1. Kje izvira napaka poroznosti v hladno valjanih zvitkih?
Napake poroznosti pri hladno{0}}valjanih kolobarjih so skoraj v celoti podedovane od kontinuirno ulite plošče navzgor in izvirajo iz praznin, ki jih tvorijo plini v strjenem jeklu med proizvodnjo jekla in neprekinjenim litjem. V glavnem jih lahko razvrstimo v dve kategoriji:
Podkožni mehurčki: drobne pore, skrite pod površino plošče. To je glavni vir površinskih napak pri hladno{1}}valjanih ploščah.
Luknjice/pore: Še manjše pore ali pore znotraj plošče.
Glede na njihov izvor lahko te pore nadalje razvrstimo v mehurčke argona in reakcijske pore (kot so mehurčki CO) itd.
2. Kako med neprekinjenim litjem nastanejo mehurčki argona in na koncu povzročijo napake pri hladnem valjanju?
Ustvarjanje mehurčkov: Med neprekinjenim litjem se plin argon običajno vpihuje skozi zamaške ali zgornjo šobo, da se prepreči zamašitev potopljene vstopne šobe. Pod turbulentnim tokom staljenega jekla se ta plin argon razbije v drobne mehurčke.
Vnos mehurčkov: Večina mehurčkov argona se dvigne na površino in jih absorbira zaščitna žlindra. Če pa je pretok argona nestabilen ali polje pretoka ni pravilno nadzorovano, bodo nekateri mehurčki argona prodrli globoko v kristalizator s tokom staljenega jekla in jih bo zajela lupina gredice, ki se strjuje, in tako tvorila podkožne pore.
Evolucija valjanja: Te podkožne pore se med vročim in hladnim valjanjem raztegnejo in sploščijo. Če se stene por med valjanjem ne zvarijo pravilno, bodo med nadaljnjo obdelavo popokale ali se razširile, sčasoma pa na površini hladno{2}}valjane pločevine nastale luščenje, luščenje ali pike-podobne napake.
3. Kateri drugi metalurški dejavniki lahko poleg mehurčkov argona povzročijo poroznost?
Slaba dezoksidacija: Ko je vsebnost kisika v staljenem jeklu previsoka ali ko je dodanih premalo dezoksidantov (kot sta aluminij ali silicij), pride med strjevanjem do reakcije ogljika-kisika, pri čemer nastane plin ogljikov monoksid (CO). Če ima staljeno jeklo visoko viskoznost ali se prehitro strdi, se plin CO ne more dvigniti in uiti, se ujame v gredico in tvori pore.
Prenasičenost plina: če je vsebnost raztopljenega vodika, dušika ali drugih plinov v staljenem jeklu previsoka, se bodo med strjevanjem zaradi nenadnega padca topnosti oborili, potencialno kopičili in tvorili pore.
Slabo sušenje šob ali zaščitne žlindre: če zaščitna žlindra ali material šob, ki se uporablja pri neprekinjenem litju, vsebuje vlago, bo ob stiku s staljenim jeklom pri visokih temperaturah ustvarila vodno paro, ki bo takoj oblikovala mehurčke, ki se nato ujamejo v jeklu.
Študije kažejo, da te mehurčke včasih spremljajo delci oksida, ki se lahko celo odstranijo med kasnejšim luženjem, pri čemer ostanejo le preproste pore.
4. Kako se med postopkom valjanja razvijejo napake poroznosti? Kakšno obliko končno prevzamejo na hladno{1}}valjanem kolutu?
Začetno stanje: V kontinuirano ulitih ploščah so pore sferične ali elipsoidne, velikosti od mikroskopskih do vidnih s prostim očesom, porazdeljene pod površino ali znotraj.
Faza vročega valjanja: Pod visoko temperaturo in ogromnim pritiskom valjanja so pore sploščene in podaljšane ter se raztezajo vzdolž smeri valjanja. Če se lahko površine por dobro stikajo in zvarijo skupaj pri visoki temperaturi, lahko napaka izgine; če je varjenje slabo, pride do mikro-razslojevanja ali prekinitev.
Faza hladnega valjanja in žarjenja:
Nastajanje lusk: nezavarjene podpovršinske pore bodo izpostavljene na površini ali blizu nje med tanjšanjem pri hladnem valjanju, pri čemer bodo nastale jezikom-podobne izbokline (tj. debela luska).
Nastajanje praznin: Hude pore ali grozdi mehurčkov, ko jih zvaljamo na zelo tanke dimenzije, ne morejo biti popolnoma prekrite s kovino, sčasoma počijo in nastanejo perforacije.
Nastajanje pretisnih omotov: Plin, ujet v traku, se razširi med segrevanjem pri žarjenju in povzroči lokalno izbočenje na površini.
Končna oblika: Pri hladno{0}}valjanih izdelkih se napake poroznosti običajno kažejo kot pik{1}}ali trakasto-luščenje, enojne ali več majhnih lukenj v skupinah in občasno luščenje.
5. Kako lahko prepoznamo napake, ki jih povzročajo pore na makroskopski in mikroskopski ravni?
Značilnosti makroskopske identifikacije:
Lokacija porazdelitve: Napake, ki jih povzročajo mehurčki argona, so pogosto porazdeljene na robovih traku (20–50 mm od roba), saj so robovi tam, kjer se mehurčki zlahka ujamejo. Napake, ki jih povzročajo notranje reakcijske pore, se lahko pojavijo na kateri koli lokaciji po širini traku.
Morfologija napake:
Pi-podobno luščenje: videti je kot majhne, dvignjene pike brez očitnih vključkov okoli njih; običajno pri visoko{1}}ogljičnem jeklu ali jeklu za globok-vlečenje.
Ena majhna luknja: na tankem listu se pojavi izolirana majhna luknja; območje okoli luknje je gladko, brez znakov širjenja razpoke.
Mikroskopska potrditev:
Metalografska analiza: iz mesta napake se izreže-prerez, zbrusi in opazuje. Luščenje, ki ga povzročijo mehurčki, pogosto razkrije praznine ali delaminacijo, ki se raztezajo vzdolž smeri valjanja spodaj, brez očitnih ne{2}}kovinskih vključkov v okoliški matrici.
Analiza z vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM) in energetsko disperzijsko spektroskopijo (EDS):
Z odpiranjem luščene kože ali opazovanjem notranje stene por detekcija argona (Ar) neposredno dokaže, da napaka izvira iz argonovih mehurčkov (čeprav se je argon morda že razpršil, kar oteži detekcijo).
Pogosteje se zaznajo sledi delcev oksida (kot so FeO, MnO, SiO₂ itd.), kar kaže, da so bile pore podvržene notranji oksidaciji sten pri visokih temperaturah.
Če je zaznana velika količina zaščitnih komponent žlindre, kot so Ca, Na in K, to pomeni, da je napako bolj verjetno povzročilo ujetje žlindre kot preprosti mehurčki.
Ključno merilo: Če na mestu napake ni najdene velike količine makroskopskih vključkov, vendar je morfologija v skladu z značilnostmi "plastenja, mehurčkov in posameznih por" in je lokacija na robu ali je v procesu v preteklosti prišlo do ujetja argona, je na splošno mogoče ugotoviti, da gre za napako poroznosti.