CN105548207B - 连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法 - Google Patents

连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明所要解决的技术问题是提供一种连铸坯中心疏松或缩孔快速、准确的检测方法，为连铸工艺提供了准确、有效的理论依据。本发明方法包括以下步骤：a、取样制样：在铸坯横向中心处取铸坯片，将铸坯片表面加工处理，定义处理后的铸坯片的横截面积为SA；b、制作图样：将a步骤处理后的铸坯片做成完整的高清图片；c、图像处理：将b步骤得到的高清图像转化成黑白化图像；d、图像分析：将铸坯中心疏松或缩孔设定为单独的一个孔洞，统计孔洞的单孔像素面积Sk；e、相关计算：代入公式最终得到连铸坯中心疏松或缩孔程度K。本发明方法具有操作简单、使用效果好、结果快速准确等优点。

Description

连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法
技术领域
本发明属于冶金检测技术领域，涉及一种连铸坯内部质量评定方法，具体涉及一种连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法。
背景技术
近20年来，我国连铸生产和连铸技术的进步，推动了整个钢铁行业的发展。连铸技术作为作为钢铁工业水平的标志之一，已经成为钢铁生产发展的主要技术动力。随着生产能力的提高和市场时常需求的丰富多彩，铸坯质量保证越发显其重要性。连铸坯质量检验是连铸生产质量保证的关键手段之一。
连铸坯的中心致密度(包括中心疏松和中心缩孔等)是影响铸坯质量的重要缺陷，准确描述铸坯的中心疏松和中心缩孔缺陷，对连铸工艺的改进具有重要意义。在连铸生产中经常采用硫印法、热酸洗法和冷酸洗法三种低倍检测方法检测铸坯质量。而热酸洗法和冷酸洗法可以检测连铸坯中心疏松和中心缩孔程度。
热酸洗法是把加工好的试样放在稀盐酸中加热一段时间，由于稀盐酸对钢的裂纹周围的偏析物、夹杂、晶界和基体都有不同程度的腐蚀，因此，经热酸洗的表面显现出裂纹、偏析聚集区、夹杂及晶界等。冷酸洗法和热酸洗法效果基本相同，且不需要酸洗槽和加热装置。这两种方法酸洗程度不易控制，易出现腐蚀不足或过度腐蚀，且采用人工观察和判断易受外界因素干扰，评定结果不准确。
申请号为“201310226194.2”，发明名称为“一种连铸坯中心疏松或中心缩孔定量评定方法”，公开了一种连铸坯中心疏松或中心缩孔定量评定方法，该方法在连铸坯厚度四分之一和铸坯中心分别切取大小相同的试样，经过加工使试样表面达到一定的光洁度，使用无水乙醇对试样表面进行清洗。根据QB/T2855-2007标准的测量方法，分别测量铸坯不同位置的两个试样的密度。连铸坯厚度四分之一处试样密度为ρ0，连铸坯中心试样密度为ρ，以[(ρ0-ρ)/ρ0]×100％的值表征中心疏松或中心缩孔的程度。该专利采用排水法测量密度的方法，操作粗糙、繁琐，一方面操作因素影响较大，另一方面样品表面没有采取密封测量，结果误差较大；另外，该专利假定连铸坯厚度四分之一处选择样品致密度最大且和中心疏松区样品做比较，而实际中连铸坯厚度四分之一多为柱状晶，易出现裂纹和偏析，致密度多数情况下不为最大，结果的准确性待考虑。
申请号为“201410792132.2”，发明名称为“一种铸坯皮下质量的检测方法”，公开了一种铸坯皮下质量的检测方法，该方法包括以下步骤：(1)冷却：对铸坯进行水冷或缓冷；(2)烧除：待铸坯冷却后，对铸坯的表面进行烧除，烧除铸坯表面的氧化铁皮及部分表面；其中烧除的深度为1～3mm；(3)清理：用水冲洗铸坯的烧除部位，并用氧气进行吹扫；(4)观察：通过铸坯的烧除部位观察铸坯皮下质量缺陷。该检测方法适用于在线或离线快速检查铸坯皮下质量。该发明侧重铸坯皮下质量检测，未涉及铸坯内部疏松和缩孔的检测。
申请号为“201110004123.9”，发明名称为“连铸坯凝固组织和缺陷枝晶腐蚀低倍检验试剂及制备方法”，公开了一种连铸坯凝固组织和缺陷枝晶腐蚀低倍检验试剂及制备方法，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％，质量浓度为36～38％的盐酸1.28～1.30％，无水乙醇54.70～55.80％，余量为水。其制备方法为：在容器中加入水，再加入氯化铜、氯化镁、氯化铁和盐酸；待所加入的原料完全溶解后，再加入无水乙醇，搅拌均匀。该发明与现有技术相比，解决了其他腐蚀试剂无法清晰地显示连铸坯树枝晶凝固组织的问题，但是该发明属于传统的低倍检验在铸坯质量检测上的应用，检验周期比较长，人为因素影响比较大，对铸坯内部致密度没有严格的定量标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种连铸坯中心疏松或缩孔快速、准确的检测方法，为连铸工艺提供了准确、有效的理论依据。
本发明连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，包括以下步骤：
a、取样制样：在铸坯横向中心处取铸坯片，将铸坯片表面加工处理，使得铸坯片横截面粗糙度Ra值为1.2～1.3μm，处理后的铸坯片的横截面积为SA/mm2；
b、制作图样：拍摄或者扫描a步骤处理后的铸坯片的横截面，做成高清图片，图片分辨率为A≥600像素·英寸-1；
c、图像处理：将b步骤得到的高清图片处理成黑白化图像；
d、图像分析：将铸坯中心疏松或缩孔设定为单独的一个孔洞，统计黑白化图像上孔洞的单孔像素面积Sk/mm2；
e、相关计算：按照公式(Ⅰ)计算得到铸坯片第n个单孔实际面积Sn/mm2：
其中，B—25.4mm/英寸；
按照公式(Ⅱ)计算得到铸坯片疏松或缩孔的实际总面积SB/mm2:
(II) SB＝∑Sn；
按照公式(Ⅲ)计算得到的数值表征中心疏松或中心缩孔程度K：
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中所述铸坯为断面为360mm×450mm的大方坯；所述大方坯优选为45#钢方坯、U78CrV方坯、50#钢方坯。
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中铸坯片的体积为100mm×100mm×10mm。
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中铸坯片表面加工处理采用刨床和磨床进行加工。
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中b步骤采用高像素数码相机拍摄或采用高分辨率扫描仪扫描铸坯片的横截面。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中b步骤中高清图片采用清华紫光A30扫描仪在600dpi的分辨率下进行扫描得到。
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中c步骤中可以采用Photoshop CS6将高清图片处理成灰度图，再利用科学计算软件Matlab 7.0中的im2bw函数功能，选择适当的阀值对图片进行二值化处理，得到黑白化图像。
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中d步骤中采用图像分析软件image-pro plus 6.0，分析统计每个孔的像素面积Sk。
本发明连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，具有操作简单、使用效果好、结果快速准确等优点。本发明经实施应用，方便了铸坯内部致密度检测，本发明方法能快速准确的反映铸坯中心致密度的情况，为连铸工艺提供准确、有效的理论依据，具有广阔的应用前景和市场推广价值。
具体实施方式
本发明连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，包括以下步骤：
a、取样制样：在铸坯横向中心处取铸坯片，将铸坯片表面加工处理，使得铸坯片横截面粗糙度Ra值为1.2～1.3μm，处理后的铸坯片的横截面积为SA/mm2；
b、制作图样：拍摄或者扫描a步骤处理后的铸坯片的横截面，做成高清图片，图片分辨率为A≥600像素·英寸-1；
c、图像处理：将b步骤得到的高清图片处理成黑白化图像；
d、图像分析：将铸坯中心疏松或缩孔设定为单独的一个孔洞，统计黑白化图像上孔洞的单孔像素面积Sk/mm2；
e、相关计算：按照公式(Ⅰ)计算得到铸坯片第n个单孔实际面积Sn/mm2：
其中，B—25.4mm/英寸；
按照公式(Ⅱ)计算得到铸坯片疏松或缩孔的实际总面积SB/mm2:
(Ⅱ) SB＝∑Sn；
按照公式(Ⅲ)计算得到的数值表征中心疏松或中心缩孔程度K：
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中所述铸坯为断面为360mm×450mm的大方坯；所述大方坯优选为45#钢方坯、U78CrV方坯、50#钢方坯。
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中铸坯片的体积为100mm×100mm×10mm。
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中铸坯片表面加工处理采用刨床和磨床进行加工。
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中b步骤采用高像素数码相机拍摄或采用高分辨率扫描仪扫描铸坯片的横截面。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中b步骤中高清图片采用清华紫光A30扫描仪在600dpi的分辨率下进行扫描得到。
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中c步骤中可以采用Photoshop CS6将高清图片处理成灰度图，再利用科学计算软件Matlab 7.0中的im2bw函数功能，选择适当的阀值对图片进行二值化处理，得到黑白化图像。
上述所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其中d步骤中采用图像分析软件image-pro plus 6.0，分析统计每个孔的像素面积Sk。
综上，本发明的目的是克服现有技术存在的问题，提供一种连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，本方法在连铸坯横向截面中心取100mm×100mm×10mm的铸坯片，其中100mm×100mm的面在铸坯横向截面且铸坯中心同时为该面中心，经过刨床和磨床加工使试样100mm×100mm表面达到一定的光洁度，采用二维定量图像分析法，定义疏松或缩孔总面积为SB，100mm×100mm面的面积为SA，以的值表征中心疏松或中心缩孔的程度。其中SB的测量需要使用生物学上经常使用的图像分析软件image-pro plus 6.0且需假设每一个疏松或缩孔缺陷为一个孔洞。本发明在连铸大方坯坯横向截面中心取100mm×100mm大小的面积，基本将大方坯中心疏松和缩孔的缺陷包含在内，另一方面image-proplus 6.0软件测量准确，减少了认为测量的误差。本发明取样能快速准确的反映铸坯中心疏松和缩孔的情况，为连铸工艺提供了准确、有效的理论依据。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本发明方法测定45#钢铸坯中心疏松和缩孔程度：
连铸生产横断面尺寸为360mm×450mm的45#钢大方坯，采用了凝固末端大压下控制；铸坯横向截面中心100mm×100mm的面积范围基本将大方坯中心疏松和缩孔的缺陷包含在内，所以连铸坯横向截面中心取100mm×100mm×10mm的铸坯片，经过刨床和磨床加工使试样100mm×100mm表面达到一定的光洁度，定义100mm×100mm的面的面积为SA。采用清华紫光A30扫描仪在600dpi的分辨率下进行扫描，将具有一定光洁度的试样SA面扫描成图片，使用图像分析软件image-pro plus 6.0统计孔洞的像素面积∑Sk为60.45像素，经过换算得到疏松或缩孔总的实际几何面积SB为65mm2，带入计算得0.65％。而采用传统的连铸钢方坯低倍组织评级中心缩孔为1.0级，中心偏析为0.5级。采用本发明专利的方法评级的结果更加连续、量化和准确。
实施例2
本发明方法测定U78CrV钢铸坯中心疏松和缩孔程度：
连铸生产横断面尺寸为360mm×450mm的U78CrV钢大方坯，采用了凝固末端大压下控制；铸坯横向截面中心100mm×100mm的面积范围基本将大方坯中心疏松和缩孔的缺陷包含在内，所以连铸坯横向截面中心取100mm×100mm×10mm的铸坯片，经过刨床和磨床加工使试样100mm×100mm表面达到一定的光洁度，定义100mm×100mm的面的面积为SA。采用清华紫光A30扫描仪在600dpi的分辨率下进行扫描，将具有一定光洁度的试样SA面扫描成图片，使用图像分析软件image-pro plus 6.0统计孔洞的像素面积∑Sk为51.15像素，经过换算得到疏松或缩孔总的实际几何面积SB为55mm2，带入计算得0.55％。而采用传统的连铸钢方坯低倍组织评级中心缩孔同样为1.0级，中心偏析为0.5级。进一步说明采用本发明专利的方法评级的结果更加连续、量化和准确，同时也突出了传统酸洗评级的方法易受操作人员的主观影响且同一结果缺陷跨度大、不连续。

Claims (8)

1.连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、取样制样：在铸坯横向中心处取铸坯片，将铸坯片表面加工处理，使得铸坯片横截面粗糙度Ra值为1.2～1.3μm，处理后的铸坯片的横截面积为SA/mm2；
b、制作图样：拍摄或者扫描a步骤处理后的铸坯片的横截面，做成高清图片，图片分辨率为A；其中，A≥600像素·英寸-1；
c、图像处理：将b步骤得到的高清图片处理成黑白化图像；
d、图像分析：将铸坯中心疏松或缩孔设定为单独的一个孔洞，统计黑白化图像上孔洞的单孔像素面积Sk/mm2；
e、相关计算：按照公式(Ⅰ)计算得到铸坯片第n个单孔实际面积Sn/mm2：
(Ⅰ)
其中，B—25.4mm/英寸；
按照公式(II)计算得到铸坯片疏松或缩孔的实际总面积SB/mm2:
(II) SB＝∑Sn；
按照公式(Ⅲ)计算得到的数值表征中心疏松或中心缩孔程度K：
(Ⅲ)
2.根据权利要求1所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其特征在于：所述铸坯为断面为360mm×450mm的大方坯；所述大方坯优选为45#钢方坯、U78CrV方坯、50#钢方坯。
3.根据权利要求1所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其特征在于：铸坯片的体积为100mm×100mm×10mm。
4.根据权利要求1所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其特征在于：铸坯片表面加工处理采用刨床和磨床进行加工。
5.根据权利要求1所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其特征在于：b步骤采用高像素数码相机拍摄或采用高分辨率扫描仪扫描铸坯片的横截面。
6.根据权利要求5所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其特征在于：b步骤中高清图片采用清华紫光A30扫描仪在600dpi的分辨率下进行扫描得到。
7.根据权利要求1所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其特征在于：c步骤中采用Photoshop CS6将高清图片处理成灰度图，再利用科学计算软件Matlab 7.0中的im2bw函数功能，选择适当的阀值对图片进行二值化处理，得到黑白化图像。
8.根据权利要求1所述连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法，其特征在于：d步骤中采用图像分析软件image-pro plus 6.0，统计每个孔的像素面积Sk。
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