一種連鑄坯宏觀偏析的評價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種連鑄坯宏觀偏析的評價(jià)方法，從連鑄坯寬度方向中心位置并貫穿連鑄坯內(nèi)外弧表面取樣坯，將樣坯沿鑄坯厚度方向切割成兩部分，并標(biāo)記內(nèi)、外?。话凑绽鋮s區(qū)域?qū)﹁T坯質(zhì)量的影響，從鑄坯表面到鑄坯中心分成結(jié)晶器質(zhì)量影響區(qū)、噴淋冷卻質(zhì)量影響區(qū)及中心質(zhì)量影響區(qū)。對所制取的試樣進(jìn)行化學(xué)成分檢驗(yàn)，將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)代入公式，得到所測元素偏析數(shù)據(jù)，最終轉(zhuǎn)換成連鑄坯從表面到中心的實(shí)測元素偏析圖、平均宏觀偏析水平圖、宏觀偏析波動指數(shù)圖及二冷區(qū)平均偏析水平趨勢圖。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)偏析度檢驗(yàn)結(jié)果的定量化，保證分析結(jié)論的客觀性，建立連鑄坯宏觀偏析度與生產(chǎn)工藝參數(shù)的直接聯(lián)系，為連鑄生產(chǎn)工藝改進(jìn)提供真實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【專利說明】
一種連鑄坯宏觀偏析的評價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于金屬組織檢驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種用于連鑄坯宏觀偏析的分析評價(jià)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 連鑄生產(chǎn)中，鑄還的偏析程度是考察鑄還質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。連鑄還偏析分布 的特性研究，對連鑄的工藝控制以及提高連鑄坯檢測效率有很好的指導(dǎo)價(jià)值。宏觀偏析的 研究中，傳統(tǒng)檢測方法有硫印、酸洗等方法，可以大概了解連鑄坯斷面上偏析的位置，通過 粗略的評級來取得偏析、疏松的信息，但這些方法只能宏觀描述偏析，不能將鑄坯偏析定量 化，對于鑄坯質(zhì)量控制指導(dǎo)有限。較為先進(jìn)的宏觀偏析檢驗(yàn)是應(yīng)用金屬原位分析儀，可以準(zhǔn) 確、直觀的分析連鑄坯上每點(diǎn)化學(xué)元素的分布情況，使用偏析度的概念表示偏析程度，將偏 析程度定量化，為連鑄工藝過程提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，但該分析技術(shù)對分析者要求較高，需要將 化學(xué)成分分析和物理組織分析有機(jī)的結(jié)合在一起，才能有針對地改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高產(chǎn)品 質(zhì)量。
[0003] 綜上所述，傳統(tǒng)的宏觀偏析評價(jià)比較粗略，難以定量化，而原位分析儀法進(jìn)行宏觀 偏析評價(jià)雖然可以定量化，但要求檢驗(yàn)者有較高的檢驗(yàn)、材料相關(guān)知識，結(jié)合檢驗(yàn)與工藝技 術(shù)來給出一定的參考，有一定的人為因素在里面，不能客觀反映出鑄坯的宏觀偏析程度，因 此，有必要研究出一種可以定量化的、客觀的宏觀偏析的評價(jià)方法來指導(dǎo)連鑄生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的旨在提供一種可以定量化的、客觀的反映出鑄坯的宏觀偏析程度， 從而為連鑄生產(chǎn)質(zhì)量控制提供真實(shí)數(shù)據(jù)的連鑄坯宏觀偏析評價(jià)方法。
[0005] 為此，本發(fā)明所采取的解決方案是：
[0006] -種連鑄坯宏觀偏析的評價(jià)方法，其特征在于，具體方法和步驟為：
[0007] (1)樣坯提?。簭倪B鑄坯寬度方向中心位置取樣坯，樣坯要貫穿連鑄坯內(nèi)外弧表 面，尺寸規(guī)格以滿足化學(xué)分析為準(zhǔn)；
[0008] (2)試樣制備：將樣坯沿鑄坯厚度方向切割成兩部分，并標(biāo)記出樣坯內(nèi)弧、外弧部 分；
[0009] (3)影響區(qū)劃分：鑄坯沿厚度方向，按照冷卻區(qū)域?qū)﹁T坯質(zhì)量的影響，從鑄坯表面 到鑄坯中心分成三個影響區(qū)，即結(jié)晶器質(zhì)量影響區(qū)、噴淋冷卻質(zhì)量影響區(qū)及中心質(zhì)量影響 區(qū)，其中：結(jié)晶器質(zhì)量影響區(qū)分為表層質(zhì)量影響區(qū)、氣隙形成前影響區(qū)和氣隙形成后影響 區(qū)；噴淋冷卻質(zhì)量影響區(qū)分為扇形一段質(zhì)量影響區(qū)、扇形二段質(zhì)量影響區(qū)、扇形三段質(zhì)量影 響區(qū)、扇形四段質(zhì)量影響區(qū)；
[0010] (4)成分檢驗(yàn)：對所制取的試樣進(jìn)行化學(xué)成分檢驗(yàn)，將樣坯從內(nèi)弧表面到鑄坯中 心分成n個化學(xué)成分檢測點(diǎn)，每個取樣點(diǎn)進(jìn)行化學(xué)成分檢測，檢測元素為C、Si、Mn、S、P及 0、N ;
[0011] (5)數(shù)據(jù)處理：將所測得的單個元素偏析數(shù)據(jù)代入以下公式：
[0019] 式中：S為偏析度；Ms為實(shí)測含量；Mp為平均含量；ASL為平均宏觀偏析水平；FSL 為宏觀偏析波動指數(shù)；Smin為最小宏觀偏析度；Smax為最大宏觀偏析度；SQN為偏析指數(shù)；
[0020] ASQN為二冷區(qū)平均偏析水平；
[0021] ASQN | mould:為鑄還結(jié)晶器區(qū)域平均偏析水平；
[0022] ASLsurf_為鑄坯表面平均偏析水平；
[0023] ASLbas#氣隙形成前平均偏析水平；
[0024] ASLMe#氣隙形成后平均偏析水平；
[0025] ASQN | spray:為鑄還水冷區(qū)域平均偏析水平；
[0026] ASQN | centerline為鑄還中心區(qū)域平均偏析水平；
[0027] ASLpASIv-ASk:鑄坯水冷區(qū)域各取樣點(diǎn)平均宏觀偏析水平；
[0028] ASLel、ASL+。、???ASLj鑄坯中心區(qū)域各取樣點(diǎn)平均宏觀偏析水平；
[0029] (6)繪制趨勢圖：將計(jì)算后所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并轉(zhuǎn)換成連鑄坯從表面到中心的 實(shí)測元素偏析趨勢圖、平均宏觀偏析水平趨勢圖、宏觀偏析波動指數(shù)趨勢圖及二冷區(qū)平均 偏析水平趨勢圖。
[0030] 本發(fā)明的有益效果為：
[0031] 1、可實(shí)現(xiàn)偏析度檢驗(yàn)結(jié)果的定量化，保證分析結(jié)論的客觀性；
[0032] 2、可建立起連鑄坯宏觀偏析度與生產(chǎn)工藝參數(shù)的直接聯(lián)系，為連鑄生產(chǎn)工藝改進(jìn) 提供真實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0033] 3、本發(fā)明評價(jià)方法簡單直觀，易于應(yīng)用，評價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【附圖說明】
[0034] 圖1是鑄坯取樣示意圖；
[0035] 圖2是鑄還偏析度取樣圖；
[0036] 圖3是鑄坯質(zhì)量影響區(qū)劃分圖；
[0037] 圖4是鑄坯從表面到中心的碳偏析趨勢圖；
[0038] 圖5是鑄坯從表面到中心平均宏觀偏析水平趨勢圖；
[0039] 圖6是鑄坯從表面到中心宏觀偏析波動指數(shù)趨勢圖；
[0040] 圖7是鑄坯從表面到中心二冷區(qū)平均偏析水平趨勢圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面以某鋼廠生產(chǎn)220 X 1680mm連鑄坯為例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0042] 由于連鑄坯存在鑄坯表面橫裂紋、鑄坯表面中心縱裂紋、電磁攪拌白亮帶等缺陷， 為給連鑄工藝改進(jìn)提供參考，利用本方法對連鑄坯進(jìn)行了碳偏析檢驗(yàn)和評價(jià)。
[0043] 1、樣坯提?。喝鐖D1所示，從連鑄坯寬度方向中心位置取樣坯，樣坯要貫穿連鑄坯 內(nèi)外弧表面，樣坯尺寸規(guī)格為：厚度100mm、寬度200mm、長度220mm。
[0044] 2、試樣制備：將樣坯沿鑄坯厚度方向切割成兩部分，（見圖2)每部分尺寸為 100 X 110 X 200mm，并標(biāo)記出樣坯內(nèi)弧、外弧部分。
[0045] 3、影響區(qū)劃分：按照圖3所示，沿鑄坯厚度方向，根據(jù)冷卻區(qū)域?qū)﹁T坯質(zhì)量的影 響，將鑄坯從表面到鑄坯中心分成三個影響區(qū)，即結(jié)晶器質(zhì)量影響區(qū)、噴淋冷卻質(zhì)量影響區(qū) 及中心質(zhì)量影響區(qū)，其中：結(jié)晶器質(zhì)量影響區(qū)分為表層質(zhì)量影響區(qū)、氣隙形成前影響區(qū)和氣 隙形成后影響區(qū)；噴淋冷卻質(zhì)量影響區(qū)分為扇形一段質(zhì)量影響區(qū)、扇形二段質(zhì)量影響區(qū)、扇 形三段質(zhì)量影響區(qū)、扇形四段質(zhì)量影響區(qū)。
[0046] 4、成分檢驗(yàn)：用金屬原位分析儀對鑄坯進(jìn)行碳偏析度檢驗(yàn)，沿鑄坯內(nèi)弧表面到鑄 坯中心每隔2_取一化學(xué)成分檢測點(diǎn)，進(jìn)行碳偏析度檢測。
[0047] 5、數(shù)據(jù)處理：將所測得的碳偏析數(shù)據(jù)代入以下公式：

[0055] 從而得到實(shí)測碳偏析數(shù)據(jù)。
[0056] 6、繪制趨勢圖：將計(jì)算后所得碳偏析數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并轉(zhuǎn)換成連鑄坯從表面到中 心的碳偏析趨勢圖（圖4)、平均宏觀偏析水平趨勢圖（圖5)、宏觀偏析波動指數(shù)趨勢圖（圖 6)及二冷區(qū)平均偏析水平趨勢圖（圖7)。
[0057] 從圖4可以看出，鑄坯內(nèi)弧表面偏析度在1. 5,鑄坯表面偏析程度受接觸面冷卻條 件和澆鑄條件的控制而不同，如過熱度、結(jié)晶器保護(hù)渣的性質(zhì)、鋼水的化學(xué)成分等，隨著凝 固的進(jìn)行，偏析度變小甚至達(dá)到負(fù)偏析，然后又達(dá)到正偏析，這是由于結(jié)晶器期氣隙形成前 后的冷卻方式不同而造成的，二冷區(qū)碳偏析度在一定范圍內(nèi)波動，影響它波動范圍的因素 有鑄坯表面冷卻條件、出結(jié)晶器的坯殼厚度等因素，矯直區(qū)域出現(xiàn)了碳偏析急劇波動，達(dá)到 1. 2左右，這可能是由于支撐輥的不對中或者夾持輥對枝晶流動的影響，最后凝固階段，枝 晶凝固完成，富集的溶質(zhì)元素釋放到中心區(qū)域，因此形成了較明顯的中心偏析。
[0058] 從以上觀察中可以看出，鑄坯從表面到中心的宏觀偏析變化受冷卻條件和操作條 件的影響比較明顯，因此可以將宏觀偏析當(dāng)做衡量連鑄工藝參數(shù)變化的一個指數(shù)，從而指 導(dǎo)改善連鑄工藝，提高鑄坯表面和內(nèi)部質(zhì)量。
[0059] 圖5是鑄坯從表面到中心平均宏觀偏析水平趨勢圖，比圖4更加直觀的顯示了幾 個比較顯著的碳偏析變化區(qū)域，其中結(jié)晶器區(qū)域急劇的碳偏析度下降可能是由于電磁攪拌 參數(shù)設(shè)置不適合或水口設(shè)計(jì)不合理，從而導(dǎo)致鑄坯白亮帶的形成，降低了鑄坯質(zhì)量。
[0060] 從圖6可以看出，鑄坯幾個容易產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷的區(qū)域，并可以對應(yīng)到不同的冷卻 區(qū)域，并且明顯看出鑄坯中心產(chǎn)生的缺陷較為嚴(yán)重。
[0061] 從圖7中可以看出更具體的容易產(chǎn)生缺陷的位置，從結(jié)晶器內(nèi)氣隙形成前后的變 化，到矯直段的變化，以至于中心缺陷的形成，都有明顯的體現(xiàn)。
[0062] 綜上所述，本發(fā)明可以將宏觀偏析檢測的結(jié)果更加定量化、客觀化，并且建立起了 宏觀偏析不同區(qū)域相對應(yīng)的連鑄生產(chǎn)條件之間的關(guān)系，為調(diào)整連鑄生產(chǎn)工藝，提高鑄坯質(zhì) 量提供了一種新的平臺。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種連鑄坯宏觀偏析的評價(jià)方法，其特征在于，具體方法和步驟為： (1) 樣坯提?。簭倪B鑄坯寬度方向中心位置取樣坯，樣坯要貫穿連鑄坯內(nèi)外弧表面，尺 寸規(guī)格以滿足化學(xué)分析為準(zhǔn)； (2) 試樣制備：將樣坯沿鑄坯厚度方向切割成兩部分，并標(biāo)記出樣坯內(nèi)弧、外弧部分； (3) 影響區(qū)劃分：鑄坯沿厚度方向，按照冷卻區(qū)域?qū)﹁T坯質(zhì)量的影響，從鑄坯表面到鑄 坯中心分成三個影響區(qū)，即結(jié)晶器質(zhì)量影響區(qū)、噴淋冷卻質(zhì)量影響區(qū)及中心質(zhì)量影響區(qū)，其 中：結(jié)晶器質(zhì)量影響區(qū)分為表層質(zhì)量影響區(qū)、氣隙形成前影響區(qū)和氣隙形成后影響區(qū)；噴 淋冷卻質(zhì)量影響區(qū)分為扇形一段質(zhì)量影響區(qū)、扇形二段質(zhì)量影響區(qū)、扇形三段質(zhì)量影響區(qū)、 扇形四段質(zhì)量影響區(qū)； (4) 成分檢驗(yàn)：對所制取的試樣進(jìn)行化學(xué)成分檢驗(yàn)，將樣坯從內(nèi)弧表面到鑄坯中心分 成η個化學(xué)成分檢測點(diǎn)，每個取樣點(diǎn)進(jìn)行化學(xué)成分檢測，檢測元素為C、Si、Mn、S、P及0、N ; 救抿々卜捆.您所測徨的里個元麥偏祈救抿枰λ W下公忒.式中：S為偏析度；Ms為買測含量；Mp為肀均含量；ASL為肀均宏觀偏析水平；FSL為宏 觀偏析波動指數(shù)；Smin為最小宏觀偏析度；Smax為最大宏觀偏析度；SQN為偏析指數(shù)； ASQN為二冷區(qū)平均偏析水平； ASQN I mould:為鑄坯結(jié)晶器區(qū)域平均偏析水平； ASLsurfare為鑄坯表面平均偏析水平； ASLbmfS氣隙形成前平均偏析水平； ASLamfS氣隙形成后平均偏析水平； ASQN I spray:為鑄還水冷區(qū)域平均偏析水平； ASQN I centerline為鑄還中心區(qū)域平均偏析水平； ASLpASIvASLn:鑄坯水冷區(qū)域各取樣點(diǎn)平均宏觀偏析水平； ASL d、ASL+。、一ASI^u:鑄坯中心區(qū)域各取樣點(diǎn)平均宏觀偏析水平； (6)繪制趨勢圖：將計(jì)算后所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并轉(zhuǎn)換成連鑄坯從表面到中心的實(shí)測 元素偏析趨勢圖、平均宏觀偏析水平趨勢圖、宏觀偏析波動指數(shù)趨勢圖及二冷區(qū)平均偏析 水平趨勢圖。
【文檔編號】G01N33/20GK105891437SQ201510039252
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月26日
【發(fā)明人】康偉, 栗紅, 廖相巍, 于賦志, 呂志升, 曹亞丹
【申請人】鞍鋼股份有限公司