CN109856359B - 连铸坯中心偏析定量标准的获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种连铸坯中心偏析定量标准的获取方法。所述获取方法包括步骤：将具有目标化学成分的钢液制备成连铸坯；将连铸坯加工成轧材；从轧材中筛选出轧材样品，所述轧材样品的金相组织符合预设的合格上限；测量轧材样品的待检元素含量；根据所述待检元素含量和所述目标化学成分，得到轧材样品的待检元素偏析值；获取到连铸坯的中心偏析定量标准，所述中心偏析定量标准等同于所述待检元素偏析值。本发明避开了常规连铸坯中心偏析定量标准确定过程中连铸坯中心偏析无法跟踪到具体盘条位置导致的连铸坯偏析值与金相组织无法一一对应的问题，极大的提高了连铸坯中心偏析定量标准的获取速度。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种连铸坯中心偏析定量标准的获取方法。
背景技术
中心偏析是钢铁材料连铸坯常见的一种缺陷，由于它不能通过后续的轧制或退火处理来消除,因而连铸坯的中心偏析程度直接影响轧材(例如盘条)的质量。连铸坯的中心偏析在实际生产中无法做到完全消除，只能通过一定措施来减轻，确定有效的中心偏析定量标准来控制后续轧材的质量成为具有重要现实意义的课题。
连铸坯的中心偏析定量标准的获取方法通常依靠对连铸坯的中心偏析的检测来评判，具体为：加工出连铸坯，对连铸坯进行取样，检测所取样品的偏析值；确定连铸坯的中心偏析定量标准；然后将连铸坯加工成轧材(例如盘条)，而后根据轧材的金相异常组织的等级验证上述中心偏析定量标准是否合理。若中心偏析定量标准不合理时，还需要重复上述过程直至中心偏析定量标准合理为止，方能获得最终的中心偏析定量标准。
连铸坯沿着连铸的长度方向，其中心偏析是变化不连续地，而随机获取的连铸坯分析样品不一定是该连铸坯的中心偏析最严重位置处；而且即使通过轧材的金相异常组织的等级进一步验证，也无法获取到该轧材轧制前对应连铸坯的中心偏析值。连铸坯中心偏析的不均匀性决定了连铸坯的中心偏析检测结果与轧材的金相异常组织难以一一对应。这就使得，连铸坯中心偏析定量标准是否合理的判定结果有时会失真，并且更难以高效快速地获取合理的中心偏析定量标准，只有经过大量的取样分析和长期的数据积累才能得到较为准确的中心偏析定量标准。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种连铸坯中心偏析定量标准的获取方法。
为实现上述目的，本发明一实施方式提供了一种连铸坯中心偏析定量标准的获取方法，所述获取方法包括步骤：
将具有目标化学成分的钢液制备成连铸坯；
将连铸坯加工成轧材；
从轧材中筛选出轧材样品，所述轧材样品的金相组织符合预设的合格上限；
测量轧材样品的待检元素含量；
根据所述待检元素含量和所述目标化学成分，得到轧材样品的待检元素偏析值；
获取到连铸坯的中心偏析定量标准，所述中心偏析定量标准等同于所述待检元素偏析值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤“从轧材中筛选出轧材样品，所述轧材样品的金相组织符合预设的合格上限”中：
预设金相组织等级，所述金相组织等级包括完全合格、合格上限以及完全不合格；
对单个轧材的横截面进行打磨、抛光并腐蚀；
采用金相显微镜扫描腐蚀后的单个轧材横截面，判断金相组织是否符合所述合格上限；
若是，则所述单个轧材筛选为轧材样品；若否，则所述单个轧材筛选为非轧材样品。
作为本发明一实施方式的进一步改进，采用电子探针测量轧材样品的金相组织异常区域的待检元素含量。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述获取方法还包括步骤：评估连铸坯的中心偏析理想测量面积T0，以及，获取连铸坯的横截面的面积S0以及轧材样品的横截面的面积S1；
在所述步骤“采用电子探针测量轧材样品的金相组织异常区域的待检元素含量”中，采用电子探针对轧材样品横截面上的金相组织异常区域进行分析以测量待检元素含量，轧材样品的被检测面积T1＝S1*T0/S0。
作为本发明一实施方式的进一步改进，当被检测面积T1大于电子探针的最大电子束斑所覆盖面积Bmax时：
在轧材样品横截面上的金相组织异常区域取g个检测区，g≥2且为整数；
利用电子探针分别对g个检测区逐一进行分析，以测量每个检测区的待检元素含量，每个检测区的被检测面积T＝T1/g；
得到轧材样品的待检元素含量。
作为本发明一实施方式的进一步改进，其中1个检测区布设于轧材样品横截面上的金相组织异常区域10的中心位置处，且其余g-1个检测区环绕金相组织异常区域10的中心均匀布设
作为本发明一实施方式的进一步改进，g＝9，且其一检测区布设于轧材样品横截面上的金相组织异常区域中心处，其余八个检测区分两层绕金相组织异常区域中心均匀布设。
作为本发明一实施方式的进一步改进，电子探针在测量前与连铸坯中心偏析元素检测对应的分析仪采用同种标样进行预校准。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤“根据所述待检元素含量和所述目标化学成分，得到轧材样品的待检元素偏析值”中，所述待检元素偏析值为所述待检元素含量和所述目标化学成分中待检元素含量的比值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述轧材为盘条。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：避免了对连铸坯进行大量采样测量中心偏析值，进而通过盘条金相检测确定连铸坯中心偏析定量标准的方式，而是将连铸坯直接加工成轧材之后，根据轧材的异常金相组织与连铸坯的中心偏析一一对应关系，直接通过测量金相组织符合合格上限的轧材的待检元素含量，获得的待检元素偏析值作为连铸坯中心偏析定量标准，该方法避开了常规连铸坯中心偏析定量标准确定过程中连铸坯中心偏析无法跟踪到具体盘条位置导致的连铸坯偏析值与金相组织无法一一对应的问题，极大的提高了连铸坯中心偏析定量标准的获取速度。
附图说明
图1是本发明一实施方式的连铸坯中心偏析定量标准的获取方法的流程图；
图2是本发明一实施方式的电子探针扫描的检测区分布示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
如图1所示一实施方式，其中示意了一种连铸坯中心偏析定量标准的获取方法，该获取方法用于获取连铸坯的中心偏析定量标准，以便于在后续生产过程中，对制备的连铸坯的中心偏析情况进行定量化评价。具体地，所述获取方法包括：
铸坯步骤，将具有目标化学成分的钢液制备成连铸坯；
轧制步骤，将连铸坯加工成轧材；
筛选步骤，从轧材中筛选出轧材样品，所述轧材样品的金相组织符合预设的合格上限；
测量步骤，测量轧材样品的待检元素含量；
分析步骤，根据所述待检元素含量和所述目标化学成分，得到轧材样品的待检元素偏析值；
获取步骤，获取到连铸坯的中心偏析定量标准，所述中心偏析定量标准等同于所述待检元素偏析值。
可以理解的是，将连铸坯加工成轧材之后，轧材会由于连铸坯的中心偏析而出现异常金相组织(例如马氏体、网状渗碳体等)。本发明的所述获取方法，避免了对连铸坯进行大量采样测量中心偏析值，进而通过盘条金相检测确定连铸坯中心偏析定量标准的方式，而是将连铸坯直接加工成轧材之后，根据轧材的异常金相组织与连铸坯的中心偏析一一对应关系，直接通过测量金相组织符合合格上限的轧材的待检元素含量，获得的待检元素偏析值作为连铸坯中心偏析定量标准，该方法避开了常规连铸坯中心偏析定量标准确定过程中连铸坯中心偏析无法跟踪到具体盘条位置导致的连铸坯偏析值与金相组织无法一一对应的问题，极大的提高了连铸坯中心偏析定量标准的获取速度。。
下面对所述获取方法以及其各个步骤进行详细说明。
具体地，所述铸坯步骤可采用如下示例予以实现：在冶炼炉中配置并冶炼出具有目标化学成分的钢液，将钢液制备成连铸坯。其中，所述目标化学成分也即冶炼的钢液中的各个化学元素的含量；理想情况下，同一炉次制备得到的连铸坯，其各个位置处的化学成分与所述目标化学成分相一致，但实际上连铸坯中各个位置处的化学成分与所述目标化学成分存在差异，也即表现为中心偏析现象。
下面，以轧材为盘条作为实现方式对所述获取方法进行说明，所述轧制步骤中也即将连铸坯加工成盘条，当然，不以此实现方式为限，例如轧材还可以为钢板、钢带等其他形式的轧制件。
具体盘条的轧制过程可以以任意现有的盘条轧制工艺予以实现，在此不再赘述；同一炉次的连铸坯可以加工出若干根盘条，例如n根盘条，为便于说明，下面以英文字母P和数字的组合来特指一根盘条，也即连铸坯所加工成的n根盘条可以分别表示为P1，P2，…，Pn。
在所述筛选步骤中，筛选出的轧材样品也即投入后续测量步骤(或说待检元素含量的测量步骤)中的轧材，为便于描述和区分，针对若干个轧材，本申请中将投入后续测量步骤中的轧材称之为轧材样品，而对不投入后续测量步骤中的轧材称之为非轧材样品。
并且，所述筛选步骤中，从轧材中筛选出的轧材样品的数目也为若干，具体包括一个、两个或多个的情况。例如，从n根盘条中筛选出若干盘条样品，其中根据实际情况，若干盘条样品具体可以为一根盘条样品、两根盘条样品或者多根盘条样品。
进一步地，所述筛选步骤中，单个轧材确定为轧材样品还是非轧材样品的过程为：
预设金相组织等级，所述金相组织等级包括完全合格、合格上限、完全不合格；
对单个轧材的横截面进行打磨、抛光并腐蚀；
采用金相显微镜扫描腐蚀后的单个轧材横截面，判断金相组织是否符合所述合格上限；
若是，则所述单个轧材筛选为轧材样品；若否，则所述单个轧材筛选为非轧材样品。
对全部轧材依照该过程进行逐一确定，从而从全部轧材中筛选出若干轧材样品。
例如，根据实际生产需求或者标准，按照异常金相组织的严重程度，预设金相组织等级，所述金相组织等级包括完全合格(也即质量完全达标)、合格上限(也即质量勉强达标，或者说质量接近达标与不达标的边缘)、完全不合格(也即质量完全不达标)。
针对连铸坯加工出的n根盘条{P1,P2,…,Pn}：取盘条P1，对其横截面进行打磨、抛光并采用硝酸酒精等对打磨抛光后的横截面进行腐蚀，之后可以利用金相显微镜扫描腐蚀后的横截面，从而判断盘条P1的金相组织是否符合所述合格上限；若不是，也即盘条P1的金相组织符合所述完全合格或者符合所述完全不合格，则盘条P1筛选为非盘条样品，而不再投入后续测量步骤中去；若是，也即盘条P1的金相组织符合所述合格上限，则盘条P1筛选为盘条样品，并投入后续测量步骤中去；对n根盘条{P1,P2,…,Pn}中其余n-1根盘条全部按照上述过程逐一进行确定，即可筛选出m根盘条样品(其中1≤m≤n)。为便于说明，下面以英文字母P’和数字的组合来特指一根盘条样品，也即m根盘条样品可以分别表示为P’1，…，P’m。
在实际生产中，连铸坯的中心偏析量化标准制定的是否合理，还是体现在连铸坯轧制出的轧材质量(也即金相组织)上，本发明直接以金相组织符合预设的合格上限的轧材样品为依照，使获取到的连铸坯的中心偏析量化标准更合理。
进一步地，在所述测量步骤中，优选地采用电子探针测量轧材样品的金相组织异常区域的待检元素含量。其中，理想状态下，所述待检元素含量与钢液中所述目标化学成分中的待检元素含量相一致，但实际上，在轧材样品中，尤其是轧材样品的金相组织异常区域中，所述待检元素含量与钢液中所述目标化学成分中的待检元素含量必然不同。
可以理解的是，若具有若干轧材样品，则对每个轧材样品的横截面上金相组织异常区域进行待检元素含量的测量。
其中，下面以待检元素为碳元素作为实现方式，对所述获取方法进行详细说明。当然，不以此实现方式为限，例如待检元素还可以为磷、硫、锰等其它易发生中心偏析的元素。
例如，针对m根盘条样品P’1，…，P’m：取盘条样品P’1，在其横截面的金相组织异常区域，采用电子探针测量碳含量A1；对m根盘条样品P’1，…，P’m中其余m-1根盘条全部进行测量，以得到全部m根盘条样品的碳含量。为便于说明，以英文字母A和数字的组合来特指一根盘条样品各自的碳含量，也即m根盘条样品P’1，…，P’m的碳含量可以分别表示为A1，…，Am。
进一步地，在所述分析步骤中，所述待检元素偏析值为所述待检元素含量和所述目标化学成分中待检元素含量的比值。
其中，当所述筛选步骤中得到的轧材样品数目大于等于2时，例如m根盘条样品的数目m≥2时，“所述待检元素偏析值为所述待检元素含量和所述目标化学成分中待检元素含量的比值”的具体实现方式具有多种：其一，例如，m根盘条样品P’1，…，P’m的碳含量可以分别为A1，…，Am，得到所述待检元素含量为(A1+…+Am)/m，假设所述目标化学成分中碳含量为A0，则所述筛选步骤中的所述待检元素偏析值为(A1+…+Am)/m与A0的比值；另一，例如，m根盘条样品P’1，…，P’m的碳含量可以表示为A1，…，Am，同样假设所述目标化学成分中碳含量为A0，得到m根盘条样品P’1，…，P’m的碳偏析值分别为A1/A0，…，At/A0，则所述筛选步骤中的所述待检元素偏析值为A1/A0，…，At/A0的平均值。当然，不限于此，还可以采用其他方式来计算所述待检元素偏析值，当然，无论哪种方式，可以理解的是，所述待检元素偏析值与所述待检元素含量、所述目标化学成分中待检元素含量均存在相关性。
进一步地，在一实施方式中，在将所述电子探针应用在所述测量步骤之前(也即使用所述电子探针测量之前)，可以将电子探针与连铸坯中心偏析元素检测对应的分析仪采用同种标样进行预校准，也即将所述电子探针与后续实际生产中直接对连铸坯取样检测时所采用的元素分析仪(例如碳硫分析仪)采用相同的标准样品进行预校准，从而使得检测结果更准确，并且能够使该方法得到的偏析值与后续实际生产中的偏析值/偏析标准进行对应匹配。
进一步地，在所述测量步骤之前，所述获取方法还包括：评估连铸坯的中心偏析理想测量面积T0，以及，获取连铸坯的横截面的面积S0以及轧材样品的横截面的面积S1。
对应的，在所述测量步骤中，具体地，在所述步骤“采用电子探针测量轧材样品的金相组织异常区域的待检元素含量”中，采用电子探针对轧材样品横截面上的金相组织异常区域进行分析，以测量待检元素含量，其中，轧材样品的被检测面积T1＝S1*T0/S0。
可以理解的是，当轧材样品的数目大于等于2时，上述的“轧材样品的被检测面积T1＝S1*T0/S0”指的是每个轧材样品的被检测面积T1＝S1*T0/S0。
进一步地，参图2，当被检测面积T1大于电子探针的最大电子束斑所覆盖面积Bmax时，可以采用以下方式实现分析及测量：在轧材样品(例如盘条样品P’1)横截面上的金相组织异常区域10内取g个检测区20，g≥2且为整数；利用电子探针分别对g个检测区20逐一进行分析，以测量每个检测区20的待检元素含量，每个检测区20的被检测面积T＝T1/g；获取g个检测区20的待检元素含量的平均值作为轧材样品的待检元素含量。也就是说，将单个轧材样品(例如盘条样品P’1)的被检测面积T1均分为若干个小的被检测面积T，该被检测面积T不大于电子探针的最大电子束斑所覆盖面积Bmax，从而使电子探针能够进行有效测量。
其中，优选地，g个检测区20互不重合，并且g个检测区20可在金相组织异常区域10内呈规律性布设。
优选地，其中1个检测区布设于轧材样品横截面上的金相组织异常区域10的中心位置处，且其余g-1个检测区环绕金相组织异常区域10的中心均匀布设。
在本实施例中，参图2中所示，g＝9，其中1个检测区布设于轧材样品横截面上的金相组织异常区域10的中心位置处，且其余8个检测区分两层绕金相组织异常区域10的中心均匀布设。
需要说明的是，上述文字描述顺序并不限定本发明的所述获取方法中各个步骤之间的实施顺序：例如，所述筛选步骤中，可以对全部轧材逐个完成打磨、抛光和腐蚀后，再对全部轧材逐个进行扫描；还可以对全部轧材中的一个轧材完成打磨、抛光、腐蚀和扫描后，再对下一个轧材进行打磨、抛光、腐蚀和扫描；再例如，可以是全部轧材统一完成所述测量步骤后，再统一进行所述分析步骤，还可以是一个轧材完成所述测量步骤和所述分析步骤后，另一个轧材再进行所述测量步骤和所述分析步骤；再例如，优选地，设置铸坯、轧制、筛选、测量、分析、获取等步骤对应的生成流水线工位，在前一轧材按照流水线进行各个步骤时，后一轧材同时也在流水线上进行各个步骤。这些情况仅是对本发明的所述获取方法中各个步骤之间的实施顺序不受文字表述顺序限制的举例说明，当然，所述获取方法还可以存在其他实现方式，不再赘述。
相较于现有技术，本发明的所述获取方法，避免了对连铸坯进行大量采样测量中心偏析值，进而通过盘条金相检测确定连铸坯中心偏析定量标准的方式，而是将连铸坯直接加工成轧材之后，根据轧材的异常金相组织与连铸坯的中心偏析一一对应关系，直接通过测量金相组织符合合格上限的轧材的待检元素含量，获得的待检元素偏析值作为连铸坯中心偏析定量标准，该方法避开了常规连铸坯中心偏析定量标准确定过程中连铸坯中心偏析无法跟踪到具体盘条位置导致的连铸坯偏析值与金相组织无法一一对应的问题，极大的提高了连铸坯中心偏析定量标准的获取速度。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种连铸坯中心偏析定量标准的获取方法，其特征在于，所述获取方法包括步骤：
将具有目标化学成分的钢液制备成连铸坯；
将连铸坯加工成若干轧材；
从若干轧材中筛选出轧材样品，所述轧材样品的金相组织符合预设的合格上限；该步骤包括：预设金相组织等级，所述金相组织等级包括完全合格、合格上限以及完全不合格；对单个轧材的横截面进行打磨、抛光并腐蚀；采用金相显微镜扫描腐蚀后的单个轧材横截面，判断金相组织是否符合所述合格上限；若是，则所述单个轧材筛选为轧材样品；若否，则所述单个轧材筛选为非轧材样品；
测量轧材样品的金相组织异常区域的待检元素含量；
根据所述待检元素含量和所述目标化学成分，得到轧材样品的待检元素偏析值；所述待检元素偏析值为所述待检元素含量和所述目标化学成分中待检元素含量的比值；
获取到连铸坯的中心偏析定量标准，所述中心偏析定量标准等同于所述待检元素偏析值。
2.根据权利要求1所述的连铸坯中心偏析定量标准的获取方法，其特征在于，采用电子探针测量轧材样品的金相组织异常区域的待检元素含量。
3.根据权利要求2所述的连铸坯中心偏析定量标准的获取方法，其特征在于，所述获取方法还包括步骤：评估连铸坯的中心偏析理想测量面积T0，以及，获取连铸坯的横截面的面积S0以及轧材样品的横截面的面积S1；
在所述步骤“采用电子探针测量轧材样品的金相组织异常区域的待检元素含量”中，采用电子探针对轧材样品横截面上的金相组织异常区域进行分析以测量待检元素含量，轧材样品的被检测面积T1=S1*T0/S0。
4.根据权利要求3所述的连铸坯中心偏析定量标准的获取方法，其特征在于，当被检测面积T1大于电子探针的最大电子束斑所覆盖面积Bmax时：
在轧材样品横截面上的金相组织异常区域取g个检测区，g≥2且为整数；
利用电子探针分别对g个检测区逐一进行分析，以测量每个检测区的待检元素含量，每个检测区的被检测面积T=T1/g；
得到轧材样品的待检元素含量。
5.根据权利要求4所述的连铸坯中心偏析定量标准的获取方法，其特征在于，其中1个检测区布设于轧材样品横截面上的金相组织异常区域的中心位置处，且其余g-1个检测区环绕金相组织异常区域的中心均匀布设。
6.根据权利要求4所述的连铸坯中心偏析定量标准的获取方法，其特征在于，g=9，且其一检测区布设于轧材样品横截面上的金相组织异常区域中心处，其余八个检测区分两层绕金相组织异常区域中心均匀布设。
7.根据权利要求1所述的连铸坯中心偏析定量标准的获取方法，其特征在于，电子探针在测量前与连铸坯中心偏析元素检测对应的分析仪采用同种标样进行预校准。
8.根据权利要求1所述的连铸坯中心偏析定量标准的获取方法，其特征在于，所述轧材为盘条。
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