1. Звідки виникає дефект пористості холоднокатаних-рулонів?
Дефекти пористості холоднокатаних рулонів майже повністю успадковані від попереднього безперервнолитого сляба, що походить від пустот, утворених газами в твердій сталі під час виробництва сталі та безперервного лиття. В основному їх можна класифікувати на дві категорії:
Підшкірні бульбашки: крихітні пори, приховані під поверхнею пластини. Це основне джерело дефектів поверхні холоднокатаних-листів.
Отвори/пори: Ще менші пори або пори, розташовані в плиті.
За походженням ці пори можна далі класифікувати на бульбашки аргону та реакційні пори (наприклад, бульбашки CO) тощо.
2. Як бульбашки аргону утворюються під час безперервного лиття і в кінцевому підсумку призводять до дефектів під час холодної прокатки?
Утворення бульбашок: під час безперервного лиття газ аргон зазвичай вдувається через пробки або верхнє сопло, щоб запобігти засміченню зануреного вхідного сопла. Під турбулентним потоком розплавленої сталі цей газ аргон розбивається на крихітні бульбашки.
Залучення бульбашок: більшість бульбашок аргону піднімаються на поверхню і поглинаються захисним шлаком. Однак, якщо швидкість потоку аргону нестабільна або поле потоку не контролюється належним чином, деякі бульбашки аргону проникнуть глибоко в кристалізатор разом із потоком розплавленої сталі та захопляться оболонкою заготовки, що твердне, утворюючи підшкірні пори.
Еволюція прокатки: ці підшкірні пори розтягуються та згладжуються під час гарячої та холодної прокатки. Якщо стінки пор не зварюються належним чином під час прокатки, вони тріснуть або розширяться під час подальшої обробки, зрештою утворюючи відшарування, відшарування чи точкові-подібні дефекти на поверхні холоднокатаного-листу.
3. Крім бульбашок аргону, які інші металургійні фактори можуть спричинити пористість?
Погане розкислення: коли вміст кисню в розплавленій сталі занадто високий або додається недостатня кількість розкислювачів (наприклад, алюмінію чи кремнію), під час затвердіння відбувається вуглець-киснева реакція, утворюючи газоподібний оксид вуглецю (CO). Якщо розплавлена сталь має високу в’язкість або занадто швидко твердне, газ CO не може піднятися та вийти, потрапляючи всередину заготовки та утворюючи пори.
Перенасичення газу: якщо вміст розчиненого водню, азоту чи інших газів у розплавленій сталі занадто високий, вони випадуть в осад під час затвердіння через раптове зниження розчинності, потенційно накопичуючись і утворюючи пори.
Погане висихання насадок або захисного шлаку: якщо захисний шлак або матеріал насадки, що використовується в безперервному лиття, містить вологу, вона буде генерувати водяну пару під час контакту з розплавленою сталлю при високих температурах, миттєво утворюючи бульбашки, які потім затримуються всередині сталі.
Дослідження показують, що частинки оксиду іноді супроводжують ці бульбашки і можуть навіть бути видалені під час подальшого травлення, залишаючи лише прості пори.
4.Як виникають дефекти пористості в процесі прокатки? Яку форму вони зрештою набувають на холоднокатаній рулоні?
Початковий стан: у плитах безперервного лиття пори мають сферичну або еліпсоїдну форму, розміром від мікроскопічного до видимого неозброєним оком, розподіленого під поверхнею або всередині.
Стадія гарячої прокатки: під високою температурою та величезним тиском прокатки пори сплющуються та подовжуються, розширюючись уздовж напрямку прокатки. Якщо поверхні пор можуть добре контактувати та зварюватися разом при високій температурі, дефект може зникнути; якщо зварювання погане, утвориться мікро-відшарування або розрив.
Етап холодної прокатки та відпалу:
Утворення окалини: Незварені підповерхневі пори будуть оголені на або поблизу поверхні під час тоншення холодної прокатки, утворюючи язикоподібні опуклості (тобто щільну окалину).
Утворення порожнеч: сильні пори або скупчення бульбашок, коли їх розкачують до дуже тонких розмірів, не можуть бути повністю покриті металом, зрештою розриваються, утворюючи перфорації.
Утворення пухирів: газ, що потрапив у смужку, розширюється під час нагрівання відпалу, викликаючи локалізоване здуття на поверхні.
Остаточна форма: у холоднокатаних-виробах дефекти пористості зазвичай проявляються у вигляді точкових-або смужкових-відшаровувань, одиночних або кількох групових малих отворів і періодичного відшаровування.
5. Як ми можемо ідентифікувати дефекти, викликані порами як на макроскопічному, так і на мікроскопічному рівнях?
Характеристики макроскопічної ідентифікації:
Розташування розподілу: дефекти, викликані бульбашками аргону, часто розподіляються по краях стрічки (20-50 мм від краю), оскільки на краях бульбашки легко захоплюються. Дефекти, спричинені внутрішніми реакційними порами, можуть з’явитися в будь-якому місці по ширині смуги.
Морфологія дефекту:
Пі-лущення, схоже на ямки: виглядають як маленькі підняті крапки без видимих вкраплень навколо них; поширений у високо-вуглецевій сталі або сталі-глибкого витягування.
Один малий отвір: на тонкому аркуші з’являється ізольований маленький отвір; ділянка навколо отвору гладка, без ознак поширення тріщини.
Мікроскопічне підтвердження:
Металографічний аналіз: поперечний-зріз вирізається з місця дефекту, шліфується та спостерігається. Відшарування, викликане бульбашками, часто виявляє порожнечі або розшарування, що простягаються вздовж напрямку кочення внизу, без очевидних не-металевих включень у навколишній матриці.
Аналіз за допомогою скануючої електронної мікроскопії (SEM) та енергодисперсійної спектроскопії (EDS):
Розкриваючи шкіру, що відшаровується, або спостерігаючи за внутрішньою стінкою пор, виявлення аргону (Ar) прямо доводить, що дефект походить від бульбашок аргону (хоча аргон, можливо, вже розсіявся, що ускладнює виявлення).
Частіше виявляються слідові кількості частинок оксиду (таких як FeO, MnO, SiO₂ тощо), що вказує на те, що пори зазнали окислення внутрішньої стінки при високих температурах.
Якщо виявлено велику кількість захисних компонентів шлаку, таких як Ca, Na та K, це вказує на те, що дефект, швидше за все, викликаний захопленням шлаку, ніж простими бульбашками.
Ключовий критерій: якщо на місці дефекту не виявлено великої кількості макроскопічних включень, але морфологія відповідає характеристикам «шаруватості, бульбашок і окремих пор», а розташування знаходиться на краю або є історія захоплення аргону в процесі, це, як правило, можна визначити як дефект пористості.