CN103163079A - 一种低碳含铝硅钢标准样品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种低碳含铝硅钢标准样品及其制备方法。本发明公开了一种低碳含铝硅钢标准样品，含有重量百分比的化学元素：C：0.0022％～0.0735％，Si：0.300％～4.195％，Mn：0.105％～1.605％，P：0.0072％～0.111％，S：0.0018％～0.0214％，Ni：0.0031％～0.131％，Cr：0.0142％～0.400％，Cu：0.0037％～0.252％，V：0.0006％～0.0019％，Ti：0.0019％～0.0545％，Alt：0.0253％～0.535％，Bt：0.0001％～0.0014％，As：0.0009％～0.0014％，Sb：0.0002％～0.0035％，Sn：0.0001％～0.0002％，Nb：0.0012％～0.0301％，N：0.0016％～0.0004％，余量为铁元素和不可避免的杂质。

Description

一种低碳含铝硅钢标准样品及其制备方法

技术领域

本发明属于化学分析领域，特别涉及一种低碳含铝硅钢标准样品及其制备方法。

背景技术

冷轧电工钢产品是重要的金属功能材料，广泛应用于国民经济各个领域，是钢铁联合企业中高技术集成、附加值最高的产品之一，用性能良好的硅钢片制作变压器、电机的铁芯，不仅能节约能源，减少铁损，而且还能减少噪声污染。

目前的硅钢生产，有两个突出的特点：一是对硅钢的化学成分要求极为严格；二是生产方法已经由60年代前的热轧生产转变为冷轧生产。

冶金新产品自主研发和新工艺的研究，需要强大先进的理化研究和检测作保障，要求新的分析测试手段先行，保障工艺改进及生产的检验质量控制要求。

科学、准确的科研和生产在线化学分析检验是实现产品研发和工艺研究的前提，是实现大生产和质量控制的先决条件。

冶金生产在线分析检测主要以火花直读光谱仪分析方法为主，研究检测部门配以电感耦合等离子体发射光谱仪和质谱仪及气体分析仪等手段。火花直读光谱仪具有快速、准确、精度高，多元素同时测定的优势，可实现炉前在线检验快速分析的要求，是目前最能够满足在线检验时间要求的分析方法。大型化学分析检验仪器的方法建立和定量分析校正离不开冶金标准样品，依靠基体组成、化学元素成分相近的标准样品建立、校正工作曲线，从而实现定量分析。而目前由于缺乏冶炼工艺及组成元素相近的硅钢标准样品，冶金钢铁企业高附加值产品硅钢等产品的化学分析技术明显不能满足工艺控制的要求，这种情况很大程度上制约了新分析方法的研发，许多在线检测方法手段和新设备的方法开发明显滞后于科研和生产工艺。

硅钢光谱标准样品是硅钢冶炼过程中工艺质量控制和产品检验的实物标准，其制备工艺、特性量值项目和质量直接影响硅钢产品的质量，随着产品开发不断深入和硅钢生产实物质量的不断提高，研制高质量与当代冶炼工艺相匹配的硅钢光谱标准样品对于提高硅钢产品质量，提高企业的经济效益具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种特别适合于光谱分析仪用的符合我国钢铁企业各类无取向和取向冷轧低碳含铝硅钢生产质量控制需要的硅钢标准样品及其制备方法。

为达到上述目的，本发明中的低碳含铝硅钢标准样品，含有重量百分比的化学元素：C：0.0022％～0.0735％，Si：0.300％～4.195％，Mn：0.105％～1.605％，P：0.0072％～0.111％，S：0.0018％～0.0214％，Ni：0.0031％～0.131％，Cr：0.0142％～0.400％，Cu：0.0037％～0.252％，V：0.0006％～0.0019％，Ti：0.0019％～0.0545％，Alt：0.0253％～0.535％，Bt：0.0001％～0.0014％，As：0.0009％～0.0014％，Sb：0.0002％～0.0035％，Sn：0.0001％～0.0002％，Nb：0.0012％～0.0301％，N：0.0016％～0.0004％，余量为铁元素和不可避免的杂质。

标样成分设计：为满足低碳含铝硅钢类钢铁产品分析检验中质量控制、验证硅钢分析新技术、新方法，鉴定校准有关仪器设备和评定人员分析水平，低碳含铝硅钢光谱标准样品的成分设计遵循以下原则：(1)各点铁基体基本一致；(2)充分考虑硅钢现代工艺品种的特点，设计低碳含铝硅钢系列8点：C＜0.10％；Si％：0.3X％～4.XX％，AL：0.02X％～0.5X％；(3)各点特性量值呈均匀梯度分布，工作曲线不低于四个有效点；(4)依据冶炼水平、定值水平和质量控制水平设计不确定度控制范围(上限)，同时采用多元合金元素成分设计技术满足不同牌号硅钢的磁特性及综合特性要求和符合特定冶炼系统的工艺控制能力，保证硅钢标样冶炼的钢水成分设计和工艺符合技术指标要求并能覆盖大部分硅钢的牌号成分。

根据以上原则，本发明低碳含铝硅钢标准样品成分设计见表1.

表1硅钢光谱分析用标准样品成分设计表(重量％)

本发明低碳含铝硅钢标准样品的制备方法包括：冶炼和连铸—取样—锻造和缓冷—样品加工—标样均匀性检验—标样特性量值分析和确定—标样稳定性检验。

1、冶炼和连铸

硅钢冶炼采取主要工艺：铁水预处理→转炉冶炼→精炼→连铸。

2、取样：连铸坯生产线取样，取样位置避开铸坯横向1/4、1/2处夹杂物和杂质元素聚集点，边部去掉50mm以避开保护渣对连铸坯的影响，保证所取坯样元素成分均匀性，分别就C、Si、Mn、P、S、N、Als元素进行成分初检，符合成分设计要求的选为标样试验样。

3、锻造成圆棒后缓冷。

4、车床加工成最终标准样品。

5、均匀性检验：选择C、Si、Mn、P、S、N、Ni、Cr、Cu、V、Ti、Alt、Bt、N、Sb、Nb、Sn全部特性成分进行均匀性检验，采用F检验的方差分析法表示样品的均匀性。

6、标样特性量值分析和确定：由八家实验室采用两种以上的不同原理分析方法共同进行特性量值的定值分析，汇总数据，数理统计确定每一个特性量值。

7、标样稳定性检验：是对标样易发生偏析的C、Si、Mn、P、S、Alt、N元素，检验其观测值与特性值之差是否小于特性值的扩展不确定度。

本发明硅钢标样成分设计成八点系列硅钢标准样品，元素特性量值具有四点以上的线性相关性，相关系数在0.99以上，见附图。化学元素线性范围宽，覆盖硅钢冶炼工艺中大部分钢种，可适用于从低牌号到中、高牌号的无取向硅钢和取向硅钢等各种硅钢工艺产品的光谱分析治质量分析用。样品冶炼由于采用了特定的RH、LF、多元合金设计技术等精炼工艺，硅钢特定的锻造加热程序和缓冷技术，显著提高标样化学成分均匀性，且提高了加工性能，经COMAR检索，对标准值的准确性、定值水平、定值项目及标准样品研究工作深入等多方面技术指标考查比较，低碳含铝硅钢C、Al元素良好的梯度分布和特性量值N、Sb、Nb、As均填补了国内外硅钢标准样品空白。

通过采取以上技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、由于采用了铁水预处理→转炉冶炼→精炼→连铸的硅钢冶炼工艺，本发明的硅钢标准样品的化学成分均匀、组织致密；又由于采用锻造工艺和缓冷工艺，显著提高标样化学成分均匀性；

2、本硅钢光谱分析用国家标准样品所确定的C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Cu、V、Ti、Nb、Alt、B、Sn、As、Sb和N共17个特性量值，是传递相应硅钢类产品成分量值的“计量器具”。本专利产品应用于直读光谱仪建立分析方法和工作曲线，实现硅钢冶炼生产的在线调质，实现了硅钢类产品的在线检验、质量控制和成品痕量元素的正确赋值，配合和保证硅钢炼钢工艺改进的实施，应用在控制硅钢各种工艺改进中，从而实现降低硅钢废品率。

附图说明

图1硅钢光谱标样C元素线性拟合图；

图2硅钢光谱标样Si元素线性拟合图；

图3硅钢光谱标样Mn元素线性拟合图；

图4硅钢光谱标样P元素线性拟合图；

图5硅钢光谱标样S元素线性拟合图；

图6硅钢光谱标样Ni元素线性拟合图；

图7硅钢光谱标样Cr元素线性拟合图；

图8硅钢光谱标样Cu元素线性拟合图；

图9硅钢光谱标样Ti元素线性拟合图；

图10硅钢光谱标样Al元素线性拟合图；

图11硅钢光谱标样B元素线性拟合图；

图12硅钢光谱标样Nb元素线性拟合图；

图13硅钢光谱标样Sn元素线性拟合图。

具体实施方式

下面结合具体的实例对本发明涉及的技术方案进一步描述，但不作为对发明内容的限制。

本发明中的硅钢光谱标样是在硅钢冶炼工艺钢中均匀含有下述重量百分比的化学元素：

C：0.0022％～0.0735％，Si：0.300％～4.195％，Mn：0.105％～1.605％，P：0.0072％～0.111％，S：0.0018％～0.0214％，Ni：0.0031％～0.131％，Cr：0.0142％～0.400％，Cu：0.0037％～0.252％，V：0.0006％～0.0019％，Ti：0.0019％～0.0545％，Alt：0.0253％～0.535％，Bt：0.0001％～0.0014％，As：0.0009％～0.0014％，Sb：0.0002％～0.0035％，Sn：0.0001％～0.0002％，Nb：0.0012％～0.0301％，N：0.0016％～0.0004％，余量为铁元素和不可避免的杂质。

硅钢光谱标样GG1#～GG8#化学元素的总重量百分比汇总表(ω％)

发明的上述的硅钢光谱标准样品的制备方法，按如下的步骤进行的：

1、冶炼、连铸：

硅钢冶炼工艺过程：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼(造还原渣深脱硫)→RH真空强脱碳→薄板连铸。采取优化的最佳的LF+RH精炼工艺路线，稳定地控制钢中的〔S〕、〔C〕、〔Si〕、〔N〕、〔Mn〕、〔Ti〕、〔Al〕难控制元素，保证硅钢钢水的洁净度和良好的连续浇注性。

2、取样：1650连铸生产线取样，取样位置避开铸坯横向1/4、1/2处夹杂物和杂质元素聚集点，边部去掉50mm以避开保护渣对连铸坯的影响，保证所取坯样元素成分均匀性，分别就C、Si、Mn、P、S、N、Als元素进行成分初检，符合成分设计要求的选为标样试验样。

经化学元素初检，连铸工序取样，取得并确定八个符合硅钢标样成分设计的钢坯，作为纯净钢标样研制样。选定铸坯样，规格230×240×1000(mm)，坯料重约350Kg。

3、锻造和缓冷：钢坯经车床扒皮至光洁后，锯床分割成小块，进行加热、锻打和缓冷加工工艺。锻后样品要求圆棒表面无裂纹、结疤、无混样，直径在Φ45±2mm范围内，长800～1000mm的圆棒，圆棒直度误差不能超过1.5mm。

4、样品加工：将锻轧后质量合格的直径Φ45±2mm，长800～1000mm的圆棒样品经车床扒皮——锯床切块——车床倒棱——抛光——酒精清洗水分(防治生锈)，最终加工成Φ40×30mm块状样品，即是最后的标准样品。

5、均匀性检验：对此低碳含铝硅钢标准样品的全部特性量值成分进行均匀性检验：C、Si、Mn、P、S、N、Ni、Cr、Cu、V、Ti、Alt、Bt、N、Sb、Nb、Sn，采用F检验的方差分析法表示样品的均匀性。

6、由八家实验室采用两种以上的不同原理分析方法共同进行特性量值的定值分析，汇总数据，数理统计确定每一个特性量值。

参加硅钢标样定值协作单位：(1)本钢特钢质检中心；(2)本钢技术中心；(3)武汉科技大学理化检测所；(4)攀钢研究院检测中心；(5)太原钢铁集团公司技术中心；(6)马钢股份公司技术中心检验所；(7)济钢集团山东省冶金科学研究院；(8)鞍钢股份有限公司技术中心；(9)武钢研究院分析测试中心。

采取的元素定值分析方法汇总如下：

7、稳定性检验：对本套标准样品的主元素C、Si、Mn、P、S、Als、N进行了两年的稳定性监测，测试方法为辉光光谱法，测量的观测值与特性值之差均小于特性值的扩展不确定度，证明标样具有良好的稳定性，并依据研制经验，将样品的有效期限定为15年。

Claims (6)

1.一种低碳含铝硅钢标准样品，含有重量百分比的化学元素：C：0.0022％～0.0735％，Si：0.300％～4.195％，Mn：0.105％～1.605％，P：0.0072％～0.111％，S：0.0018％～0.0214％，Ni：0.0031％～0.131％，Cr：0.0142％～0.400％，Cu：0.0037％～0.252％，V：0.0006％～0.0019％，Ti：0.0019％～0.0545％，Alt：0.0253％～0.535％，Bt：0.0001％～0.0014％，As：0.0009％～0.0014％，Sb：0.0002％～0.0035％，Sn：0.0001％～0.0002％，Nb：0.0012％～0.0301％，N：0.0016％～0.0004％，余量为铁元素和不可避免的杂质。

2.一种根据权利要求1所述的低碳含铝硅钢标准样品的制备方法，其特征在于如下步骤：按上述成分冶炼和连铸—取样—锻造和缓冷—样品加工—标样均匀性检验—标样特性量值分析和确定—标样稳定性检验。

3.根据权利要求2所述的低碳含铝硅钢标准样品的制备方法，所述的取样是：设定连铸坯拉坯方向为纵向，则取样位置避开铸坯横向1/4、1/2处夹杂物和杂质元素聚集点，边部去掉50mm以避开保护渣对连铸坯的影响，保证所取坯样元素成分均匀性，分别就C、Si、Mn、P、S、N、Als元素进行成分初检，符合成分设计要求的选为标样试验样。

4.根据权利要求2所述的低碳含铝硅钢标准样品的制备方法，所述的标样均匀性检验是对C、Si、Mn、P、S、N、Ni、Cr、Cu、V、Ti、Alt、Bt、N、Sb、Nb、Sn全部特性量值成分进行均匀性检验，采用F检验的方差分析法表示样品的均匀性。

5.根据权利要求2所述的低碳含铝硅钢标准样品的制备方法，所述的标样特性量值分析和确定是由八家实验室采用两种以上的不同原理分析方法共同进行特性量值的定值分析，汇总数据，数理统计确定每一个特性量值。

6.根据要求2所述的低碳含铝硅钢标准样品的制备方法，所述的标样稳定性检验，是对标样易发生偏析的C、Si、Mn、P、S、Alt、N元素，检验其观测值与特性值之差是否小于特性值的扩展不确定度。

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