1. نقص تخلخل در کویلهای نورد سرد{{1} از کجا منشأ میگیرد؟
نقصهای تخلخل در کلافهای نورد سرد{0} تقریباً بهطور کامل از دال ریختهگری پیوسته بالادست به ارث رسیدهاند، که از حفرههای ایجاد شده توسط گازهای درون فولاد جامد شده در طول فولادسازی و ریختهگری پیوسته ناشی میشود. آنها را می توان به طور عمده به دو دسته طبقه بندی کرد:
حباب های زیر جلدی: منافذ ریز پنهان در زیر سطح دال. این منبع اصلی نقص سطح در ورق های نورد سرد-است.
سوراخها/منافذ: حتی منافذ یا منافذ کوچکتر که در داخل دال قرار دارند.
بر اساس منشأ آنها، این منافذ را می توان بیشتر به حباب های آرگون و منافذ واکنش (مانند حباب های CO) و غیره طبقه بندی کرد.
2. چگونه حباب های آرگون در طی ریخته گری مداوم تشکیل می شوند و در نهایت منجر به نقص در نورد سرد می شوند؟
تولید حباب: در طی ریختهگری مداوم، گاز آرگون معمولاً از طریق دریچهها یا نازل بالایی به داخل دمیده میشود تا از گرفتگی نازل ورودی غوطهور جلوگیری شود. تحت جریان متلاطم فولاد مذاب، این گاز آرگون به حباب های ریز شکسته می شود.
حباب حباب: بیشتر حباب های آرگون به سطح می آیند و توسط سرباره محافظ جذب می شوند. با این حال، اگر سرعت جریان آرگون ناپایدار باشد یا میدان جریان به درستی کنترل نشود، برخی از حبابهای آرگون با جریان فولاد مذاب به عمق کریستالایزر نفوذ میکنند و توسط پوسته بیلت انجماد گرفته میشوند و منافذ زیرپوستی را تشکیل میدهند.
Rolling Evolution: این منافذ زیر پوستی در هنگام نورد سرد و گرم کشیده و صاف می شوند. اگر دیوارههای منافذ در حین نورد به درستی جوش نخورند، در طول پردازش بعدی ترک میخورند یا منبسط میشوند و در نهایت عیوب پوسته شدن، پوسته شدن یا نقطهای-در سطح ورق سرد-نوردیده میشوند.
3-علاوه بر حباب های آرگون، چه عوامل متالورژیکی دیگری می تواند باعث ایجاد تخلخل شود؟
اکسید زدایی ضعیف: هنگامی که محتوای اکسیژن در فولاد مذاب خیلی زیاد است، یا زمانی که اکسیدکنندههای کافی (مانند آلومینیوم یا سیلیکون) به آن اضافه نمیشود، واکنش کربن{0}}اکسیژن در طول انجماد رخ میدهد و گاز مونوکسید کربن (CO) تولید میکند. اگر فولاد مذاب ویسکوزیته بالایی داشته باشد یا خیلی سریع جامد شود، گاز CO نمی تواند بالا بیاید و خارج شود، در داخل شمش به دام افتاده و منافذ ایجاد می کند.
فوق اشباع شدن گاز: اگر محتوای هیدروژن، نیتروژن یا سایر گازهای محلول در فولاد مذاب خیلی زیاد باشد، در طی انجماد به دلیل افت ناگهانی حلالیت، رسوب می کنند و به طور بالقوه تجمع می یابند و منافذ تشکیل می دهند.
خشک شدن ضعیف نازل ها یا سرباره محافظ: اگر سرباره محافظ یا مواد نازل مورد استفاده در ریخته گری مداوم حاوی رطوبت باشد، در تماس با فولاد مذاب در دماهای بالا بخار آب ایجاد می کند و فوراً حباب هایی را تشکیل می دهد که سپس در داخل فولاد به دام می افتد.
مطالعات نشان میدهد که ذرات اکسید گاهی اوقات این حبابها را همراهی میکنند، و حتی ممکن است در طی ترشیکردن بعدی حذف شوند و تنها منافذ ساده باقی بمانند.
4. چگونه نقص تخلخل در طول فرآیند نورد تکامل می یابد؟ آنها در نهایت چه شکلی در سیم پیچ سرد-نوردیده می شوند؟
حالت اولیه: در دال های ریخته گری پیوسته، منافذ کروی یا بیضی شکل هستند که اندازه آنها از میکروسکوپی تا قابل رویت با چشم غیرمسلح متغیر است، در زیر سطح یا داخل توزیع شده است.
مرحله نورد داغ: در دمای بالا و فشار غلتشی بسیار زیاد، منافذ صاف و کشیده می شوند و در امتداد جهت نورد امتداد می یابند. اگر سطوح منافذ بتوانند تماس خوبی برقرار کنند و در دمای بالا به هم جوش بخورند، ممکن است نقص ناپدید شود. اگر جوشکاری ضعیف باشد، ریز-لایه لایه شدن یا ناپیوستگی ایجاد می شود.
مرحله نورد سرد و بازپخت:
تشکیل رسوب: منافذ زیرسطحی جوش نخورده در طول نازک شدن نورد سرد بر روی سطح یا نزدیک آن قرار می گیرند و برآمدگی هایی مانند زبانه- (یعنی پوسته های سنگین) ایجاد می کنند.
تشکیل فضای خالی: منافذ شدید یا خوشه های حباب، زمانی که به ابعاد بسیار نازک نورد می شوند، نمی توانند به طور کامل توسط فلز پوشانده شوند، در نهایت پاره می شوند و سوراخ هایی ایجاد می کنند.
تشکیل تاول: گاز محبوس شده در داخل نوار در طول گرمایش بازپخت منبسط می شود و باعث برآمدگی موضعی در سطح می شود.
شکل نهایی: در محصولات نورد سرد، نقصهای تخلخل معمولاً به صورت نقطهای-نوار یا نواری-مثل لایهبرداری، سوراخهای کوچک خوشهای منفرد یا چندگانه و لایهبرداری متناوب ظاهر میشوند.
5. چگونه می توانیم عیوب ناشی از منافذ را در هر دو سطح ماکروسکوپی و میکروسکوپی شناسایی کنیم؟
ویژگی های شناسایی ماکروسکوپی:
محل توزیع: عیوب ناشی از حباب های آرگون اغلب در لبه های نوار (20-50 میلی متر از لبه) توزیع می شود، زیرا لبه ها جایی هستند که حباب ها به راحتی به دام می افتند. عیوب ناشی از منافذ واکنش داخلی می تواند در هر مکانی در عرض نوار ظاهر شود.
مورفولوژی نقص:
حفرهای-مثل لایهبرداری: به صورت نقطههای برجستهای کوچک و بدون درجات آشکار در اطراف آنها ظاهر میشود. رایج در فولاد-کربن بالا یا فولاد کششی عمیق-.
سوراخ کوچک منفرد: یک سوراخ کوچک جدا شده روی ورق نازک ظاهر می شود. ناحیه اطراف سوراخ صاف و بدون هیچ نشانه ای از انتشار ترک است.
تایید میکروسکوپی:
تجزیه و تحلیل متالوگرافی: یک مقطع-از محل نقص، زمین و مشاهده میشود. لایه برداری ناشی از حباب ها اغلب حفره ها یا لایه لایه شدنی را نشان می دهد که در امتداد جهت غلتش در زیر امتداد یافته اند، بدون اینکه{2}}هیچ ادغام غیر فلزی آشکاری در ماتریکس اطراف وجود داشته باشد.
تجزیه و تحلیل میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیفسنجی پراکنده انرژی (EDS):
با باز کردن پوست لایه بردار یا مشاهده دیواره داخلی منافذ، تشخیص آرگون (Ar) مستقیماً ثابت می کند که نقص از حباب های آرگون منشاء می گیرد (اگرچه ممکن است آرگون قبلاً متلاشی شده باشد و تشخیص را دشوار می کند).
معمولاً مقادیر کمی از ذرات اکسید (مانند FeO، MnO، SiO2، و غیره) شناسایی میشوند، که نشان میدهد منافذ در دمای بالا تحت اکسیداسیون دیواره داخلی قرار میگیرند.
اگر مقدار زیادی از اجزای حفاظتی سرباره مانند کلسیم، سدیم و پتاسیم شناسایی شود، نشان میدهد که این نقص بیشتر از حبابهای ساده ناشی از به دام افتادن سرباره است.
معیار کلیدی: اگر مقدار زیادی از آخال های ماکروسکوپی در محل نقص یافت نشد، اما مورفولوژی با ویژگی های "لایه بندی، حباب دار و منافذ منفرد" مطابقت داشت و محل در لبه است یا سابقه گیر افتادن آرگون در این فرآیند وجود داشت، به طور کلی می توان تشخیص داد که نقص تخلخل است.