海綿面

海綿面(Sponge surface)又稱氣泡暴露。是指沸騰鋼鋼錠由於堅殼帶過薄或有氣溝致使蜂窩氣泡或皮下氣泡在均熱爐加熱過程中暴露和氧化，造成鋼坯表而呈鱗狀的一種缺陷。它是鋼坯上暴露出的沸騰鋼鋼錠缺陷。其產生根源是沸騰鋼脫氧過度，模內沸騰不強，致使堅殼帶過薄所致。

基本介紹

• 中文名：海綿面
• 外文名：Sponge surface
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉
• 範圍：能源
• 別稱：氣泡暴露

簡介

海綿面(Sponge surface)又稱氣泡暴露。是指沸騰鋼鋼錠由於堅殼帶過薄或有氣溝致使蜂窩氣泡或皮下氣泡在均熱爐加熱過程中暴露和氧化，造成鋼坯表而呈鱗狀的一種缺陷。它是鋼坯上暴露出的沸騰鋼鋼錠缺陷。其產生根源是沸騰鋼脫氧過度，模內沸騰不強，致使堅殼帶過薄所致。此外，注溫過高或鋼校模壁溫度過高，以及沸騰鋼含錳量過高時，也都容易造成氣泡暴露廢品，嚴格控制澆注工藝，及時調節鋼水氧化性，促進模內鋼水良好沸騰，可以明顯減少這類缺陷。

產生氣泡暴露的機理

低碳佛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。具有良好氧化性的鋼水，在澆注過程中沸騰強烈，形成了鋼水在模內的對流循環運動。這種對流循環使生長著的堅殼帶受到沖刷，帶走了不斷產生著的氣泡和富集的雜質，因此堅殼帶就緻密、純潔，就具有一定的厚度。良好的對流循環，排除了大量的氣泡，模內鋼水的過剩氣體量就少，注後上漲就適度。

若鋼水的氧化性弱，澆注過程中無明顯的對流循環，氣泡排出量少，堅殼帶的生成過程缺乏金屬回流的沖刷作用，鋼錠的堅殼帶就薄，蜂窩氣泡就靠近表面，注錠上漲就嚴重。

氧化性過強的鋼水，在澆注過程中，模內的鋼水沸騰極強，鋼水在模內的對流循環區變窄，甚至無對流循環。

這種沸騰極強的鋼錠，雖然由於排氣量多，堅殼帶厚，但堅殼帶不緻密，不純潔，在堅殼帶記憶體在針狀氣泡或氣溝，嚴重者可造成蜂窩氣泡外露。

這種蜂窩氣泡靠近表面或堅殼帶內有針狀氣泡的鋼錠，在正常的均熱過程中，氣泡內表面就會被氧化，軋後不能被焊合，從而造成鋼坯表面的氣泡暴露。

鋼錠在均熱爐內加熱溫度愈高，加熱時間愈長，堅殼帶的燒損就愈多，特別是在高溫下長時間待軋，堅殼帶的燒損就更厲害，這是因為當溫度高於850℃時，氧化鐵皮即形成較快，當溫度達1200℃以上時，氧化鐵皮的生成速度則急劇加快。同時，在高溫下待軋會造成鋼錠的過燒和燒壞。特別不應該將鋼錠加熱到1390℃以上，這將導致奧氏體的同素異晶轉變。這種同素異晶轉變，約伴有1%的體積膨脹，這對鋼錠的堅殼帶也是一個破損性因素。

裝錠時坑溫過高或對錠溫在600℃以下的鋼錠加熱速度過快，都會造成鋼錠內部過大的熱應力，從而導致鋼錠堅殼帶的破裂，蜂窩氣泡內表面被氧化。可見，不正常的均熱操作，使本來具有足夠厚度的堅殼帶被破壞，也會促成鋼坯表面的氣泡暴露。

生產實踐還證實，軋制過程中頭道壓下量過大或多道次的單面軋制，導致非受壓面鋼錠內氣泡尚未焊合前，堅殼帶就被過大的寬展變形所撕裂，這就使鋼坯出現了氣泡廢品。

沸騰鋼坯氣飽廢品產生的機理，主要是堅殼帶內蜂窩氣抱的內表面被氧化，經軋制不能被焊合所致。造成這一缺陷的先天因素是注成鋼錠的堅殼帶不夠厚或有針狀氣孔，外部因素則是不適當的均熱和軋制工藝。對當前用瓶口式錠模生產的大扁鋼錠來講，堅殼帶的減薄，加之不適當的均熱和軋制工藝的複合作用，這就是造成初軋鋼坯出現大量氣泡廢品的全部原因。

鋼水的氧化度與氣泡暴露的關係

氧是一種表面活性物質，在過氧化的鋼液中，大量的氧原子被吸附在CO氣泡的界面上，從而阻礙了碳向CO氣泡內擴散，阻礙了〔C〕·〔O〕反應，使新的CO氣泡不能生成，原有的也不能再長大，因此，模內鋼水的沸騰就受到了限制。這就是低碳高溫鋼水在澆注過程中沸騰弱的原因。

生產統計表明高溫過氧化或過脫氧，是造成鋼坯表面氣泡廢品的主要原因。

對普碳鋼來說，一定含碳量的鋼種，其出鋼溫度、鋼液中錳的相對濃度以及殘餘矽含量，是決定鋼液氧化度的基本因素。實踐證明溫度是起決定性作用的。降低鋼水的澆注溫度對減少鋼坯氣泡廢品是可以立見成效的。

鋼錠的澆注速度與鋼坯氣泡暴露的關係

澆注速度太快和高溫快注都是造成大量氣泡廢品的原因。研究結果認為澆注過程中放出的氣體量與模子注滿鋼液的時間成正比。因此，對於同一脫氧度的鋼水來說，過快的澆注速度會使模內鋼水的沸騰減弱。

均熱燒鋼質量與鋼坯氣泡暴露的關係

在廢品歸戶和原因分析中，經常遇到這樣兩個問題：

①出現大量氣泡廢品的爐罐號，其冶煉和澆注操作都是良好的；

②同爐同罐的鋼錠，同時裝入兩個均熱坑內，其軋後鋼坯的表面質量截然兩樣。

燒鋼質量的優劣，對鋼壞氣泡暴露的影響是嚴重存在的。燒鋼溫度對普碳亞共析鋼來說，是根據鐵一碳平衡圖確定的。這一溫度據有關資料推薦的最佳值為：1288-1320℃，為縮短均熱時間，提高生產能力，可將上限溫度提高10-30℃，這樣，此類鋼的均熱溫度可為1320-1345℃。因均熱能力滿足不了軋機的需要，規程對該類鋼的最高加熱溫度規定為1390℃，實際生產多有高於1400℃的，甚至出現嚴重燒化現象。

總結

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泡尚未焊合之前被撕裂。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。