CN102313661B - 一种不锈钢304、tb310光谱标样的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种光谱标样的制备方法，属于冶金试样的检测领域，其工艺流程是化学成份选择→连铸中包上浇注法进行标样制备→稳定性考察→结论，其特征是：连铸中包上浇注法进行标样制备的工序包括下述步骤：模型的烘烤——样模模型——采用上浇注法浇注样模——脱模——分割表面处理——物理性能检测——表面处理——化学成份均匀性检验——定值分析。本发明制备的标准样品不仅物理性能、组织状态、成分范围和均匀性均能满足标样的要求，而且降低了制备成本，增加取样数量，每次至少可制取200块，是模铸取样量的20倍以上，制取数量满足当前生产需求，该标样制备工艺具有很高的实用价值。

Description

一种不锈钢304、TB310光谱标样的制备方法

技术领域

本发明属于冶金试样的检测领域，具体涉及一种不锈钢304、TB310光谱标样的制备方法。

背景技术

市场上流通的仪器分析用校正样品绝大多数都是冶炼后轧制而成，轧制和模铸样因内部组织结构的不同、热处理加工的差异导致某些组分用仪器分析结果差异较大。

传统的炉前冶炼所使用的仪器校正样品以模铸取样为好，目前采用的传统样模浇注取样法，一次制备数量少，样块内易形成气孔和夹杂，成功率只有50%，每次仅能获得可使用标样3-5块，且样快之间成分偏差较大。造成标样更换频次加大，不利于炉前快节奏生产的配合，已不能满足炉前快节凑生产的需要。

发明内容

为了克服上述光谱标样制备方法的不足，本发明提供一种简单、快速、低成本的光谱标样的制备方法。

一种不锈钢304、TB310光谱标样的制备方法，其工艺流程是化学成份选择→连铸中包上浇注法进行标样制备→稳定性考察→结论，其特征是：连铸中包上浇注法进行标样制备的工序包括下述步骤：

（1）.模型的烘烤：

将所用耐火砖、瓷管清扫后，在800-1200℃的温度下烘烤30分钟以上，自然冷却；

（2）.样模模型：

将长度为250mm,内径为50mm的两个耐火砖迭加，放置在耐火底砖上，插入长度为500mm、外直径为49mm、内径为43mm的瓷管，两个耐火砖和瓷管为一个样模模型，根据制取数量在操作台上放置10-20个样模模型；

（3）.采用上浇注法浇注样模：

选择相对应的钢种和合适的中包温度，温度应符合该钢种浇注的温度范围，采用连铸中包剩余钢水上浇注法，分别将钢水注入制做的样模模型中；

（4）.脱模：

冷却时间至少大于20分钟以上，将样模模型破坏，每个样模所制取的钢锭长度为500毫米，直径为43毫米；

（5）.分割表面处理：

对取好的钢锭头尾段进行标识，分段切割，得到长度为40毫米，直径为43毫米的试样；

对试样进行抛光处理，去除表面氧化层，抛光处理之后得到长度为40毫米，直径为43毫米的样品；

（6）.物理性能检测：

对样品进行低倍酸浸检验夹杂、皮下气泡、锭型偏析和疏松项目合格后进行超声波法探伤，检验块样内部有无缺陷；

（7）.表面处理：

经物理性能检验合格后，样品用车床去除表面氧化皮，将样品进行处理后，得到长度为40毫米，直径为40毫米的圆柱状标样，表面光亮无氧化层；

（8）.化学成份均匀性检验：

在制取的圆柱状标样中随机抽取头尾10块抽样，用火化光谱仪随机对每块抽样端面沿半径方向检测三点进行化学成份的均匀性检验；在测试过程中保持实验条件及仪器状态的一致性，数据统计方法用方差检验法；

（9）.定值分析：

均匀性检验合格后，车制成屑样300g，分配至三个独立实验室为协作分析单位，采用准确可靠的分析方法进行定值分析；

（10）.数据统计与定值：

①将各协作分析单位定值分析的分析数据用相应方法的室内精密度r的1.3倍进行检查判定，看是否存在异常值，各协作分析单位定值分析的分析数据不大于1.3r为正常，无异常值后，计算出各组平均值；

②用夏皮罗-威尔克法考察各组平均值的正态性，经统计，各化学元素的夏皮罗-威尔克检验的检验统计量W均大于正态临界值0.767，表明各化学元素的分析结果服从正态分布；

③用格拉布斯准则检查各组数据是否存在异常值，经检验各化学元素的统计量最小值G_min和最大值G_max均小于临界值1.155，表明无异常值，全部数据均可参加统计；

④各平均值之间按等精密度计算总平均值和标准偏差值，标准偏差值按只进不舍的原则保留一位有效数字，推荐值与标准偏差值位数对齐，数据修约按GB/T8170-2008《数字修约规则及极限数值的表示和判定》执行，最后确定了推荐值；

⑤.稳定性考察：即标样保存一年后，对各标样定值分析数据重新进行分析，前后结果无差异，表明稳定性良好。

本发明制备的标准样品不仅物理性能、组织状态、成分范围和均匀性均能满足标样的要求，而且降低了制备成本，增加取样数量，每次至少可制取200块，是模铸取样量的20倍以上，制取数量满足当前生产需求，该标样制备工艺具有很高的实用价值。

本发明所制取标准样品既适合校正标样使用，又可用于制作工作曲线时使用。

具体实施方式：

下面结合实施例说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例一：

本实施例为不锈钢304标样的制备方法，其步骤如下：

1、化学成份选择：

校正样品元素成份范围应满足分析控制炉前AOD炉精炼期试样和产品试样的需求。参照304产品标准，在AOD炉冶炼时选取合适成份的炉次内钢水，选取的依据是依照下表一所示成份范围要求进行选择。

表一：化学成份范围表（%）

元素	C	Si	Mn	P	S
						含量	0.03-0.06	0.30-0.65	0.30-1.50	≤0.035	≤0.010
元素	Cr	Ni	Cu	Mo	TAl

含量

16.50-17.50

7.50-8.50

≤0.50

≤0.30

≤0.10

2、标样制备：

2.1、模型的烘烤：

将所用耐火砖、瓷管清扫后，在800-1200℃的温度下烘烤30分钟以上，自然冷却；

耐火砖模型内径：50ｍｍ,长度：250ｍｍ（这是公知技术，省略其结构的描述）；耐火瓷管的长度为500mm、外直径为49mm、内径为43mm。放置形式：将两个耐火砖叠加在一起；

2.2、采用上浇注法浇注样模：

根据表一化学成份要求，选取相对应的钢种和合适的中包温度（温度应符合该钢种浇注的温度范围），浇铸采用公知的连铸中包剩余钢水上浇铸法，注入内置有瓷管的耐火砖模型内；所制取的钢锭长度为500mm，直径为43mm。

2.3、分割、表面处理：

将制备好的钢锭进行切割、分段，得到长度为400mm、直径为43mm的试样，表面有氧化层；然后将分段后的试样抛光处理，抛光处理之后得到长度为40mm、直径为40mm的标样，表面光亮无氧化层。

2.4、对标样进行初检和均匀性检验：

（1）、低倍检验：

所制备的标样进行检验是否有偏析、夹杂、缩孔等物理缺陷；对这一批标样抽取每一铸锭的头尾样共6块进行物理低倍检验；低倍检验结果表明，没有偏析、夹杂等物理缺陷，符合光谱校正样品的要求。

（2）、内部缺陷检查：

每一铸锭任取一、二块标样，共抽取10块标样进行径向和纵向探伤检查，探伤检验结果表明，无内部缺陷，符合光谱校正样品的要求。

（3）、初检：

抽取第一、五、十根钢锭的头、中、尾共九块试样进行一致性检验。将极差与方法允许差进行比较，极差＜2r即为合格。检验结果数据如下表二致表五所示。

由以下四个表比较可以看出，每根铸锭的头中尾化学成份无显著性差异，第一根与第五根以及第十根铸锭之间化学成份亦无显著性差异。表明无偏析。

表二：第一根铸锭头中尾比较（%）

表三：第五根铸锭头中尾比较（%）

表四：第十根铸锭头中尾比较（%）

表五：三根铸锭比较（%）

（4）.均匀性检验：

在制取的样品中随机抽取15块进行化学成份的均匀性检验，使用ARL-3460直读光谱仪。在测试过程中保持实验条件及仪器状态的一致性，数据统计方法采用F检验法，数据及检验结果见表六。

表六：F值表

C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	Mo	TAl
										1.88	1.07	1.03	1.15	1.41	1.09	1.06	1.04	1.01	1.92

由均匀性检验结果可看到，所有元素的检验统计量F值均小于统计量F临界值F_{（0.05,14,30）}=2.04，结果表明所制取的校正样品，均匀性检验合格，符合校正样品均匀性要求。

2.5、定值分析：

均匀性检验合格后，车制成屑样300g，平均配送至太钢技术中心化学室、太钢技术中心三钢站、山东省冶金科学研究院三个独立实验室为协作分析单位，采用准确可靠的分析方法进行测试。定值结果见表七。

表七：定值分析表

2.6、数理统计与定值：

（1）.精密度检验：

将各单位所测试的四个分析数据用该方法的室内精密度（r）的1.3倍进行检查判定，看是否存在异常值，无异常值后，计算出各组平均值。

（2）.正态性检验：

用夏皮罗-威尔克法考察各组平均值的正态分析，附件（4）中各元素的统计量（W）均大于临界值W_（0.05,3）=0.767，表明各元素的分析结果服从正态分布。

（3）.异常值检验：

用格拉布斯准则检查各组数据是否存在异常值。附件（4）中各元素的统计量：G_min、G_max均小于G_（0.05,3）=1.155，表明无异常值，全部数据均可参加统计。

（4）.计算平均值：

各平均值之间按等精密度计算总平均值（X）和标准差（S）。最后确定了推荐值。数据修约按GB8170-87《数字修约规则》执行，标准偏差S按只进不舍的原则执行。

3、稳定性考察：

对该校正样品间隔三个月进行两次分析，其化学成分无大变化，检验数据见表八。根据冶金标准样品研制、销售信息网共同试验研究结论，此类钢铁仪器分析用标准样品稳定性很好，有效期至少10年以上。

表八：稳定性检验结果（%）

本标准样品最后定值结果见表九所示。

表九：定值数据表（%）

元素CSiMnPS推荐值0.0460.5221.080.0260.0012元素CrNiCuMoTAl推荐值17.228.070.1550.1070.008

实施例二：

本实施例采用连铸中包浇注耐热不锈钢TP310标样制备的方法，步骤和所用设备与实施例一相同。实施例二与实施例一的不同点是铬、镍含量的差异，同时实施例二增加了Ti、N、Co、Nb的元素。

耐热不锈钢TP310的标样定值成份如下表十：

表十：定值数据表（%）

元素

C

Si

Mn

P

S

推荐值	0.054	0.58	0.95	0.021	0.0010
						元素	Cr	Ni	Cu	Mo	Al
推荐值	25.08	19.78	0.10	0.0001	0.023
						元素	Ti	N	Co	Nb
推荐值	0.001	0.2315	0.34	0.39

Claims (1)

1.一种不锈钢304、TB310光谱标样的制备方法，其工艺流程是化学成份选择→连铸中包上浇注法进行标样制备→稳定性考察→结论，其特征是：连铸中包上浇注法进行标样制备的工序包括下述步骤：

（1）.模型的烘烤：

     将所用耐火砖、瓷管清扫后，在800-1200℃的温度下烘烤30分钟以上，自然冷却 ；

（2）.样模模型 ：

     将长度为250mm,内径为50mm的两个耐火砖迭加，放置在耐火底砖上，插入长度为500mm、外直径为49mm、内径为43mm的瓷管，两个耐火砖和瓷管为一个样模模型，根据制取数量在操作台上放置10-20个样模模型；

（3）.采用上浇注法浇注样模：

      选择相对应的钢种和合适的中包温度，温度应符合该钢种浇注的温度范围，采用连铸中包剩余钢水上浇注法，分别将钢水注入制做的样模模型中；

（4）.脱模： 

冷却时间至少大于20分钟以上，将样模模型破坏，每个样模所制取的钢锭长度为500毫米，直径为43毫米；

（5）.分割表面处理：

对取好的钢锭头尾段进行标识，分段切割，得到长度为40毫米，直径为43毫米的试样；

对试样进行抛光处理，去除表面氧化层，抛光处理之后得到长度为40毫米，直径为43毫米的样品；

（6）.物理性能检测：

对样品进行低倍酸浸检验夹杂、皮下气泡、锭型偏析和疏松项目合格后进行超声波法探伤，检验块样内部有无缺陷；

（7）.表面处理：

经物理性能检验合格后，样品用车床去除表面氧化皮，将样品进行处理后，得到长度为40毫米，直径为40毫米的圆柱状标样，表面光亮无氧化层；

（8）.化学成份均匀性检验：

在制取的圆柱状标样中随机抽取头尾10块抽样，用火化光谱仪随机对每块抽样端面沿半径方向检测三点进行化学成份的均匀性检验；在测试过程中保持实验条件及仪器状态的一致性，数据统计方法用方差检验法；

（9）.定值分析：

均匀性检验合格后，车制成屑样300g，分配至三个独立实验室为协作分析单位，采用准确可靠的分析方法进行定值分析；

（10）.数据统计与定值：

①将各协作分析单位定值分析的分析数据用相应方法的室内精密度r的1.3倍进行检查判定，看是否存在异常值，各协作分析单位定值分析的分析数据不大于1.3r为正常，无异常值后，计算出各组平均值； 

②用夏皮罗-威尔克法考察各组平均值的正态性，经统计，各化学元素的夏皮罗-威尔克检验的检验统计量W均大于正态临界值0.767，表明各化学元素的分析结果服从正态分布；

③用格拉布斯准则检查各组数据是否存在异常值，经检验各化学元素的统计量最小值G_min和最大值G_max均小于临界值1.155，表明无异常值，全部数据均参加统计；

④各平均值之间按等精密度计算总平均值和标准偏差值，标准偏差值按只进不舍的原则保留一位有效数字，推荐值与标准偏差值位数对齐，数据修约按GB/T 8170-2008《数字修约规则及极限数值的表示和判定》执行，最后确定了推荐值；

⑤.稳定性考察：即标样保存一年后，对各标样定值分析数据重新进行分析，前后结果无差异，表明稳定性良好。