CN102072908A - 枝晶腐蚀低倍检验一体化方法 - Google Patents
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Abstract
一种枝晶腐蚀低倍检验一体化方法，首先对试样进行铣、磨、抛加工，使检验面达到镜面光洁度；接着进行试样腐蚀，将腐蚀试剂浇蚀在检验面上，腐蚀1～2min；冲洗、擦拭、吹干；腐蚀后采用低倍检验吊挂扫描仪照相装置扫描照相，然后进行图像处理和打印出图。本发明方法可实现整坯检验；采用低倍检验吊挂扫描仪照相装置，解决了吊挂试样存在的弊端。本发明对低碳钢、中碳钢、高碳钢、低合金钢或合金钢的铸态组织、钢坯及尺寸较大的钢材试样都可以进行检验，观察其凝固组织和缺陷，以及经热加工后钢材的凝固组织和缺陷的演变情况，并且还可以考查凝固组织与缺陷之间的关系，具有准确性、易操作性及对环境不产生污染等特点。
Description
技术领域
本发明属于钢铁的连铸技术领域，涉及枝晶腐蚀低倍检验技术，特别涉及一种枝晶腐蚀低倍检验一体化方法。
背景技术
连铸坯的凝固组织和内部缺陷的低倍检验方法中，硫印检验主要缺点是当硫含量小于0.005%时，硫印检验片的效果很差，往往是一张“白片”。硫印检验只能显示硫元素偏析，对碳、锰及合金元素的偏析无法显示。显示连铸坯树枝晶凝固组织就更无能为力了，有时只能观察到柱状晶的雏形，看不到树枝晶凝固组织的细节。
热酸蚀检验，原来在冶金厂中应用很普遍，但是，热酸蚀检验腐蚀液用量大，温度较高，腐蚀时间较长，酸烟对环境产生严重的污染，特别是整块连铸坯或钢样很重，放入热酸槽中比较困难，这是热酸蚀检验的缺点，因此不被广泛应用。
电解腐蚀低倍检验方法能够显示连铸坯内部缺陷，但是显示连铸坯树枝晶凝固组织的效果较差。
冷酸蚀低倍检验方法对中碳钢的腐蚀效果还算可以，但对碳含量低的钢种腐蚀效果较差。例如，对0.02%C含量的低碳钢、硅钢等钢种不能够清晰地显示凝固组织，而且还掩盖缺陷。
枝晶腐蚀低倍检验方法对低、中、高碳钢，低合金钢或合金钢的铸态组织（如模铸钢锭、连铸坯、铸钢件等）、钢坯及尺寸较大的钢材试样都可以进行检验，观察其凝固组织和缺陷，以及经热加工后钢材的凝固组织和缺陷的演变情况，并且还可以考查凝固组织与缺陷之间的关系。枝晶腐蚀低倍检验方法具有准确性、易操作性及对环境不产生污染等特点。
实践证明，枝晶腐蚀低倍检验方法可以准确地计算出等轴晶率、柱状晶率，测量柱状晶偏斜角度等数据，进而推测其凝固条件，可以得到许多有价值的技术信息。枝晶腐蚀低倍检验方法对判断电磁搅拌、电脉冲孕育处理、轻压下及压缩浇铸的冶金效果极其有效，能够观察到中心偏析改善的程度，以及树枝晶破碎情况等等，而传统检验方法很难实现。同时，通过连铸坯凝固组织的检验，可以确定电磁搅拌位置和电流大小的合适值，调整电脉冲孕育处理工艺参数，以及确定轻压下、压缩浇铸准确的压缩位置及压下量。
通常的枝晶腐蚀低倍检验采用吊挂试样方法进行扫描仪照相，对于板坯需要锯切3段，用2个试样卡具卡紧试样，检验面朝下吊挂在扫描仪平板玻璃上面，进行照相。每块板坯首先要锯切2次，分3段，手工卡样3次，检验面被腐蚀好后进行照相。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种枝晶腐蚀低倍检验一体化方法。
本发明方法的步骤如下。
1、试样加工
首先，将被检验试样的检验面朝上，在铣、磨、抛组合机床上卡紧，用铣头铣平试样检验面；其次，用磨头磨光检验面，粗糙度要求达到Ra≤0.8μm；接着对检验面用抛光头抛光，要求粗糙度达到Ra≤0.1μm，即达到镜面光洁度。
铣、磨、抛组合机床的试样检验面上方依次设有铣头、磨头和抛光头。
2、试样腐蚀
松开铣、磨、抛组合机床上试样的卡紧螺丝，用磁力吊把试样吊到运样小车上，将小车推入试样腐蚀工位，将试样检验面用流水冲洗，并用脱脂棉擦拭干净；再用无水乙醇为清洗剂擦拭，用吹风机吹干（或高压风吹干）；将腐蚀试剂浇蚀在检验面上，腐蚀1～2min，再用流水冲洗试样检验面，用脱脂棉擦拭干净；最后再用无水乙醇为清洗剂擦拭试样检验面，用吹风机吹干（或用30～200KPa高压风吹干）。
试样腐蚀工位设置自来水管和高压风管；上方设置抽毒罩。
运样小车为箱式结构，箱体一侧设有对开门，箱体侧壁上还设有扶手。在运样小车底部四角配有滚轮，运样小车上表面为样品放置台，运样小车置于扫描仪的正下方，运样小车的上表面放置待测试样。
腐蚀试剂组成成分按质量百分比为：氯化铜（CuCl2）0.28～1.09%，氯化镁（MgCl2）0.17～0.27%，氯化铁（FeCl3）0.56～1.60%，盐酸1.28～1.30%，无水乙醇54.70～55.80%，余量为水。其中盐酸的质量浓度为36～38%。
3、扫描照相
将运样小车推入扫描照相工序工位，即扫描仪的下方，调整好扫描仪玻璃板与检验面到合适位置，使扫描仪玻璃板与检验面之间的距离为1～10mm，进行扫描照相。
扫描照相采用的是低倍检验吊挂扫描仪照相装置，由支架、导向杆、丝杠、托架和扫描仪构成，支架为框架结构，具有四个立柱，每个立柱底部配有滚轮；框架顶部有一个支架横梁和一个支架纵梁构成的十字梁结构。扫描仪放置在托架上，丝杠和四个导向杆的底端固定在托架上。丝杠穿过支架横梁和支架纵梁相交处的中心位置，与该相交处通过螺纹连接在一起。四个导向杆分别穿过支架横梁和支架纵梁。通过旋转丝杠，可以实现丝杠上下运动，从而控制扫描仪的高度。
4、图像处理
将经扫描照相获得的检验图像用计算机Adobe Phtoshop软件进行图像处理，使图像清晰化便于观察即可。
5、打印出图
把经过处理的图像发送给黑白激光打印机，打印出图。
本发明方法与传统低倍检验方法具体对比，有下列优点：
1、实现整坯检验
检验规格为300mm×2000mm的连铸板坯，对于热酸蚀和电解腐蚀低倍检验来说，受热酸槽和电解槽尺寸限制，也受搬运很重的试样限制，往往要把连铸板坯截成3段，进行分段检验，不能实现整坯检验。分段检验，带来诸多缺点，每段检验面的切削量有多有少，保证不了整坯是同一个检验面，同时增加2道锯切工序，3块试样搬来搬去，费工、费时、费力，耗费较多时间，影响发报告的及时性。
2、在一体化线上扫描照相和打印出图
利用计算机同时连接扫描仪和打印机，把扫描照相和打印出图安排在一体化检验线上，给检验工作带来极大方便。试样检验面被腐蚀好后，立刻由计算机传给打印机打印出图，安排合理、紧凑，可以节省时间。
3、与吊挂试样对比
通常的枝晶腐蚀低倍检验采用吊挂试样方法进行扫描仪照相，对于板坯需要锯切3段，用2个试样卡具卡紧试样，检验面朝下吊挂在扫描仪平板玻璃上面，进行照相。每块板坯首先要锯切2次，分3段，手工卡样3次，检验面被腐蚀好后进行照相。本装置节省2次锯切，3次卡样，并用机械操作代替手工操作，可避免人身和设备事故。本发明的吊挂扫描仪技术，解决了吊挂试样存在的弊端。
综上所述，本发明配合连铸生产的检验工作，实现了紧凑、协调、最佳搭配，为连铸生产准确、及时提供质量信息，确保生产连铸坯质量的提高。
本发明对低碳钢、中碳钢、高碳钢、低合金钢或合金钢的铸态组织（如模铸钢锭、连铸坯、铸钢件等）、钢坯及尺寸较大的钢材试样都可以进行检验，观察其凝固组织和缺陷，以及经热加工后钢材的凝固组织和缺陷的演变情况，并且还可以考查凝固组织与缺陷之间的关系。具有准确性、易操作性及对环境不产生污染等特点。
本发明解决了传统低倍检验技术无法清晰显示连铸钢坯树枝晶凝固组织的问题，而显示连铸钢坯内部缺陷具有不扩大、不缩小原样显示的特点。本发明可为连铸生产提供许多质量信息，可以为冶金厂、院校、科研单位研究连铸坯质量建立一个技术平台。
附图说明
图1为铣、磨、抛组合机床示意图；
图2为磁吊装置示意图；
图3为试样腐蚀装置示意图；
图4为吊挂扫描仪照相装置示意图主视图；
图5为吊挂扫描仪照相装置示意图侧视图；
图6为吊挂扫描仪照相装置示意图俯视图；
图7为计算机示意图；
图8为黑白激光打印机示意图；
图9为 实施例1中AG6K11钢连铸钢坯枝晶腐蚀图，由图可清晰看到钢坯试样柱状晶形貌；
图10为实施例2中45钢连铸钢坯枝晶腐蚀图，由图可明显看到钢坯试样有中间裂纹；
图11为实施例3中Q235B钢连铸钢坯枝晶腐蚀图，由图可明显看到钢坯试样有A类中心偏析；
图12为实施例4中16Mn钢连铸钢坯枝晶腐蚀图，由图可明显看到钢坯试样的B类中心偏析。
图中：1铣头，2磨头，3抛光头，4待测试样，5磁吊吊臂，6磁吊吊头，7运样小车，8自来水管，9抽毒罩，10高压风管，11支架，12导向杆,13丝杠，14托架，15.扫描仪，16扶手，17支架横梁，18支架纵梁。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明的方法。
实施例1
枝晶腐蚀低倍检验一体化方法步骤如下。
1、试样加工
首先，将被检验试样的检验面朝上，在铣、磨、抛组合机床上卡紧，用铣头铣平试样检验面；其次，用磨头磨光检验面，粗糙度要求达到Ra≤0.8μm；接着对检验面用抛光头抛光，要求粗糙度达到Ra≤0.1μm，即达到镜面光洁度。
铣、磨、抛组合机床的试样检验面上方依次设有铣头、磨头和抛光头。
2、试样腐蚀
松开铣、磨、抛组合机床上试样的卡紧螺丝，用磁力吊把试样吊到运样小车上，将小车推入试样腐蚀工位，将试样检验面用流水冲洗，并用脱脂棉擦拭干净；再用无水乙醇为清洗剂擦拭，用吹风机吹干；将腐蚀试剂浇蚀在检验面上，腐蚀1min，再用流水冲洗试样检验面，用脱脂棉擦拭干净；最后再用无水乙醇为清洗剂擦拭试样检验面，用吹风机吹干。
试样腐蚀工位设置自来水管和高压风管；上方设置抽毒罩。
运样小车为箱式结构，箱体一侧设有对开门，箱体侧壁上还设有扶手。在运样小车底部四角配有滚轮，运样小车上表面为样品放置台，运样小车置于扫描仪的正下方，运样小车的上表面放置待测试样。
腐蚀试剂组成成分按质量百分比为：氯化铜（CuCl2）0.28%，氯化镁（MgCl2）0.17%，氯化铁（FeCl3） 1.60%，盐酸1.30%，无水乙醇54.75%，余量为水。其中盐酸的质量浓度为37%。
3、扫描照相
将运样小车推入扫描照相工序工位，即扫描仪的下方，调整好扫描仪玻璃板与检验面到合适位置，使扫描仪玻璃板与检验面之间的距离为5mm，进行扫描照相。
扫描照相采用的是低倍检验吊挂扫描仪照相装置，由支架、导向杆、丝杠、托架和扫描仪构成，支架为框架结构，具有四个立柱，每个立柱底部配有滚轮；框架顶部有一个支架横梁和一个支架纵梁构成的十字梁结构。扫描仪放置在托架上，丝杠和四个导向杆的底端固定在托架上。丝杠穿过支架横梁和支架纵梁相交处的中心位置，与该相交处通过螺纹连接在一起。四个导向杆分别穿过支架横梁和支架纵梁。通过旋转丝杠，可以实现丝杠上下运动，从而控制扫描仪的高度。
4、图像处理
将经扫描照相获得的检验图像用计算机Adobe Phtoshop软件进行图像处理，使图像清晰化便于观察即可。
5、打印出图
把经过处理的图像发送给黑白激光打印机，打印出图。
如图9所示，可清晰看到钢坯试样柱状晶形貌。
实施例2
枝晶腐蚀低倍检验一体化方法步骤如下。
1、试样加工
首先，将被检验试样的检验面朝上，在铣、磨、抛组合机床上卡紧，用铣头铣平试样检验面；其次，用磨头磨光检验面，粗糙度要求达到Ra≤0.8μm；接着对检验面用抛光头抛光，要求粗糙度达到Ra≤0.1μm，即达到镜面光洁度。
铣、磨、抛组合机床的试样检验面上方依次设有铣头、磨头和抛光头。
2、试样腐蚀
松开铣、磨、抛组合机床上试样的卡紧螺丝，用磁力吊把试样吊到运样小车上，将小车推入试样腐蚀工位，将试样检验面用流水冲洗，并用脱脂棉擦拭干净；再用无水乙醇为清洗剂擦拭，用高压风吹干；将腐蚀试剂浇蚀在检验面上，腐蚀2min，再用流水冲洗试样检验面，用脱脂棉擦拭干净；最后再用无水乙醇为清洗剂擦拭试样检验面，用100KPa高压风吹干。
试样腐蚀工位设置自来水管和高压风管；上方设置抽毒罩。
运样小车为箱式结构，箱体一侧设有对开门，箱体侧壁上还设有扶手。在运样小车底部四角配有滚轮，运样小车上表面为样品放置台，运样小车置于扫描仪的正下方，运样小车的上表面放置待测试样。
腐蚀试剂组成成分按质量百分比为：氯化铜（CuCl2）1.09%，氯化镁（MgCl2）0.27%，氯化铁（FeCl3）0.56%，盐酸1.28%，无水乙醇55.80%，余量为水。其中盐酸的质量浓度为38%。
3、扫描照相
将运样小车推入扫描照相工序工位，即扫描仪的下方，调整好扫描仪玻璃板与检验面到合适位置，使扫描仪玻璃板与检验面之间的距离为10mm，进行扫描照相。
扫描照相采用的是低倍检验吊挂扫描仪照相装置，由支架、导向杆、丝杠、托架和扫描仪构成，支架为框架结构，具有四个立柱，每个立柱底部配有滚轮；框架顶部有一个支架横梁和一个支架纵梁构成的十字梁结构。扫描仪放置在托架上，丝杠和四个导向杆的底端固定在托架上。丝杠穿过支架横梁和支架纵梁相交处的中心位置，与该相交处通过螺纹连接在一起。四个导向杆分别穿过支架横梁和支架纵梁。通过旋转丝杠，可以实现丝杠上下运动，从而控制扫描仪的高度。
4、图像处理
将经扫描照相获得的检验图像用计算机Adobe Phtoshop软件进行图像处理，使图像清晰化便于观察即可。
5、打印出图
把经过处理的图像发送给黑白激光打印机，打印出图。
如图10所示，可明显看到钢坯试样有中间裂纹。
实施例3
枝晶腐蚀低倍检验一体化方法步骤如下。
1、试样加工
首先，将被检验试样的检验面朝上，在铣、磨、抛组合机床上卡紧，用铣头铣平试样检验面；其次，用磨头磨光检验面，粗糙度要求达到Ra≤0.8μm；接着对检验面用抛光头抛光，要求粗糙度达到Ra≤0.1μm，即达到镜面光洁度。
铣、磨、抛组合机床的试样检验面上方依次设有铣头、磨头和抛光头。
2、试样腐蚀
松开铣、磨、抛组合机床上试样的卡紧螺丝，用磁力吊把试样吊到运样小车上，将小车推入试样腐蚀工位，将试样检验面用流水冲洗，并用脱脂棉擦拭干净；再用无水乙醇为清洗剂擦拭，用高压风吹干；将腐蚀试剂浇蚀在检验面上，腐蚀2min，再用流水冲洗试样检验面，用脱脂棉擦拭干净；最后再用无水乙醇为清洗剂擦拭试样检验面，用200KPa高压风吹干。
试样腐蚀工位设置自来水管和高压风管；上方设置抽毒罩。
运样小车为箱式结构，箱体一侧设有对开门，箱体侧壁上还设有扶手。在运样小车底部四角配有滚轮，运样小车上表面为样品放置台，运样小车置于扫描仪的正下方，运样小车的上表面放置待测试样。
腐蚀试剂组成成分按质量百分比为：氯化铜（CuCl2）1.0%，氯化镁（MgCl2）0.20%，氯化铁（FeCl3） 1.30%，盐酸1.29%，无水乙醇54.70%，余量为水。其中盐酸的质量浓度为36%。
3、扫描照相
将运样小车推入扫描照相工序工位，即扫描仪的下方，调整好扫描仪玻璃板与检验面到合适位置，使扫描仪玻璃板与检验面之间的距离为2mm，进行扫描照相。
扫描照相采用的是低倍检验吊挂扫描仪照相装置，由支架、导向杆、丝杠、托架和扫描仪构成，支架为框架结构，具有四个立柱，每个立柱底部配有滚轮；框架顶部有一个支架横梁和一个支架纵梁构成的十字梁结构。扫描仪放置在托架上，丝杠和四个导向杆的底端固定在托架上。丝杠穿过支架横梁和支架纵梁相交处的中心位置，与该相交处通过螺纹连接在一起。四个导向杆分别穿过支架横梁和支架纵梁。通过旋转丝杠，可以实现丝杠上下运动，从而控制扫描仪的高度。
4、图像处理
将经扫描照相获得的检验图像用计算机Adobe Phtoshop软件进行图像处理，使图像清晰化便于观察即可。
5、打印出图
把经过处理的图像发送给黑白激光打印机，打印出图。
如图11所示，可明显看到钢坯试样有A类中心偏析。
实施例4
枝晶腐蚀低倍检验一体化方法步骤如下。
1、试样加工
首先，将被检验试样的检验面朝上，在铣、磨、抛组合机床上卡紧，用铣头铣平试样检验面；其次，用磨头磨光检验面，粗糙度要求达到Ra≤0.8μm；接着对检验面用抛光头抛光，要求粗糙度达到Ra≤0.1μm，即达到镜面光洁度。
铣、磨、抛组合机床的试样检验面上方依次设有铣头、磨头和抛光头。
2、试样腐蚀
松开铣、磨、抛组合机床上试样的卡紧螺丝，用磁力吊把试样吊到运样小车上，将小车推入试样腐蚀工位，将试样检验面用流水冲洗，并用脱脂棉擦拭干净；再用无水乙醇为清洗剂擦拭，用吹风机吹干；将腐蚀试剂浇蚀在检验面上，腐蚀1min，再用流水冲洗试样检验面，用脱脂棉擦拭干净；最后再用无水乙醇为清洗剂擦拭试样检验面，用50KPa高压风吹干。
试样腐蚀工位设置自来水管和高压风管；上方设置抽毒罩。
运样小车为箱式结构，箱体一侧设有对开门，箱体侧壁上还设有扶手。在运样小车底部四角配有滚轮，运样小车上表面为样品放置台，运样小车置于扫描仪的正下方，运样小车的上表面放置待测试样。
腐蚀试剂组成成分按质量百分比为：氯化铜（CuCl2）0.70%，氯化镁（MgCl2）0.23%，氯化铁（FeCl3） 1.10%，盐酸1.30%，无水乙醇55.05%，余量为水。其中盐酸的质量浓度为37%。
3、扫描照相
将运样小车推入扫描照相工序工位，即扫描仪的下方，调整好扫描仪玻璃板与检验面到合适位置，使扫描仪玻璃板与检验面之间的距离为3mm，进行扫描照相。
扫描照相采用的是低倍检验吊挂扫描仪照相装置，由支架、导向杆、丝杠、托架和扫描仪构成，支架为框架结构，具有四个立柱，每个立柱底部配有滚轮；框架顶部有一个支架横梁和一个支架纵梁构成的十字梁结构。扫描仪放置在托架上，丝杠和四个导向杆的底端固定在托架上。丝杠穿过支架横梁和支架纵梁相交处的中心位置，与该相交处通过螺纹连接在一起。四个导向杆分别穿过支架横梁和支架纵梁。通过旋转丝杠，可以实现丝杠上下运动，从而控制扫描仪的高度。
4、图像处理
将经扫描照相获得的检验图像用计算机Adobe Phtoshop软件进行图像处理，使图像清晰化便于观察即可。
5、打印出图
把经过处理的图像发送给黑白激光打印机，打印出图。
如图12所示，可明显看到钢坯试样的B类中心偏析。
Claims (4)
1.一种枝晶腐蚀低倍检验一体化方法，其特征在于步骤为：
（1）试样加工
首先，将被检验试样的检验面朝上，在铣、磨、抛组合机床上卡紧，用铣头铣平试样检验面；其次，用磨头磨光检验面，接着对检验面用抛光头抛光；
（2）试样腐蚀
松开铣、磨、抛组合机床上试样的卡紧螺丝，用磁力吊把试样吊到运样小车上，将小车推入试样腐蚀工位，将试样检验面用流水冲洗，并用脱脂棉擦拭干净；再用无水乙醇为清洗剂擦拭，用吹风机吹干，或用30KPa～200KPa高压风吹干；将腐蚀试剂浇蚀在检验面上，腐蚀1～2min；再用流水冲洗试样检验面，用脱脂棉擦拭干净；最后再用无水乙醇为清洗剂擦拭试样检验面，用吹风机吹干，或用30KPa～200KPa高压风吹干；
试样腐蚀工位设置自来水管和高压风管；上方设置抽毒罩；
腐蚀试剂组成成分按质量百分比为：氯化铜0.28～1.09%，氯化镁0.17～0.27%，氯化铁0.56～1.60%，盐酸1.28～1.30%，无水乙醇54.70～55.80%，余量为水；其中盐酸的质量浓度为36～38%；
（3）扫描照相
将运样小车推入扫描照相工序工位，即扫描仪的下方，调整好扫描仪玻璃板与检验面到合适位置，进行扫描照相；
（4）图像处理
将经扫描照相获得的检验图像用计算机Adobe Phtoshop软件进行图像处理，使图像清晰化便于观察；
（5）打印出图
把经过处理的图像发送给黑白激光打印机，打印出图。
2.按照权利要求1所述的枝晶腐蚀低倍检验一体化方法，其特征在于步骤（1）中，用磨头磨光检验面，粗糙度要求达到Ra≤0.8μm；对检验面用抛光头抛光，要求粗糙度达到Ra≤0.1μm，即达到镜面光洁度。
3.按照权利要求1所述的枝晶腐蚀低倍检验一体化方法，其特征在于步骤（3）中，调整好扫描仪玻璃板与检验面到合适位置，使扫描仪玻璃板与检验面之间的距离为1～10mm。
4.权利要求1所述的枝晶腐蚀低倍检验一体化方法采用的装置，其特征在于：扫描照相装置为低倍检验吊挂扫描仪照相装置，由支架、导向杆、丝杠、托架和扫描仪构成，支架为框架结构，具有四个立柱，每个立柱底部配有滚轮；框架顶部有一个支架横梁和一个支架纵梁构成的十字梁结构；扫描仪放置在托架上，丝杠和四个导向杆的底端固定在托架上；丝杠穿过支架横梁和支架纵梁相交处的中心位置，与该相交处通过螺纹连接在一起；四个导向杆分别穿过支架横梁和支架纵梁。
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