一種方坯中心宏觀偏析的定量評(píng)價(jià)方法
【專利摘要】一種方坯中心宏觀偏析的定量評(píng)價(jià)方法，屬于冶金分析技術(shù)領(lǐng)域。包括通過(guò)熱酸浸蝕方法找出鑄坯的凝固物理中心；采用鉆削取5個(gè)點(diǎn)的樣，3～5g/每點(diǎn)，測(cè)量不同位置處溶質(zhì)元素濃度，作為宏觀偏析的評(píng)價(jià)依據(jù)；根據(jù)不同樣品的偏析數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)分析手段評(píng)價(jià)中心偏析平均值以及標(biāo)準(zhǔn)差，反映鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制水平以及控制穩(wěn)定性。優(yōu)點(diǎn)在于，能夠準(zhǔn)確找到鑄坯實(shí)際凝固物理中心，避免因取樣位置因素導(dǎo)致的鑄坯中心偏析分析結(jié)果偏差，為質(zhì)量監(jiān)測(cè)或工藝的改進(jìn)提供準(zhǔn)確參考。
【專利說(shuō)明】
一種方坯中心宏觀偏析的定量評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于冶金分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種方坯中心宏觀偏析的定量評(píng)價(jià)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于鋼水選分結(jié)晶和枝晶凝固特性，鑄坯在最后凝固的中心線區(qū)域?qū)⒁蛉苜|(zhì)積聚 和鋼水流動(dòng)補(bǔ)縮困難不可避免地產(chǎn)生中心偏析缺陷。
[0003] 評(píng)價(jià)鑄還中心宏觀偏析的控制水平的方法分為定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)，定性評(píng)價(jià)主 要通過(guò)低倍組織及缺陷檢驗(yàn)，目前多采用熱酸浸蝕法、冷酸腐蝕法或電解腐蝕法進(jìn)行鑄坯 低倍質(zhì)量的定性評(píng)價(jià)。該定性評(píng)價(jià)方法受檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)人員主觀判斷因素的影響，其評(píng)價(jià) 結(jié)果較為粗略，僅可作為鑄坯缺陷或者生產(chǎn)穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)手段，無(wú)法提供準(zhǔn)確的中心宏觀 偏析評(píng)價(jià)，不能為連鑄工藝或乳材質(zhì)量的提高提供準(zhǔn)確參考。
[0004] 定量評(píng)價(jià)包括鉆削化學(xué)分析、原位分析、電子探針等手段。其中，原位分析、電子探 針手段目前越來(lái)越多的應(yīng)用到連鑄坯偏析的評(píng)價(jià)中，然后受到檢測(cè)成本，時(shí)效性以及檢測(cè) 準(zhǔn)確性的影響，進(jìn)一步的推廣應(yīng)用受到一定限制。
[0005] 鉆削化學(xué)分析的應(yīng)用較為成熟，其優(yōu)點(diǎn)在于檢測(cè)準(zhǔn)確性高、成本較低，然而也存在 一定的問(wèn)題，比如取樣位置較為隨意，目前并未見(jiàn)統(tǒng)一的規(guī)定。其中，對(duì)于方坯來(lái)說(shuō)，鑄坯中 心的鉆削位置對(duì)中心宏觀偏析的評(píng)價(jià)結(jié)果尤為重要，目前多采用鑄坯的幾何中心作為鉆削 取樣點(diǎn)，并未考慮到實(shí)際凝固物理中心與幾何中心不一致的情況。
[0006] 在理想的冷卻工藝條件下，鑄坯的幾何中心應(yīng)與實(shí)際凝固的物理中心應(yīng)是一致 的。然后，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，受到噴嘴堵塞、噴淋架變形、冷卻工藝設(shè)置不合理、冷卻水質(zhì)、鑄 坯脫方等因素的影響，鑄坯凝固的實(shí)際物理中心往往不可避免的與幾何中心產(chǎn)生偏差。若 不考慮取樣位置的影響，勢(shì)必影響檢驗(yàn)分析結(jié)果的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種方坯中心宏觀偏析的定量評(píng)價(jià)方法，解決了目前小方 坯中心碳偏析定量檢測(cè)過(guò)程中取樣位置與實(shí)際凝固物理中心可能存在偏差，鉆削化學(xué)分析 結(jié)果可能不準(zhǔn)的問(wèn)題。方坯斷面包括小方坯及大方坯。
[0008] -種方坯中心宏觀偏析的定量評(píng)價(jià)方法，具體步驟及參數(shù)如下：
[0009] 1)通過(guò)熱酸浸蝕方法找出鑄坯的凝固物理中心，即橫截面內(nèi)最后凝固的具體位 置。首先將鑄坯加工成10~20mm厚低倍試樣，采用體積比1:1工業(yè)鹽酸水溶液進(jìn)行浸蝕試 驗(yàn)，鹽酸水溶液溫度需加熱至60~80 °C，浸蝕時(shí)間15~30min，然后用水沖凈吹干。即可得到 鑄坯的低倍組織情況，找到鑄坯橫截面的凝固物理中心，即鑄坯橫截面上最后凝固位置。
[0010] 2)在鑄坯橫截面上進(jìn)行鉆削取樣，3~5g/每點(diǎn)，共5個(gè)取樣點(diǎn)，取樣具體位置分別 為第1點(diǎn)在鑄坯橫截面其中一條對(duì)角線內(nèi)弧側(cè)1/4處、第2點(diǎn)在鑄坯厚度方向?qū)ΨQ線內(nèi)弧側(cè) 1/4處，第3點(diǎn)在鑄坯凝固物理中心，第4點(diǎn)在鑄坯厚度方向?qū)ΨQ線內(nèi)弧側(cè)1/4處，第5點(diǎn)在與 第一點(diǎn)同一對(duì)角線外弧側(cè)1/4處。采用紅外碳硫分析儀測(cè)量不同位置處溶質(zhì)元素濃度，每點(diǎn) 檢測(cè)3次，取平均值，分別為. 觀偏析的評(píng)價(jià)依據(jù)，其中i為鋼中溶質(zhì)元素，j為鑄坯低倍試樣塊數(shù)。為保證分析準(zhǔn)確性并減 小更換鉆頭次數(shù)，采用Φ 5mm鉆頭心進(jìn)行鉆削取樣，取樣過(guò)程中為避免表面氧化腐蝕層對(duì)分 析結(jié)果影響，先鉆取鑄坯表面氧化腐蝕層1~2mm去除，取樣位置需出現(xiàn)基體金屬色，并清理 干凈后再進(jìn)一步鉆取分析樣品。
[0011] 3)根據(jù)不同樣品的偏析數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)分析手段評(píng)價(jià)中心偏析平均值以及標(biāo)準(zhǔn) 差，反映鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制水平以及控制穩(wěn)定性。低倍試樣中心宏觀偏析指數(shù)的計(jì)算具體 公式為：
[0013] 其中，.4 恍r 效e , C%?. 3 ? C徹拍 點(diǎn)i元素平均值。
[0014] 根據(jù)同一爐次或同一流次鑄坯的不同低倍試樣的中心偏析指數(shù)，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分 析軟件minitab. exe，得到其鑄還中心宏觀偏析指數(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差。
[0017] 其中，????·即為分析樣品的中心偏析指數(shù)平均值，體現(xiàn)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制平均水 平;〇CSI為分析樣品的中心偏析指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差，體現(xiàn)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制穩(wěn)定性。
[0018] 得到上述中心偏析指數(shù)平均值及標(biāo)準(zhǔn)差后即可作為指標(biāo)衡量不同工藝下鑄坯內(nèi) 部質(zhì)量控制水平的高低。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:綜合利用鑄坯低倍分析及鉆削化學(xué)分析，能夠準(zhǔn)確找到鑄坯 實(shí)際凝固物理中心，避免因取樣位置因素導(dǎo)致的鑄坯中心偏析分析結(jié)果偏差，為鑄坯質(zhì)量 的監(jiān)測(cè)或工藝的改進(jìn)提供準(zhǔn)確的參考。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為方坯凝固物理中心與幾何中心示意圖。
[0021 ]圖2為方坯鉆削取樣位置示意圖。
[0022]圖3為物理中心與幾何中心檢測(cè)碳含量對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]利用本發(fā)明專利提供的方坯中心宏觀偏析的定量評(píng)價(jià)方法，對(duì)斷面尺寸為160mm X 160mm的小方還SWRH82B鑄還內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并與幾何中心檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比， 具體鑄機(jī)主要基本參數(shù)及連鑄工藝參數(shù)如表1所示：
[0024] 表1鑄機(jī)基本工藝參數(shù)及連鑄工藝
[0026]具體步驟及參數(shù)如下：
[0027] 1)通過(guò)熱酸浸蝕方法找出鑄坯的凝固物理中心，即橫截面內(nèi)最后凝固的具體位 置。首先將鑄坯加工成15mm厚低倍試樣，采用體積比1:1工業(yè)鹽酸水溶液進(jìn)行浸蝕試驗(yàn)，鹽 酸水溶液溫度需加熱至70°C，浸蝕時(shí)間20min，然后用水沖凈吹干。即可得到鑄坯的低倍組 織情況，找到鑄坯橫截面的凝固物理中心，即鑄坯橫截面上最后凝固位置。
[0028] 2)在鑄坯橫截面上進(jìn)行鉆削取樣，3.0g/每點(diǎn)，共5個(gè)取樣點(diǎn)，取樣具體位置分別為 第1點(diǎn)在鑄坯橫截面其中一條對(duì)角線內(nèi)弧側(cè)1/4處、第2點(diǎn)在鑄坯厚度方向?qū)ΨQ線內(nèi)弧側(cè)1/4 處，第3點(diǎn)在鑄坯凝固物理中心，第4點(diǎn)在鑄坯厚度方向?qū)ΨQ線內(nèi)弧側(cè)1/4處，第5點(diǎn)在與第一 點(diǎn)同一對(duì)角線外弧側(cè)1/4處。采用紅外碳硫分析儀測(cè)量不同位置處溶質(zhì)元素濃度，每點(diǎn)檢測(cè) 3次，取平均值，分別為f: V'W <:·、>"丨...;，C 析的評(píng)價(jià)依據(jù)，其中i為鋼中溶質(zhì)元素，j為鑄坯低倍試樣塊數(shù)編號(hào)，本次檢驗(yàn)共計(jì)99個(gè)低倍 試樣。為保證分析準(zhǔn)確性并減小更換鉆頭次數(shù)，采用Φ 5mm鉆頭心進(jìn)行鉆削取樣，取樣過(guò)程 中為避免表面氧化腐蝕層對(duì)分析結(jié)果影響，先鉆取鑄坯表面氧化腐蝕層1. 〇mm去除，取樣位 置需出現(xiàn)基體金屬色，并清理干凈后再進(jìn)一步鉆取分析樣品。
[0029] 3)根據(jù)不同樣品的偏析數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)分析手段評(píng)價(jià)中心偏析平均值以及標(biāo)準(zhǔn) 差，反映鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制水平以及控制穩(wěn)定性。低倍試樣中心宏觀偏析指數(shù)的計(jì)算具體 公式為：
[0031 ]其中，<4牌試仁 點(diǎn)i元素平均值。
[0032]根據(jù)同一爐次或同一流次鑄坯的不同低倍試樣的中心偏析指數(shù)，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分 析軟件minitab. exe，得到其鑄還中心宏觀偏析指數(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差。
[0035]其中，_即為分析樣品的中心偏析指數(shù)平均值，體現(xiàn)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制平均水 平;〇CSI為分析樣品的中心偏析指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差，體現(xiàn)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制穩(wěn)定性。
[0036] 如圖3所示，為幾何中心與物理中心宏觀偏析分析結(jié)果的對(duì)比圖。可見(jiàn)，物理中心 處碳元素含量比幾何中心處碳元素含量高約0.10%，這勢(shì)必對(duì)鑄坯中心宏觀偏析的準(zhǔn)確定 量分析帶來(lái)一定的影響。因此，采用本專利涉及的方法能夠很好的指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)，對(duì)鑄坯質(zhì) 量的持續(xù)改善以及降低試驗(yàn)成本具有重要意義。
[0037]對(duì)獲得的中心偏析指數(shù)，采用上述計(jì)算公式得到，在給定連鑄工藝下SWRH82B鑄坯 的中心偏析指數(shù)平均值為1.016，標(biāo)準(zhǔn)差為0.04612。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種方坯中心宏觀偏析的定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，具體步驟及參數(shù)如下： 1) 通過(guò)熱酸浸蝕方法找出鑄坯的凝固物理中心，即橫截面內(nèi)最后凝固的具體位置;首 先將鑄坯加工成10~20mm厚低倍試樣，采用體積比1:1工業(yè)鹽酸水溶液進(jìn)行浸蝕試驗(yàn)，鹽酸 水溶液溫度需加熱至60~80°C，浸蝕時(shí)間15~30min，然后用水沖凈吹干；即可得到鑄坯的 低倍組織情況，找到鑄坯橫截面的凝固物理中心，即鑄坯橫截面上最后凝固位置； 2) 在鑄坯橫截面上進(jìn)行鉆削取樣，3~5g/每點(diǎn)，共5個(gè)取樣點(diǎn)；采用紅外碳硫分析儀測(cè) 量不同位置處溶質(zhì)元素濃度，每點(diǎn)檢測(cè)3次，取平均值，分別為Γ、_.?心C ^ , ^ Φ i ^#5 Φ 'M 質(zhì)元素，j為鑄坯低倍試樣塊數(shù)； 3) 根據(jù)不同樣品的偏析數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)分析手段評(píng)價(jià)中心偏析平均值以及標(biāo)準(zhǔn)差，反 映鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制水平以及控制穩(wěn)定性;低倍試樣中心宏觀偏析指數(shù)的計(jì)算具體公式 為：其中，.4 深:??!辦(Chile?增 素平均值； 根據(jù)同一爐次或同一流次鑄坯的不同低倍試樣的中心偏析指數(shù)，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟 件minitab. exe，得到其鑄還中心宏觀偏析指數(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差：其中，^即為分析樣品的中心偏析指數(shù)平均值，體現(xiàn)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制平均水平； 〇CSI為分析樣品的中心偏析指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差，體現(xiàn)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制穩(wěn)定性;得到上述中心偏析 指數(shù)平均值及標(biāo)準(zhǔn)差后即可作為指標(biāo)衡量不同工藝下鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制水平的高低。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟2)中所述的5個(gè)點(diǎn)具體位置 分別為第1點(diǎn)在鑄坯橫截面其中一條對(duì)角線內(nèi)弧側(cè)1/4處、第2點(diǎn)在鑄坯厚度方向?qū)ΨQ線內(nèi) 弧側(cè)1/4處，第3點(diǎn)在鑄坯凝固物理中心，第4點(diǎn)在鑄坯厚度方向?qū)ΨQ線內(nèi)弧側(cè)1/4處，第5點(diǎn) 在與第一點(diǎn)同一對(duì)角線外弧側(cè)1/4處。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟2)中為保證分析準(zhǔn)確性并減 小更換鉆頭次數(shù)，采用Φ 5mm鉆頭心進(jìn)行鉆削取樣，取樣過(guò)程中為避免表面氧化腐蝕層對(duì)分 析結(jié)果影響，先鉆取鑄坯表面氧化腐蝕層1~2mm去除，取樣位置需出現(xiàn)基體金屬色，并清理 干凈后再進(jìn)一步鉆取分析樣品。
【文檔編號(hào)】G01N33/20GK106018728SQ201610340722
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】劉珂, 孫齊松, 丁寧, 周德, 孔祥濤, 王暢, 江金東, 李正松
【申請(qǐng)人】首鋼總公司