1. Woher kommt der Porositätsfehler bei kalt-gewalzten Coils?
Porositätsfehler in kaltgewalzten Coils werden fast vollständig von der vorgelagerten Stranggussbramme übernommen und entstehen durch Hohlräume, die durch Gase im erstarrten Stahl während der Stahlherstellung und beim Strangguss entstehen. Sie lassen sich hauptsächlich in zwei Kategorien einteilen:
Subkutane Blasen: Winzige Poren, die unter der Oberfläche der Platte verborgen sind. Dies ist die Hauptursache für Oberflächenfehler bei kalt-gewalzten Blechen.
Nadellöcher/Poren: Noch kleinere Poren oder Poren innerhalb der Platte.
Basierend auf ihrer Herkunft können diese Poren weiter in Argonblasen und Reaktionsporen (z. B. CO-Blasen) usw. eingeteilt werden.
2.Wie entstehen Argonblasen beim Stranggießen und führen letztendlich zu Fehlern beim Kaltwalzen?
Blasenbildung: Beim Stranggießen wird Argongas typischerweise durch Stopfen oder die obere Düse eingeblasen, um ein Verstopfen der eingetauchten Eintrittsdüse zu verhindern. Unter der turbulenten Strömung der Stahlschmelze zerfällt dieses Argongas in winzige Bläschen.
Blasenmitnahme: Die meisten Argonblasen steigen an die Oberfläche und werden von der schützenden Schlacke absorbiert. Wenn jedoch die Argon-Strömungsgeschwindigkeit instabil ist oder das Strömungsfeld nicht richtig gesteuert wird, dringen einige Argonblasen mit dem geschmolzenen Stahlstrom tief in den Kristallisator ein und werden von der erstarrenden Knüppelhülle eingefangen und bilden subkutane Poren.
Walzentwicklung: Diese subkutanen Poren werden beim Warm- und Kaltwalzen gedehnt und abgeflacht. Wenn die Porenwände während des Walzens nicht richtig verschweißen, kommt es bei der anschließenden Verarbeitung zu Rissen oder einer Ausdehnung, wodurch schließlich Abblättern, Abblättern oder punktförmige Defekte auf der Oberfläche des kaltgewalzten Blechs entstehen.
3. Welche anderen metallurgischen Faktoren können neben Argonblasen Porosität verursachen?
Schlechte Desoxidation: Wenn der Sauerstoffgehalt in der Stahlschmelze zu hoch ist oder nicht genügend Desoxidationsmittel (wie Aluminium oder Silizium) hinzugefügt werden, kommt es während der Erstarrung zu einer Kohlenstoff-Sauerstoffreaktion, bei der Kohlenmonoxid (CO) entsteht. Wenn die Stahlschmelze eine hohe Viskosität aufweist oder zu schnell erstarrt, kann das CO-Gas nicht aufsteigen und entweichen, wodurch es im Knüppel eingeschlossen wird und Poren bildet.
Gasübersättigung: Wenn der Gehalt an gelöstem Wasserstoff, Stickstoff oder anderen Gasen in der Stahlschmelze zu hoch ist, kommt es bei der Erstarrung aufgrund eines plötzlichen Abfalls der Löslichkeit zur Ausfällung dieser Gase, die sich möglicherweise anreichern und Poren bilden.
Schlechte Trocknung von Düsen oder Schutzschlacke: Wenn die beim Stranggießen verwendete Schutzschlacke oder das Düsenmaterial Feuchtigkeit enthält, erzeugt es bei Kontakt mit der Stahlschmelze bei hohen Temperaturen Wasserdampf, der sofort Blasen bildet, die dann im Stahl eingeschlossen werden.
Studien deuten darauf hin, dass diese Blasen manchmal von Oxidpartikeln begleitet werden, die beim anschließenden Beizen sogar entfernt werden können, sodass nur einfache Poren zurückbleiben.
4.Wie entstehen Porositätsfehler während des Walzprozesses? Welche Form nehmen sie letztendlich auf dem kalt-gewalzten Coil an?
Ausgangszustand: In stranggegossenen Brammen sind die Poren kugelförmig oder ellipsoidförmig, ihre Größe reicht von mikroskopisch bis hin zu mit bloßem Auge sichtbaren Poren, die unter der Oberfläche oder im Inneren verteilt sind.
Warmwalzphase: Unter hoher Temperatur und enormem Walzdruck werden die Poren abgeflacht und verlängert und erstrecken sich entlang der Walzrichtung. Wenn die Porenoberflächen einen guten Kontakt herstellen und bei hoher Temperatur miteinander verschweißen können, kann der Defekt verschwinden; Wenn die Schweißung schlecht ist, kommt es zu Mikro-Delamination oder Diskontinuität.
Kaltwalz- und Glühphase:
Zunderbildung: Beim Kaltwalzen werden unverschweißte Poren unter der Oberfläche an oder nahe der Oberfläche freigelegt und bilden zungenartige Ausbuchtungen (d. h. starker Zunder).
Hohlraumbildung: Starke Poren oder Blasenansammlungen können, wenn sie auf sehr dünne Abmessungen gerollt werden, nicht vollständig vom Metall bedeckt werden und reißen schließlich auf, wodurch Perforationen entstehen.
Blasenbildung: Im Band eingeschlossenes Gas dehnt sich während des Glühens aus und verursacht lokale Ausbeulungen an der Oberfläche.
Endgültige Form: In kalt{0}gewalzten Produkten manifestieren sich Porositätsfehler normalerweise als punktförmiges -oder streifenförmiges-Abblättern, einzelne oder mehrere gehäufte kleine Löcher und intermittierendes Abblättern.
5.Wie können wir durch Poren verursachte Defekte sowohl auf makroskopischer als auch auf mikroskopischer Ebene identifizieren?
Makroskopische Erkennungsmerkmale:
Verteilungsort: Durch Argonblasen verursachte Defekte verteilen sich häufig an den Rändern des Streifens (20–50 mm vom Rand entfernt), da sich an den Rändern leicht Blasen festsetzen. Durch interne Reaktionsporen verursachte Defekte können an jeder Stelle der Streifenbreite auftreten.
Defektmorphologie:
Grübchenartiges Abblättern: Erscheint als kleine, erhabene Punkte ohne offensichtliche Einschlüsse um sie herum; häufig bei Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt oder Tiefziehstahl.
Einzelnes kleines Loch: Auf dem dünnen Blech erscheint ein isoliertes kleines Loch; Der Bereich um das Loch herum ist glatt und weist keine Anzeichen einer Rissausbreitung auf.
Mikroskopische Bestätigung:
Metallografische Analyse: Ein Querschnitt-wird von der Fehlerstelle ausgeschnitten, geschliffen und beobachtet. Durch Blasen verursachtes Abblättern zeigt oft Hohlräume oder Delaminationen, die sich entlang der Walzrichtung darunter erstrecken, ohne offensichtliche nicht{2}}metallische Einschlüsse in der umgebenden Matrix.
Analyse mit Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersiver Spektroskopie (EDS):
Durch Öffnen der abblätternden Haut oder Beobachten der Innenwand der Poren beweist der Nachweis von Argon (Ar) direkt, dass der Defekt von Argonblasen herrührt (obwohl das Argon möglicherweise bereits verflüchtigt ist, was den Nachweis erschwert).
Häufiger werden Spuren von Oxidpartikeln (wie FeO, MnO, SiO₂ usw.) nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass die Poren bei hohen Temperaturen einer Innenwandoxidation unterzogen wurden.
Wenn eine große Menge schützender Schlackenbestandteile wie Ca, Na und K festgestellt wird, deutet dies darauf hin, dass der Defekt eher durch Schlackeneinschlüsse als durch einfache Blasen verursacht wird.
Schlüsselkriterium: Wenn an der Defektstelle keine große Menge an makroskopischen Einschlüssen gefunden werden, die Morphologie jedoch den Merkmalen „Schichtung, Blasenbildung und Einzelporen“ entspricht und die Stelle am Rand liegt oder in der Vergangenheit Argoneinschlüsse im Prozess aufgetreten sind, kann im Allgemeinen davon ausgegangen werden, dass es sich um einen Porositätsdefekt handelt.