CN105866124B - 利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取碳元素含量分布的方法 - Google Patents
利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取碳元素含量分布的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105866124B CN105866124B CN201610405221.6A CN201610405221A CN105866124B CN 105866124 B CN105866124 B CN 105866124B CN 201610405221 A CN201610405221 A CN 201610405221A CN 105866124 B CN105866124 B CN 105866124B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- macrostructure
- gray
- element content
- strand
- carbon element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
本发明公开了一种利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取碳元素含量分布的方法,1、利用热酸洗方法对碳钢的铸坯表面进行处理,热酸洗中酸液容积比为1:(1—2)工业盐酸水溶液,酸蚀温度为50—80℃,酸蚀时间为10—30min;2、对处理后的试样进行打磨以获得组织偏析界面清晰的低倍组织图像;再利用数码相机/显微镜获取高清铸坯低倍组织的图像;3、将铸坯低倍组织图像处理成灰度图像,读取其中某一位置低倍组织灰度图像的灰度值;然后,通过公式计算得到到该位置的碳元素含量;重复读取灰度值,计算得到相应位置的碳元素含量,并绘制成图,得到碳元素含量分布图;本发明可与凝固组织图对应、分析范围灵活、破坏性低且宜实现等特点。
Description
技术领域
本发明涉及冶金工程及凝固技术领域,尤其涉及一种利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取偏析碳元素含量分布的方法。
背景技术
碳元素在碳钢中是重要的合金元素,但由于碳元素液固间分配系数小且碳含量较高,在凝固过程中经溶质再分配后容易造成碳元素偏析。同时,碳元素偏析是铸坯常见的内部缺陷,其对铸坯性能的影响很大,尤其对于一些特殊的高碳钢而言危害更为明显。因此,实际生产与技术研究中需要利用各种技术手段对铸坯碳元素含量的分布进行分析来检验铸坯内部质量是否达标,同时也为进一步改进工艺控制铸坯内部质量提供参考。目前,测量铸坯的碳元素分布主要利用金属原位分析仪、化学分析、EPMA(Electro-ProbeMicroanalyzer)等方法。这些方法在实践中已经得到广泛的应用。但是这些方法或多或少也存在一些不足,例如金属原位分析仪测量前必须对样品进行一定的预处理,同时铸坯低倍组织的获取须经过热酸洗,使得其测量结果不能与低倍组织很好的对应,同时单次最大分析面积只有约70cm2;化学分析前须先通过钻屑取样,属于破坏性分析方法,同时由于钻头尺寸的限制往往会无法区分来自枝晶与偏析位置的钢屑,其结果往往只是平均值,而不是特定坐标的元素含量;而EPMA等电子显微方法分析尺度太小,难以分析宏观铸坯不同位置的质量情况。但是,随着对高端钢铁材料要求的不断提高,实际生产与技术研究中,亟需一种能够对碳钢铸坯碳元素偏析状况展开精细且整体的检测方法,同时由于凝固过程中凝固组织与偏析相伴而生,则对凝固组织的控制是实现对偏析等缺陷控制的基础,因此,这种方法还需要能够实现偏析元素含量变化与凝固组织形貌相对应。在以上背景下,利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取偏析碳元素含量分布的方法就具有可与凝固组织对应、分析范围灵活、破坏性低且宜实现的优点。
发明内容
针对现有方法获取碳钢铸坯碳元素分布方法的局限性,本发明瞄准于可与凝固组织对应、分析范围灵活、破坏性低且宜实现的技术目标。本发明利用热酸洗处理中碳元素含量越高的位置腐蚀程度越深,对应低倍组织的灰度图像也表现得越黑的的规律,其目的在于提供利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取碳元素含量分布的方法。
本发明的技术方案:一种利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取碳元素含量分布的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)利用热酸洗方法对碳钢的铸坯表面进行处理,热酸洗中酸液容积比为1:(1—2)工业盐酸水溶液,酸蚀温度为50—80℃,酸蚀时间为10—30min;
(2)对热酸洗腐蚀处理后的试样进行打磨以获得组织偏析界面清晰的低倍组织图像;再利用数码相机/显微镜获取高清铸坯低倍组织的图像;
(3)将铸坯低倍组织图像处理成灰度图像,读取其中某一位置低倍组织灰度图像的灰度值;然后,通过下面公式计算得到到该位置的碳元素含量;重复读取灰度图像内不同位置低倍组织灰度图像的灰度值,通过该公式计算得到相应位置的碳元素含量,并绘制成图,得到碳元素含量分布图;
式中:Ci—铸坯相应位置的碳元素含量;
gi—铸坯相应位置低倍组织图像的灰度值;
—铸坯碳元素含量的平均值;
—铸坯低倍组织灰度图中灰度值的平均值;
255—灰度值的理论最高值。
碳钢凝固过程中偏析碳元素的再分配会使得铸坯碳元素分布不均(微观偏析、宏观偏析),则不同位置碳元素含量的不同导致其在热酸洗处理中反应的吉布斯自由能不同。碳元素含量越高的位置,活性越大,反应越剧烈,最后腐蚀的程度与深度均越大,根据光学原理将其转换为灰度图后更能明显区分,即碳元素含量越大,灰度越大(灰度值越小)。由于对铸坯凝固组织形貌的观察分析也是利用热酸洗这一原理使铸坯表面显示出凝固组织与偏析的界面,因此就可以利用灰度图得到可以凝固组织图对应的碳元素含量分布图,这也就为利用凝固组织的结构骨架功能来精细化控制偏析缺陷提供了相应的基础。同时,虽然该方法得到为凝固组织枝晶尺度的碳元素分布(微米级至毫米级),但由于该方法是基于热酸洗实验与对灰度图的分析,因此分析范围可根据试样的大小增加或减小。综合以上,相比现有方法,本发明具有如下有益结果:可与凝固组织图对应、分析范围灵活、破坏性低且宜实现等特点。
附图说明
图1碳钢试样的低倍组织形貌图(10mm×10mm);
图2碳钢试样的低倍组织灰度图(10mm×10mm);
图3利用低倍组织灰度图所得到的碳元素分布曲线。
具体实施方式
实施例:
(1)首先,利用常规热酸洗方法对碳钢(本发明选取的碳含量为0.38%的碳钢)的铸坯表面进行处理,热酸洗中酸液容积比为1:(1—2)工业盐酸水溶液,酸蚀温度为50—80℃,酸蚀时间为10—30min;酸蚀温度可以选取的具体点为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等,酸蚀时间根据碳钢的碳含量、酸蚀温度等选取,可以选取的具体点为10min、12min、15min、18min、20min、22min、25min、26min、28min、30min等,都能满足本发明的需要。
(2)然后,对热酸洗腐蚀处理(转换)后的试样进行打磨以获得组织偏析界面清晰的低倍组织图像;最后,利用数码相机/显微镜获取高清铸坯低倍组织的图像;图1所示即为高清铸坯低倍组织的图像。
(3)将铸坯低倍组织图像处理成灰度图像(图2所示),且读取其中某一位置低倍组织灰度图像的灰度值;然后,通过下面公式得到到该位置的碳元素含量(如图2中的点画线所示);重复读取灰度图像砂锅内不同位置低倍组织灰度图像的灰度值,通过该公式得到到其它位置的碳元素含量,并绘制成图。图2中的碳元素含量分布图也可表示为如图3中的曲线。同理,就可以获得不同铸坯试样不同位置的碳元素分布图。
将铸坯低倍组织图像处理成灰度图像,采用现有技术的图像处理软件,如Image-Pro Plus与Matlab等,都能实现,在此不作进一步说明。
式中:Ci—铸坯相应位置的碳元素含量,;
gi—铸坯相应位置低倍组织图像的灰度值,;
—铸坯碳元素含量的平均值,;
—铸坯低倍组织灰度图中灰度值的平均值,;
255—灰度值的理论最高值。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取碳元素含量分布的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)利用热酸洗方法对碳钢的铸坯表面进行处理,热酸洗中酸液容积比为1:(1—2)工业盐酸水溶液,酸蚀温度为50—55℃,酸蚀时间为22—30min;
(2)对热酸洗腐蚀处理后的试样进行打磨以获得组织偏析界面清晰的低倍组织图像;再利用数码相机/显微镜获取高清铸坯低倍组织的图像;
(3)将铸坯低倍组织图像处理成灰度图像,读取其中某一位置低倍组织灰度图像的灰度值;然后,通过公式(1)计算得到该位置的碳元素含量;重复读取灰度图像内不同位置低倍组织灰度图像的灰度值,通过公式(1)计算得到相应位置的碳元素含量,并绘制成图,得到碳元素含量分布图;
式中:Ci—铸坯相应位置的碳元素含量;
gi—铸坯相应位置低倍组织图像的灰度值;
—铸坯碳元素含量的平均值;
—铸坯低倍组织灰度图中灰度值的平均值;
255—灰度值的理论最高值。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610405221.6A CN105866124B (zh) | 2016-06-06 | 2016-06-06 | 利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取碳元素含量分布的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610405221.6A CN105866124B (zh) | 2016-06-06 | 2016-06-06 | 利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取碳元素含量分布的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105866124A CN105866124A (zh) | 2016-08-17 |
CN105866124B true CN105866124B (zh) | 2018-10-16 |
Family
ID=56676289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610405221.6A Active CN105866124B (zh) | 2016-06-06 | 2016-06-06 | 利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取碳元素含量分布的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105866124B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111899230B (zh) * | 2020-07-15 | 2023-11-17 | 重庆大学 | 基于钢铸坯低倍组织三维特征的质量量化及自动多级评判方法 |
CN115615990B (zh) * | 2022-12-16 | 2023-04-07 | 北京科技大学 | 一种帘线钢铸坯碳偏析的研究方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102759526A (zh) * | 2012-06-28 | 2012-10-31 | 宁波大学 | 一种金标银染定量检测汞离子的方法及其试剂盒 |
CN105352966A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-02-24 | 邢台钢铁有限责任公司 | 一种高碳钢连铸坯内部质量的检验方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9500594B2 (en) * | 2012-04-12 | 2016-11-22 | Gm Global Technology Operations, Llc | Method for automatic quantification of dendrite arm spacing in dendritic microstructures |
-
2016
- 2016-06-06 CN CN201610405221.6A patent/CN105866124B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102759526A (zh) * | 2012-06-28 | 2012-10-31 | 宁波大学 | 一种金标银染定量检测汞离子的方法及其试剂盒 |
CN105352966A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-02-24 | 邢台钢铁有限责任公司 | 一种高碳钢连铸坯内部质量的检验方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105866124A (zh) | 2016-08-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105866124B (zh) | 利用碳钢铸坯低倍组织灰度图获取碳元素含量分布的方法 | |
CN105548207A (zh) | 连铸坯中心疏松或缩孔的定量测定方法 | |
CN111522293B (zh) | 冶金罐的自动倾翻控制方法和系统 | |
CN116758084B (zh) | 基于图像数据的钣金件焊接缺陷智能检测方法 | |
CN111522294A (zh) | 一种扒渣机的自动控制系统及方法 | |
CN110885912B (zh) | 基于数据分析的自动炼钢方法、系统 | |
CN112418538A (zh) | 一种基于随机森林分类的连铸坯夹杂预测方法 | |
CN101949851A (zh) | 一种利用直读光谱仪快速检验铸坯偏析的方法 | |
CN111979375A (zh) | 铁水kr搅拌混合特性量化表征方法及智能脱硫方法 | |
CN107367510B (zh) | 一种高碳钢连铸坯等轴晶率的测定方法 | |
CN112371936A (zh) | 连铸凝固终点计算方法及系统 | |
CN117305940B (zh) | 一种铝材阳极氧化系统 | |
CN105466961A (zh) | 一种连铸钢坯合金元素微观偏析的评价方法 | |
CN103267498B (zh) | 铁矿石粗糙度自动数字量化测量方法 | |
CN109521730B (zh) | 一种铁水包内渣面的在线计算方法 | |
CN114689583A (zh) | 一种铜基铁系合金铸坯的宏观偏析分析方法 | |
CN103728333A (zh) | 双样杯球铁或蠕铁炉前快速分析方法及装置 | |
CN116642559A (zh) | 冲渣池料面高度分析方法及装置 | |
Chen et al. | Edge and texture detection of metal image under high temperature and dynamic solidification condition | |
CN115100140A (zh) | 一种基于多传感融合的检测缺陷图像融合方法 | |
CN112488191B (zh) | 一种基于knn智能算法的金属腐蚀分布图绘制方法 | |
Liu et al. | Method to detect the bolt thread defect in the aerospace vehicle with ultrasonic image and its implementation | |
CN203053877U (zh) | 低倍酸洗和试样成像自动化综合集成系统 | |
CN113592760B (zh) | 一种基于火焰图像纹理特征的转炉终点碳含量预测方法 | |
CN117250220B (zh) | 一种铁水热分析方法及装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |