基本介紹
- 中文名：氣泡暴露
- 外文名：skin hole of rimmed steel ingot
- 後果：鋼坯上暴露出的沸騰鋼鋼錠缺陷
- 根源：沸騰鋼脫氧過度
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研究背景
沸騰鋼是一種不完全脫氧鋼，在實際生產中採用上小下大的敞口式鋼錠模澆鑄成錠。從解剖錠看到，沸騰鋼鋼錠內部存在氣泡，特別是表皮層內的蜂窩氣泡，是沸騰鋼鋼錠內部組織的固有特徵，只是埋藏深度（即堅殼帶厚度）和存在高度（即氣泡量的多少）有所差異。因此，人們通常把沸騰鋼鋼錠的堅殼帶厚度以及注後上漲高度作為評價沸騰鋼鋼錠質量的首要條件。
低碳沸騰鋼生產的一大質量關鍵是鋼坯表面的氣泡暴露，嚴重者為氣泡廢品。
形成原因
沸騰鋼鋼錠如澆鑄操作不良或加熱不良時，會產生蜂窩氣泡暴露，簡稱氣泡暴露，這是一種十分嚴重的缺陷，往往使整塊鋼坯報廢。造成蜂窩氣泡的主要原因有：
- 上鑄沸騰鋼鋼錠，注速偏快又未加助沸劑，堅殼帶薄，特別是燒鋼不好時，軋制過程中就可能導致蜂窩氣泡暴露；
- 模內沸騰不良或沸騰過激，使模內鋼水循環，生成的堅殼帶往往不緻密，存在許多小氣泡或氣溝，有些工廠還在堅殼帶內發現雜物，堅殼帶氣泡或夾雜物存在的部位，應力比較集中，該部位可能被拉開造成蜂窩氣泡暴露；
- 鋼錠在均熱爐中加熱不良，如發生過燒，則往往將堅殼帶燒掉一厚層，使蜂窩氣泡暴露。如發生生燒則鋼錠軋制時，因塑性較差，堅殼帶也容易被拉開造成氣泡暴露。
還應指出的是，如鋼錠存在表面缺陷（如堅殼帶氣泡或氣溝、結疤等），就更容易引起側面應力集中而被拉開造成大量氣泡暴露。但一般堅殼帶氣泡（氣溝）只會造成鋼坯表面清理量大，而不至於造成氣泡暴露，只有在加熱和軋制不正常時才會發生氣泡暴露。
存在部位
部位
圖示為鋼坯轉角處和側面的氣泡暴露：
示意圖從蜂窩氣泡暴露發生的部位來看，多在鋼坯的側邊和寬面的邊而且95%發生在大扁錠和方錠軋成的板坯上，為剖析氣泡廢品產生的原因，有必要分析扁錠軋制時的受力情況。
原因
當鋼錠進入軋機時，一般是先平軋8~10道次才立軋，在平軋頭幾道次時仍可將窄面高度H視為高軋件，高軋件軋制時側面是雙鼓形，在變形區。因此，寬面受到均勻的壓應力，而窄面不在變形區，所以受力不均勻。如下圖所示，從寬面取出單元體1，從窄面雙鼓形尖部和凹處分別取出單元體2和3，分析受力狀態，則發現1是三向受壓應力，因此，寬面的蜂窩氣泡受這種壓應力焊合了。窄面的單元體2則僅受兩向應力，受軋機正應力和沿軋制方向拉應力，而單元體3則僅受一種縱向拉應力，這時由於蜂窩氣泡受拉應力的作用，加之表層金屬沿軋制方向延伸而減薄，因此，窄面氣泡很容易被拉開。因鋼在高溫下強度很低，所以側邊在縱向拉應力作用下，就很容易拉開。
受力圖至於為什麼氣泡廢品不全在側面，在寬面的邊緣也往往出現氣泡暴露，這是由於軋制過程中的翻轉，窄面的金屬轉移到寬面造成的，這就解釋了為什麼氣泡暴露總是在側面和寬面邊緣處出現。
預防措施
沸騰鋼錠堅殼帶在軋制過程中破損的機理主要是蜂窩氣泡內表面被氧化。其造成原因是由於注成鋼錠的堅殼帶薄和均熱過燒，除此而外，不合理的開坯工藝，也可以使鋼錠堅殼帶在內部氣飽尚來焊合之前被撕裂。因此，為了最大限度地減少鋼坯的氣泡廢品，在生產實踐中必須從冶煉到成坯的全過程施行控制，其中以下幾方面是主要的：
- 不出高、低溫鋼，特別要避免高溫鋼水在爐內停留時間過長；
- 要嚴格控制鋼水的氧化度，為達到此目的，要儘快把氧濃差電池法定氧工作搞上去，以準確測定鋼水的活性氧含量；
- 過快的澆注速度對鋼錠堅殼帶的形成不利。在具體操作中要貫徹“高溫慢注，低溫快注”的原則。為提高注錠場的生產能力，在降低鋼水溫度和採取強化模內沸騰措施的同時，可以實行快速澆注；
- 擴大瓶式模開口度可以改善模內鋼水的沸騰，減少鋼坯的氣泡廢品應當特別注意，瓶口模使鋼錠內部夾雜物均勻分布，從而有效地減少鋼板的“分層”廢品，因此，擴大瓶式模開口度，應受到鋼材內部質量的制約；
- 提高鋼錠的裝爐溫度，縮小鋼錠溫度與均熱坑的溫差，對減小鋼錠內部熱應力，防止堅殼帶裂紋，避免蜂 窩氣泡內表面被氧化，對減少鋼坯的氣泡廢品是有益的；
- 根要避免長時間待軋和燒硬、燒化；
- 對大扁沸騰鋼錠採用方板坯初軋機開坯時，在板坯寬度允許的條件下，首先應立軋兩道次，以保證鋼錠小面內氣飽焊合後再行寬展的工藝制度，對減少板坯因窄面的氣泡暴露而判廢是合理的。
