CN113252672B - 一种热轧圆钢原始铸坯角部位置的判断方法 - Google Patents

Abstract

一种热轧圆钢原始铸坯角部位置的判断方法，包括以下步骤：取样、热酸腐蚀、位置初步判断、磨制抛光、浸蚀、位置精确判断等步骤；其主要通过两步酸蚀，第一步，通过热盐酸腐蚀，初步获得原始铸坯的角部位置，第二步，在初步确定的角部位置区域进行有针对性的截取试样，通过硝酸酒精腐蚀剂浸蚀后，观察组织中的“V”字型区域，以精确判断原始铸坯的角部位置；该方法不需要进行大面积金相制样，减少取样量，降低制样成本，可精确、快速地判断原始铸坯的角部位置。另外，本发明还进一步公开了一种可快速判断缺陷与原始铸坯角部关系的方法。

Description

一种热轧圆钢原始铸坯角部位置的判断方法

技术领域

本申请涉及钢材检测领域，具体而言，涉及一种热轧圆钢原始铸坯角部位置的判断方法。

背景技术

当前圆钢主要通过使用方形连铸坯轧制成型，方形铸坯角部位置常常是易于产生裂纹等缺陷的部位，然而在轧制过程中，方形连铸坯的角部位置将逐渐变形，轧制完成后，已无法观察到连铸坯的角部位置所在区域。当轧制后的钢材上发现表面缺陷时，缺陷是否与连铸坯角部位置存在对应关系已无法确认。如何判断热轧圆钢原始铸坯角部位置，是分析钢材表面缺陷与连铸坯角部之间的关联性首要解决的难题。

因此，为了解决现有技术的问题，急需发明一种能够准确判断热轧圆钢原始铸坯角部位置的方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请目的在于提供一种热轧圆钢原始铸坯角部位置的判断方法，主要通过两步酸蚀，第一步，通过热盐酸腐蚀，初步获得原始铸坯的角部位置，第二步，在初步确定的角部位置区域截取试样，通过硝酸酒精浸蚀后，精确获得原始铸坯的角部位置。通过本申请的两步酸蚀方法，可精确、快速地判断原始铸坯的角部位置。

一方面，本申请示例提供了一种热轧圆钢原始铸坯角部位置的判断方法，包括以下步骤：

S1.取样：沿热轧圆钢的轧制方向截取试样，并对试样的横截面进行磨光处理；

S2.热酸腐蚀：将磨光后的试样横截面浸入热盐酸水溶液中进行腐蚀，使其低倍组织中疏松区域得以显示，然后对腐蚀后的横截面进行清洗、吹干处理；

S3.位置初步判断：对该疏松区域的边缘进行连线标记，其连线标记后的角部所对应的圆钢表面位置，即初步判断为原始铸坯的角部位置；

S4.磨制抛光：在初步判断为原始铸坯角部位置的区域，截取一宽度为10-30mm的试样进行制样，并对制样后的试样横截面进行磨制、抛光，使其达到镜面状态；

S5.浸蚀：使用硝酸酒精腐蚀剂对抛光后的横截面进行浸蚀，使其显微组织得以显示，然后对试样进行清洗、吹干处理。

S6.位置精确判断：将试样放置在显微镜样品台上，使用显微镜上低放大倍数物镜对试样近边部组织进行观察，寻找组织中呈“V”字型区域，“V”字型区域V字开口区域即可精确判断为原始铸坯的角部位置。

在一种可能的实施方案中，步骤S1中，所截取试样的厚度为20-30mm，具体地，所截取试样的厚度为22mm、24mm、26mm或28mm等。磨光处理后横截面表面粗糙度小于等于1.6μm，优选地，小于等于1.5μm，小于等于1.4μm，小于等于1.3μm，小于等于1.2μm等，具体地，可通过砂轮、磨床、或者砂带等来进行磨光处理，对此不作具体限定，磨光处理后横截面表面粗糙度能满足要求即可。

在一种可能的实施方案中，步骤S2中，所用的热盐酸水溶液的温度为70-80℃的盐酸。具体地，热盐酸水溶液的温度为70℃、72℃、74℃、76℃、78℃或80℃等。

在一种可能的实施方案中，步骤S2中，采用体积比为0.5:1-1.5:1的热盐酸水溶液。具体地，热盐酸水溶液的体积比为：0.6:1、0.8:1、1:1、1.2:1或1.4:1等。

在一种可能的实施方案中，步骤S2中，试样横截面浸入热盐酸水溶液中进行腐蚀5-30min。具体地，腐蚀时间为：10min、15min、20min或25min等。

在上述实现过程中，对圆钢的横截面进行腐蚀，主要是为了使低倍组织中的疏松形貌显现出来，以便于初步确定原始铸坯的角部位置；而采用盐酸进行腐蚀，更有利于疏松形貌的显示，其效果好；其中采用70-80℃的体积比0.5:1-1.5:1的热盐酸水溶液，进行腐蚀5-30min即可获得良好的腐蚀效果；在上述盐酸浓度下进行腐蚀，如果热酸的温度低于70℃，为获得所需的低倍组织，这会导致所需腐蚀时间过长；如果温度高于80℃，这一方面会导致盐酸挥发，造成对环境和人员的不利，另一方面，很容易造成过腐蚀，导致低倍组织中出现假象，无法确定原始铸坯的角部位置。

在一种可能的实施方案中，所述步骤S2中，试样经腐蚀、取出后，对其横截面采用刷子和清水进行刷洗后，进行吹干处理。

在一种可能的实施方案中，所述步骤S3中，可使用铅笔或记号笔等将试样横截面低倍组织中的疏松区域的边缘进行连线标记，其连线标记后的角部所对应的圆钢表面位置，具体的对应方式可通过连线圆钢横截面圆心与标记后的角部，连线延伸后所对应的圆钢表面位置即初步判断为原始铸坯的角部位置。

在一种可能的实施方案中，所述步骤S4中，截取试样的宽度为10-30mm；具体地，根据圆钢弧形表面两端的距离进行截取，可截取宽度为10mm、15mm、20mm、25mm或30mm，具体截取试验宽度根据圆钢直径规格来确定。可采用本领域常用的夹持和镶嵌的方法进行制样，将作为观察面的横截面表面进行粗磨、细磨、精磨等磨制工作，之后再经机械抛光，以获得表面无划痕的镜面状态。

在一种可能的实施方案中，步骤S5中，使用2-6vol％硝酸酒精腐蚀剂对抛光后的横截面进行浸蚀。具体地，硝酸酒精腐蚀剂的浓度为2vol％、3vol％、4vol％、5vol％％或6vol％等。

在一种可能的实施方案中，步骤S5中，所述浸蚀的时间为5-15s。具体地，浸蚀时间为5s、6s、7s、8s、9s、10s、11s、12s、13s、14s或15s。

在上述实现过程中，通过选取2-6vol％硝酸酒精腐蚀剂对试样抛光面进行浸蚀5-15s，即可使试样中的横向组织有效的显现出来。在上述浓度腐蚀剂下进行腐蚀，如果浸蚀时间过长，超过15s，会导致组织过腐蚀，出现假象；如果浸蚀时间过短，低于5s，会导致组织显现不清晰，无法进行观察判断。

在一种可能的实施方案中，步骤S5中，浸蚀过后，对试样采用水和/或酒精进行清洗处理，之后吹干。

在一种可能的实施方案中，圆钢为中低碳钢；可选地，所述中低碳钢为Q355B、SY740和48MnV中的任意一种。

另一方面，本申请示例提供了一种热轧圆钢表面缺陷与原始铸坯角部关系的判断方法，其中采用前述以确定原始铸坯的角部位置后，进一步地，采用以下方法判断缺陷与原始铸坯的角部关系，具体为：调节缺陷试样位置，将显微镜的物镜对准“V”字型区域开口的中间位置，并使一半光斑位于试样上，然后目视观察表面缺陷与显微镜发射到缺陷试样横截面上光斑之间的对应关系，通过其两者的位置关系判断缺陷位于角部中间、角部边缘或近角部。

与现有技术相比，本发明具有如下的效果：

一方面，本申请主要通过两步酸蚀，第一步，通过采用一定温度和浓度热盐酸腐蚀特定的时间，可有效获得内部疏松区域，由此即可初步获得原始铸坯的角部位置；第二步，在初步确定的角部位置区域进行有针对性的截取试样，通过一定浓度硝酸酒精浸蚀特定时间后，可有效、快速显现条带组成的“V”字型区域，进而可精确获得原始铸坯的角部位置；即该方法不需要进行大面积的金相制样，减少取样量，降低制样成本，由此可快速、精确的判断原始铸坯的角部位置。另一方面，在确定原始铸坯角部位置后，通过显微镜光斑位置，可快速判断缺陷与原始铸坯的角部关系。

附图说明

图1为中低碳钢圆钢经热盐酸腐蚀后低倍组织形貌示意图；

图2为中低碳钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域微观组织形貌图；

图3为圆钢横截面组织“V”字型区域示意图；

图4为判断缺陷与原始铸坯的角部关系示意图；

图5为实施例1圆钢经热酸腐蚀后低倍组织位置标记图；

图6为实施例1圆钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域左侧组织形貌图；

图7为实施例1圆钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域右侧组织形貌图；

图8为实施例1圆钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域中间组织形貌图；

图9为实施例1圆钢表面缺陷与原始铸坯角部对应关系图；

图10为实施例2圆钢经热酸腐蚀后低倍组织位置标记图；

图11为实施例2圆钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域左侧组织形貌图；

图12为实施例2圆钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域右侧组织形貌图；

图13为实施例2圆钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域中间组织形貌图；

图14为实施例2圆钢表面缺陷与原始铸坯角部对应关系图；

图15为实施例3圆钢经热酸腐蚀后低倍组织位置标记图；

图16为实施例3圆钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域左侧组织形貌图；

图17为实施例3圆钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域右侧组织形貌图；

图18为实施例3圆钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域中间组织形貌图；

图19为实施例3圆钢表面缺陷与原始铸坯角部对应关系图；

图20为实施例4圆钢经热酸腐蚀后低倍组织形貌图；

图21为实施例5圆钢经热酸腐蚀后低倍组织形貌图；

图22为实施例6圆钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域组织形貌图；

图23为实施例7圆钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域组织形貌图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

经本发明人研究发现，部分钢种，尤其是中低碳钢在热轧后，其横截面经热盐酸腐蚀后，在中心区域会出现方框状疏松形貌，具体原因为：钢坯凝固结晶时，柱状晶由铸坯表面向心部逐渐生长，先结晶的钢液熔点高，这样在结晶过程中把低熔点的成分如硫、磷等有害元素，以及夹杂物逐渐向里推移富集，致使内层形成富集大量有害元素和夹杂物的方框状疏松区域，其疏松形貌所呈现的形状即为原始铸坯的形状，其形貌所呈现的角部位置所对应的圆钢表面即近似于铸坯的角部位置；如图1所示为中低碳钢圆钢经热盐酸腐蚀后低倍组织形貌示意图，该圆钢是经由Q355B方坯钢热轧而成，如图中虚线所示，经热盐酸腐蚀后，其横截面中心会出现出呈方框状内部疏松区域，如图中箭头所示，方框角部对应的圆钢表面即近似于原始方坯的角部位置。另外，本发明人还进一步地发现，部分中低碳钢在经热轧后，其圆钢近表面的横截面组织中铁素体与珠光体会呈交替分布的有明显方向性的条带，部分区域条带组成“V”字型区域，如图2所示的中低碳Q355B钢经硝酸酒精腐蚀后“V”字型区域微观组织形貌图，此类“V”字型区域的数量与原始铸坯的角部数量相对应；方坯经热轧后，见图3所示圆钢横截面组织“V”字型区域示意图，其在其整个横截面近表面部位有且只有四个“V”字型区域，并且此四个区域近似呈对称分布状态。由于“V”字型区域位于近似对称分布的四个近表面位置，由此本发明人怀疑其可能与原始铸坯角部位置存在对应关系。为此，对连铸坯角部位置进行标记，轧制后观察标记位置与横截面组织呈“V”字型区域之间的对应关系，结果发现标记位置均在横截面组织“V”字型区域处，即“V”字型区域与热轧圆钢原始铸坯角部位置存在对应关系。为此，对于横向组织有明显方向性的某些钢种，可以采用热盐酸腐蚀的方式获得低倍组织，通过低倍组织中的疏松区域形状，在宏观情况下初步确认原始铸坯角部位置，之后，在初步确定的角部位置区域进行有针对性的截取试样，通过一定浓度硝酸酒精浸蚀特定时间后，可有效、快速显现条带组成的“V”字型区域，通过微观下观察近表面横截面显微组织的方向性即可精确获得原始铸坯的角部位置；即该方法不需要进行大面积的金相制样，减少取样量，降低制样成本，由此可快速、精确的判断原始铸坯的角部位置。另一方面，在确定原始铸坯角部位置后，见图4所示，通过调节缺陷试样1位置，将物镜2对准“V”字区域开口的中间位置，并使一半光斑3位于试样上，然后目视观察表面缺陷与显微镜发射到缺陷试样横截面上光斑之间的对应关系，可快速判断缺陷与原始铸坯的角部关系。

以下结合实施例对本申请的热轧圆钢原始铸坯角部位置的判断方法作进一步的详细描述。

<实施例1>

直径60mm的Q355B圆钢

(1)原始铸坯角部位置的判断

1.取样：沿圆钢的轧制方向截取厚度20mm的试样，并对试样的横截面进行磨光，磨光后横截面表面粗糙度小于等于1.6μm；

2.热酸腐蚀：将磨光后的试样横截面完全浸入温度75℃的1:1盐酸水溶液中腐蚀10min，然后将试样取出，使用刷子和清水将横截面刷洗后进行吹干；

3.位置初步判断：先使用记号笔将试样横截面低倍组织中的内部缩松框边缘进行连线，见图5所示，其连线标记后的角部所对应的圆钢表面位置，即初步判断为原始铸坯的角部位置；

4.磨制抛光：在初步判断为原始铸坯角部位置的区域，截取宽度20mm的试样进行制样，然后对制样后的试样横截面进行磨制、抛光，使其达到镜面状态；

5.浸蚀：使用4％硝酸酒精腐蚀剂对抛光后的横截面进行浸蚀5s，使其显微组织得以显示，然后使用清水、酒精冲洗试样并吹干。

6.位置精确判断：将试样放置在显微镜样品台上，使用显微镜上低放大倍数物镜对试样近边部组织进行观察，寻找组织呈“V”字型区域，见图6所示，其为“V”字型左侧组织形貌，见图7所示，其“V”字型右侧组织形貌，见图8所示，其为“V”字型中间组织形貌，该中间组织形貌区域为V字开口区域，即为原始铸坯角部区域。

(2)表面缺陷与原始铸坯角部关系的判断

经观察，上述所选取试样为表面具有裂纹缺陷的试样，见图9所示，通过调节缺陷试样位置，将物镜对准“V”字区域开口的中间位置，并使一半光斑位于试样上，然后目视观察表面缺陷与显微镜发射到缺陷试样横截面上光斑之间的对应关系，判断，该缺陷位于原始铸坯角部的中间。

<实施例2>

直径63mm的SY740圆钢

(1)原始铸坯角部位置的判断

1.取样：沿圆钢的轧制方向截取厚度20mm的试样，并对试样的横截面进行磨光，磨光后横截面表面粗糙度小于等于1.6μm；

2.热酸腐蚀：将磨光后的试样横截面完全浸入温度80℃的0.5:1盐酸水溶液中腐蚀25min，然后将试样取出，使用刷子和清水将横截面刷洗后进行吹干；

3.位置初步判断：先使用记号笔将试样横截面低倍组织中的内部缩松框边缘进行连线，见图10所示，其连线标记后的角部所对应的圆钢表面位置，即初步判断为原始铸坯的角部位置；

4.磨制抛光：在初步判断为原始铸坯角部位置的区域，截取宽度25mm的试样进行制样，然后对制样后的试样横截面进行磨制、抛光，使其达到镜面状态；

5.浸蚀：使用2％硝酸酒精腐蚀剂对抛光后的横截面进行浸蚀15s，使其显微组织得以显示，然后使用清水、酒精冲洗试样并吹干。

6.位置精确判断：将试样放置在显微镜样品台上，使用显微镜上低放大倍数物镜对试样近边部组织进行观察，寻找组织呈“V”字型区域，见图11所示，其为“V”字型左侧组织形貌，见图12所示，其“V”字型右侧组织形貌，见图13所示，其为“V”字型中间组织形貌，该中间组织形貌区域为V字开口区域，即为原始铸坯角部区域。

(2)表面缺陷与原始铸坯角部关系的判断

经观察，上述所选取试样为表面具有裂纹缺陷的试样，见图14所示，通过调节缺陷试样位置，将物镜对准“V”字区域开口的中间位置，并使一半光斑位于试样上，然后目视观察表面缺陷与显微镜发射到缺陷试样横截面上光斑之间的对应关系，判断，该缺陷位于原始铸坯角部的边缘。

<实施例3>

直径80mm的48MnV圆钢

(1)原始铸坯角部位置的判断

1.取样：沿圆钢的轧制方向截取厚度30mm的试样，并对试样的横截面进行磨光，磨光后横截面表面粗糙度应小于等于1.6μm；

2.热酸腐蚀：将磨光后的试样横截面完全浸入温度70℃的1.5:1盐酸水溶液中腐蚀10min，然后将试样取出，使用刷子和清水将横截面刷洗后进行吹干；

3.位置初步判断：先使用记号笔将试样横截面低倍组织中的内部缩松框边缘进行连线，见图15所示，其连线标记后的角部所对应的圆钢表面位置，即初步判断为原始铸坯的角部位置；

4.磨制抛光：在初步判断为原始铸坯角部位置的区域，截取宽度15mm的试样进行制样，然后对制样后的试样横截面进行磨制、抛光，使其达到镜面状态；

5.浸蚀：使用6％硝酸酒精腐蚀剂对抛光后的横截面进行浸蚀5s，使其显微组织得以显示，然后使用清水、酒精冲洗试样并吹干。

6.位置精确判断：将试样放置在显微镜样品台上，使用显微镜上低放大倍数物镜对试样近边部组织进行观察，寻找组织呈“V”字型区域，见图16所示，其为“V”字型左侧组织形貌，见图17所示，其“V”字型右侧组织形貌，见图18所示，其为“V”字型中间组织形貌，该中间组织形貌区域为V字开口区域，即为原始铸坯角部区域。

(2)表面缺陷与原始铸坯角部关系的判断

经观察，上述所选取试样为表面具有划伤缺陷的试样，见图19所示，通过调节缺陷试样位置，将物镜对准“V”字区域开口的中间位置，并使一半光斑位于试样上，然后目视观察表面缺陷与显微镜发射到缺陷试样横截面上光斑之间的对应关系，判断，该缺陷位于原始铸坯近角部位置。

实施例4-7

实施例4-7使用实施例1中同一规格的Q355B圆钢为样本，其取样、磨制抛光等工艺步骤均与实施例1相同，所不同在于热酸腐蚀、浸蚀所用试剂的参数与实施例1存在不同，具体参数见表1：

表1

实施例4中的热盐酸温度较低，在相同浓度和腐蚀时间下，观其低倍组织形貌图20，存在腐蚀过浅，疏松框与其它区域对比不明显的问题；实施例5中的热盐酸温度较高，在相同浓度和腐蚀时间下，观其低倍组织形貌图21，存在腐蚀过深，看不到疏松框的问题；实施例6中的采用硝酸酒精腐蚀剂浸蚀时间较短，在相同浓度腐蚀剂下，观其组织形貌图22，存在组织不清晰问题；实施例7中的采用硝酸酒精腐蚀剂浸蚀时间较长，在相同浓度腐蚀剂下，观其组织形貌图23，存在组织腐蚀过深，出现假象，致使组织条带不明显的问题。

以上仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种热轧圆钢原始铸坯角部位置的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.取样：沿热轧圆钢的轧制方向截取试样，并对试样的横截面进行磨光处理；

S2.热酸腐蚀：将磨光后的试样横截面浸入热盐酸水溶液中进行腐蚀，使其低倍组织中疏松区域得以显示，然后对腐蚀后的横截面进行清洗、吹干处理；

S3.位置初步判断：对该疏松区域的边缘进行连线标记，其连线标记后的角部所对应的圆钢表面位置，即初步判断为原始铸坯的角部位置；

S4.磨制抛光：在初步判断为原始铸坯角部位置的区域，截取一宽度为10-30mm的试样进行制样，并对制样后的试样横截面进行磨制抛光，使其达到镜面状态；

S5.浸蚀：使用硝酸酒精腐蚀剂对抛光后的横截面进行浸蚀，使其显微组织得以显示，然后对试样进行清洗、吹干处理；

S6.位置精确判断：将试样放置在显微镜样品台上，使用显微镜上低放大倍数物镜对试样近边部组织进行观察，寻找组织中呈“V”字型区域，圆钢近表面的横截面组织中铁素体与珠光体会呈交替分布的有明显方向性的条带，部分区域条带组成“V”字型区域，“V”字型区域V字开口区域即可精确判断为原始铸坯的角部位置，“V” 字型区域的数量与原始铸坯的角部数量相对应；

所述圆钢为中低碳钢；

所述步骤S2中，所用的热盐酸水溶液的温度为72-80℃、体积比为0.5:1-1.5:1的盐酸，腐蚀时间为5-30min；

所述步骤S5中，使用2-6vol%硝酸酒精腐蚀剂对抛光后的横截面进行浸蚀，浸蚀的时间为5-15s。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所截取试样的厚度为20-30mm，磨光处理后横截面表面粗糙度小于等于1.6μm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，试样在经步骤S2、S5中，采用水和/或酒精进行清洗处理。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中低碳钢为Q355B、SY740和48MnV中的任意一种。

5.一种热轧圆钢表面缺陷与原始铸坯角部关系的判断方法，其中采用前述权利要求1-4任一所述的方法以确定原始铸坯的角部位置，进一步地，采用以下方法判断缺陷与原始铸坯的角部关系，具体为：调节缺陷试样位置，将显微镜的物镜对准“V”字型区域开口的中间位置，并使一半光斑位于试样上，然后目视观察表面缺陷与显微镜发射到缺陷试样横截面上光斑之间的对应关系，通过其两者的位置关系判断缺陷位于角部中间、角部边缘或近角部。

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