한 롤링 피어싱 중에 롤 속도가 너무 높고 공급 각도가 너무 작으면 튜브 빌렛이 과도한 축 전단 응력을 받게 되어 내부 사소한 결함이 분리되어 축 방향을 따라 확장되어 튜브 벽에 평행한 층을 형성하게 됩니다. 과도한 단일-패스 감소와 과도한 공구 마모는 금속 흐름의 불균일성을 악화시켜 레이어링을 유발합니다.
• 냉간 굽힘 성형(용접 공정)의 응력 집중: 스트립 강철의 기존 작은 내부 층은 냉간 굽힘 성형 중 반복되는 굽힘 응력에 따라 두께 방향을 따라 확장됩니다. 성형 패스의 불합리한 분포와 과도한 단일{0}}패스 변형도 두께 방향의 전단 레이어링을 직접적으로 유발합니다.
• 유엔제어된 후-롤링 냉각: 냉각 속도가 너무 빠르면 큰 열 응력과 미세 구조 응력이 동시에 발생하여 중앙 편석 영역에 미세 균열이 형성됩니다. 부적절한 스택 냉각 및 조기 언스태킹은 응력이 완전히 해제되는 것을 방지하여 결국 거시적인 레이어링으로 발전합니다.

레이어링 결함은 은폐성(대부분 육안으로 보이지 않음)과 확장성이 특징입니다. 이는 파이프 재료의 성능을 근본적으로 약화시키고 품질 및 사용 안전에 심각한 위험을 초래합니다.

• 기계적 성질의 현저한 저하: 적층으로 인해 파이프 재료의 유효 내력벽 두께가 감소하고 적층 영역의 인장 강도가 30%~50% 감소하며 충격 인성이 10J 이하로 감소되고 가소성(신장)과 피로 저항도 동시에 감소합니다. 적층의 가장자리는 자연적인 응력 집중 지점이며 외부 힘에 의해 급속히 팽창하는 경향이 있습니다.
• 프로세스 성능 실패: 후속 냉간 굽힘, 팽창, 평탄화 및 굽힘 가공 중에 적층 부위가 직접 균열됩니다. 파이프 끝 홈에 층이 있는 경우 용접으로 인해 용접 중 불완전 융착 및 슬래그 혼입이 발생하여 직접적으로 부적격 용접 조인트가 발생합니다.
• 표준 테스트 요구 사항을 충족하지 못함: GB/T 20490 등의 표준에 따라 초음파 검사(UT)를 실시할 경우 레이어링에 명백한 결함 파동이 나타나게 되는데, 이는 부적합 판정의 핵심 내부 결함으로, 제품 다운그레이드나 폐기로 직결됩니다.

• 구조적 베어링 파손 위험: 건물 그리드 구조 및 기계적 지지대와 같은 구조적 시나리오에 사용되는 경우 정적 하중을 받는 레이어가 점차 확장되어 단면 파손으로 이어집니다. 교번하중을 받으면 피로균열이 빠르게 발생하여 갑작스러운 취성파괴가 발생하여 구조적 안전사고로 이어지게 됩니다.
• 압력-지탱 파이프라인 누출 및 파열: 유체 수송 및 압력 파이프라인에 사용되는 경우 내벽쪽으로 층이 확장되어 파이프 벽 누출이 발생합니다. 고압-조건에서는 직접 파열될 수 있습니다. 수소가 포함된 황-또는 산성 매체를 운반하는 경우 층상 틈으로 인해 수소-유발 균열(HIC) 및 틈새 부식이 발생하여 파이프 재료의 파손이 가속화됩니다.
• 내구성 및 외관저하: 부식성 매체가 적층 틈새에 들어간 후 내부에 숨겨진 부식이 발생하여 파이프 재료가 안쪽에서 바깥쪽으로 점차적으로 파괴되어 서비스 수명이 크게 단축됩니다. 층이 심하면 파이프 표면이 부풀어 오르고 크기 편차가 발생하며 아연 도금 또는 코팅 후 기포가 형성되거나 벗겨지는 현상이 발생합니다.

• 용강의 순도와 연속주조 품질을 향상시킵니다.

1. 연성 아르곤 취입 기간을 보장하고 함유물 부유 및 배출을 촉진하기 위해 LF/VD 정제 공정을 강화합니다. 칼슘 처리를 사용하여 경질 Al2O₃ 개재물을 수정하고 이를 구형의 저-융점-개재물로 변환하여 층화와 같은-시트 소스를 줄입니다.
2. 연속 주조 공정 전반에 걸쳐 금형 + 최종 전자기 교반을 사용하여 중앙 분리 및 중앙 다공성을 줄입니다. 롤 슬래그와 표면 아래 기포를 방지하기 위해 당기는 속도를 꾸준히 제어하십시오.

• 입국 시 원료를 엄격하게 검사합니다.그만큼공장: 공장에 들어오는 빌렛/플레이트의 경우 내부 층화, 개재물 및 다공성 결함을 감지하기 위해 100% 초음파 사전 검사를 수행해야 합니다.{1}} 자격이 없는 빌렛은 직접 거부되어야 합니다. 동시에 압연 중 표면 결함이 확대되는 것을 방지하기 위해 표면 균열과 흠집을 연마해야 합니다.

• 빌렛 가열 준비 표준화: 강철 유형에 따라 정확한 가열 곡선을 작성하고 가열 속도를 제어하여 균일한 열 침투를 보장합니다. 크기 차이로 인한 불균일한 가열을 방지하기 위해 동일한 사양 및 강종의 빌렛을 미리 중앙 집중식으로 계획하십시오.

• 가열 과정을 정밀하게 제어합니다. 균등화 섹션의 유지 시간을 보장하고, 허용 범위 내에서 튜브 섹션의 온도 차이를 제어하고, "이중면" 및 저온-롤링을 제거합니다. 과열로 인한 입계 결합력 감소를 피하기 위해 가열 온도의 상한을 엄격하게 제어하십시오.

• 피어싱 및 롤링 매개변수 최적화(원활한 프로세스):

1. 롤 속도를 임계 레이어링 속도 이하로 제어하고, 공급 각도를 적절하게 늘리고, 피어싱 중 축 전단 응력을 줄이고, 변형 메커니즘에서 레이어링 생성을 방지합니다.
2. 단일 패스에서 과도한 변형을 방지하기 위해 각 패스의 감소량을 합리적으로 분배합니다. 롤, 가이드 플레이트, 헤드의 마모를 정기적으로 점검하고, 마모가 한계를 초과하면 적시에 교체하여 균일한 금속 흐름을 보장합니다.

• 냉간 굽힘 및 용접 공정 최적화(용접 공정): 성형 패스를 개선하고, 단일{0}}패스 변형 각도를 줄이고, 두께 방향의 전단 응력을 줄이고, 스트립의 내부 레이어 확장을 방지합니다. 용접 융합 품질을 보장하려면 고주파 용접 전력과 압출량을 일치시키고 용접 층이 발생하지 않도록 하세요.

• 후-롤링 냉각 및 서냉 냉각 표준화: 

1. -압연 후 냉각 속도를 3~5도/s의 안정적인 속도로 제어하고, 두꺼운 벽으로 둘러싸인 빌렛의 코어에 부서지기 쉬운 베이나이트가 형성되는 것을 방지하고, 조직의 스트레스를 줄입니다.
2. 일정한-온도 적층 및 느린 냉각 구현: 두께가 50mm 이하인 경우 느린 냉각은 12시간 이상이어야 합니다. 두께가 50mm를 초과하는 경우 서냉은 24시간 이상이어야 합니다.스택의 시작 온도는 500도 이상이어야 합니다. 조기 언스택을 허용하지 마십시오. 길이와 너비가 비슷한 판은 서로 겹쳐서 보관하고, 필요한 경우 가장자리가 너무 빨리 냉각되지 않도록 단열용 석면 천으로 감싸십시오. 

• 완제품에 대한 비파괴 검사 전체-: GB/T 20490 표준을 준수하여 자동 초음파 테스트를 수행하고 파이프 벽 전체를 100% 덮고 층 결함을 정확하게 찾아냅니다. 결함이 있는 제품이 출시되는 것을 방지하려면 파이프 끝에 수동 재{2}}검사를 추가하세요.
• 열처리 및 성능 검증: 고급-등급 강철, 두꺼운- 벽으로 둘러싸인 정사각형 및 직사각형 튜브는 정규화 + 템퍼링 처리를 거쳐 잔류 응력을 제거하고 구조를 균질화하며 인성을 위한 편석을 향상시킵니다. 샘플 압력 편평화, 팽창 및 냉간 굽힘 공정 테스트를 통해 가공 부하 하에서 층상 균열이 발생하지 않는지 확인합니다.
• 결함 추적성 및 폐쇄{0}}루프 개선: 적층결함이 발견되면 결함의 형상과 분포를 토대로 제강, 주조, 압연 공정변수를 역추적하여 원인을 파악하고 조속히 공정을 조정한다. 사소한 레이어링은 결함이 있는 섹션을 제거하고 사용을 위해 다운그레이드할 수 있는 반면, 심각한 레이어링은 전체 섹션을 폐기하는 결과를 낳습니다.