DE112010003086B4

DE112010003086B4 - Verfahren zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme

Info

Publication number: DE112010003086B4
Application number: DE112010003086.3T
Authority: DE
Inventors: Sukhyun Yoo; Wonjae CHO; Jutae Choi; Kaeyoung Lee; Kyoungho SO
Original assignee: Hyundai Steel Co
Current assignee: Hyundai Steel Co
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2030-06-26
Also published as: JP5517174B2; DE112010003086T5; JP2012529043A; US8535552B2; CN102470431A; WO2011013907A3; WO2011013907A2; US20120074095A1; WO2011013907A9; CN102470431B

Abstract

Verfahren zum Bestimmen der Mittenseigerung einer Gussbramme, mit den Schritten:
Aussetzen einer Bramme, die mindestens eine segregierte Komponente auf einer Oberfläche aufweist, einer Ätzlösung, die Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇), Kupferchlorid (CuCl₂), Natriumlaurylbenzolsulfonat (C₁₈H₂₉SO₃Na) und Wasser enthält, um die mindestens eine segregierte Komponente auf der Oberfläche zu ätzen, wobei die Ätzlösung eine Temperatur von 30 ~ 80°C hat;
Bereitstellen eines Pulvers auf der Oberfläche der Bramme, so dass das Pulver in durch das Ätzen der Oberfläche ausgebildeten Vertiefungen aufgenommen wird; und
Befestigen einer Klebefolie auf der Oberfläche der Bramme, so dass das Pulver auf die Klebefolie übertragen wird, wodurch ein die Seigerung der Oberfläche darstellendes Bild auf der Klebefolie erzeugt wird.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme und insbesondere ein Verfahren zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme, durch das unter Verwendung einer Ätzlösung, die vorgegebene Komponenten enthält, ein hochaufgelöstes Mittenseigerungsbild einer Bramme schnell erhalten werden kann, und durch das der Seigerungsgrad einer Bramme exakt ermittelt werden kann.
Hintergrundtechnik
Eine Stahlschmelze, die derart behandelt ist, dass sie während eines Stahlerzeugungsprozesses eine gewünschte Zusammensetzung und Temperatur aufweist, wird, während sie eine Stranggussmaschine durchläuft, abgekühlt und erstarrt zu einer Bramme.
Bei einer herkömmlichen Gießmaschine bildet sich zunächst eine Erstarrungshaut auf der Stahlschmelze, während sie eine wassergekühlte Form durchläuft, und dann erstarrt die restliche Stahlschmelze, während sie eine Kühlstrecke durchläuft, durch Einspritzen von Kühlwasser zu einer Bramme.
EP 1 066 897 B1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines stranggegossenen Stahlblocks mit hohem Kohlenstoffgehalt mit den Schritten:

Einstellen eines Kohlenstoffgehalts von flüssigem Stahl auf nicht weniger als 0,6%;
Rühren des flüssigen Stahls unter Verwendung einer elektromagnetischen Rühreinrichtung in einer Form;
Ausführen einer mechanischen Soft-Reduktion des Blocks durch Bereitstellen eines mechanischen Reduktionsbereichs während des Stranggiessprozesses, wobei ein Wert eines Festanteils auf einer Mittellinie eines Gussblocks an der Austrittsseite des mechanischen Reduktionsbereichs grösser ist als der Festanteil auf einer Mittellinie Y, die durch die Gleichung Y = -0,0111 x X + 0,8 dargestellt wird, wobei Y (-) einen unteren Grenzwert eines Festanteils auf der Mittellinie des Gussblocks an der Austrittsseite des mechanischen Reduktionsbereichs und X (%) den Anteil gleichachsiger Kristalle im oberen Halbabschnitt bezeichnen;
wobei die Grösse dendritischer gleichachsiger Kristalle in einem Mittenabschnitt des Blocks nicht grösser ist als 6 mm und der Durchmesser einer Mittenporosität in einem Mittelabschnitt des Blocks nicht grösser ist als 4 mm.

EP 0 173 894 B1 beschreibt die Verwendung einer wässrigen Lösung, die 0,00005 bis 0,373 Mol/1 Kupferion und 0,0001 bis 1,45 Mol/1 Nitration zum Nachweis von Phosphoraussonderungen in einem metallischen Material aufweist.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Technische Aufgabenstellung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme bereitzustellen, durch das ein hochaufgelöstes Mittenseigerungsbild einer Bramme unter Verwendung einer Ätzlösung, die vorgegebene Komponenten enthält, schnell erhalten werden kann.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme bereitzustellen, durch das ein hochaufgelöstes Mittenseigerungsbild einer Bramme auch dann schnell erhalten werden kann, wenn die Bramme aus einem Stahl mit einem ultra-niedrigen Schwefel(S)gehalt von 50 ppm oder weniger oder aus Stahl mit einem niedrigem Kohlenstoff(C)gehalt von 0,04 Gew.-% oder weniger hergestellt ist.
Es ist eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme bereitzustellen, durch das ein hochaufgelöstes Mittenseigerungsbild einer Bramme schnell und exakt erhalten werden kann.
Technische Lösung
Um die vorstehenden Aufgaben zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Eintauchen der Bramme in eine Ätzlösung zum Ätzen der Bramme, wobei die Ätzlösung eine vorgegebene Menge Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇), eine vorgegebene Menge Kupferchlorid (C_UCl₂), eine vorgegebene Menge Natriumlaurylbenzolsulfonat (C₁₈H₂₉SO₃Na), eine vorgegebene Menge Ethanol (C₂H₅OH) und einen Rest aus destilliertem Wasser enthält, Waschen der geätzten Bramme und anschließendes Trocknen der gewaschenen Bramme, Aufbringen von Silikonfett auf die Oberfläche der getrockneten Bramme, Abwischen des Silikonfetts und anschließendes Schleifen der geätzten Oberfläche der Bramme, wobei die geätzte Oberfläche der Bramme mit dem Silikonfett beschichtet ist, Befestigen eines transparenten Klebebandes auf der geschliffenen, geätzten Oberfläche der Bramme, Ablösen des transparenten Klebebandes von der geschliffenen, geätzten Oberfläche der Bramme und Befestigen des transparenten Klebebandes auf Papier und Bewerten der Mittenseigerung der Bramme basierend auf den erhaltenen Ergebnissen.
Hierbei kann die Menge der Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇) 1,5 ∼ 2,0 Gew.-%, die Menge des Kupferchlorids (CuCl₂) 0,5 - 1,0 Gew.-% und die Menge des Natriumlaurylbenzolsulfonats (C₁₈H₂₉SO₃Na) 1,0 ∼ 3,0 Gew.-% betragen.
Außerdem kann die Menge des Ethanols (C₂H₅OH) größer als 0 Vol.-% und kleiner oder gleich 10 Vol.-% sein.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Eintauchen einer Brammenprobe in eine Ätzlösung und anschließendes Erwärmen der Ätzlösung, wobei die Ätzlösung Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇), Kupferchlorid (CuCl₂), Natriumlaurylbenzolsulfonat (C₁₈H₂₉SO₃Na) und einen Rest aus destilliertem Wasser enthält, Waschen der geätzten Brammenprobe und anschließendes Trocknen der gewaschenen Brammenprobe, Aufbringen von Silikonfett auf die Oberfläche der getrockneten Brammenprobe, Abwischen des Silikonfetts und anschließendes Schleifen der mit Silikonfett beschichteten Oberfläche der Brammenprobe und Befestigen eines transparenten Klebebandes auf der geschliffenen, geätzten Oberfläche der Brammenprobe, Ablösen des transparenten Klebebandes von der geschliffenen, geätzten Oberfläche der Brammenprobe und Befestigen des transparenten Klebebandes auf Papier, um ein Erstarrungsstrukturbild zu erhalten.
Hierbei kann die Menge der Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇) 1,5 ∼ 2,0 Gew.-%, die Menge des Kupferchlorids (CuCl₂) 0,5 ∼ 1,0 Gew.-% und die Menge des Natriumlaurylbenzolsulfonats C₁₈H₂₉SO₃Na) 1,0 ∼ 3,0 Gew.-% betragen.
Die Temperatur der Ätzlösung kann 30 ∼ 80°C betragen.
Insbesondere kann die Temperatur der Ätzlösung 50 ∼ 80°C betragen.
Außerdem kann die Bramme aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,04 Gew.-% oder weniger oder aus einem Stahl mit einem ultra-niedrigem Schwefel(S)gehalt von 50 ppm oder weniger hergestellt sein.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (A) Erzeugen eines Bildes der Mittenseigerung einer Bramme und (B) Bewerten der Mittenseigerung der Bramme durch Scannen des Bildes und Anwenden der folgenden Formel: 2,1 + (0,15Y - 8,7X)/(2,9× 10⁷), wobei X eine Fläche von in der Mitte segregierten Teilchen und Y eine Fläche von von den in der Mitte segregierten Teilchen verschiedenen, restlichen segregierten Teilchen bezeichnen.
Hierbei kann Schritt (A) die Schritte aufweisen: Eintauchen einer Brammenprobe in eine Ätzlösung und anschließendes Erwärmen der Ätzlösung, wobei die Ätzlösung Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇), Kupferchlorid (CuCl₂), Natriumlaurylbenzolsulfonat (C₁₈H₂₉SO₃Na) und einen Rest aus destilliertem Wasser enthält, Waschen der geätzten Brammenprobe und anschließendes Trocknen der gewaschenen Brammenprobe, Aufbringen von Silikonfett auf die Oberfläche der getrockneten Brammenprobe, Abwischen des Silikonfetts und anschließendes Schleifen der mit Silikonfett beschichteten Oberfläche der Brammenprobe und Befestigen eines transparenten Klebebandes auf der geschliffenen, geätzten Oberfläche der Brammenprobe, Ablösen des transparenten Klebebandes von der geschliffenen, geätzten Oberfläche der Brammenprobe und anschließendes Befestigen des transparenten Klebebandes auf Papier, um ein Seigerungsbild zu erhalten.
Hierbei kann die Menge der Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇) 1,5 ∼ 2,0 Gew.-%, die Menge des Kupferchlorids (CuCl₂) 0,5 ∼ 1,0 Gew.-% und die Menge des Natriumlaurylbenzolsulfonats (C₁₈H₂₉SO₃Na) 1,0 ∼ 3,0 Gew.-% betragen.
Die Temperatur der Ätzlösung kann 30 - 80°C betragen.
Insbesondere kann die Temperatur der Ätzlösung 50 ∼ 80°C betragen.
Schritt (B) kann die Schritte aufweisen: Erzeugen einer elektronischen Datei durch Scannen des Bildes und Messen einer Fläche von in der Mitte segregierten Teilchen und einer Fläche von von den in der Mitte segregierten Teilchen verschiedenen, restlichen segregierten Teilchen.
Vorteilhafte Wirkungen
Erfindungsgemäß kann, weil ein hochaufgelöstes Mittenseigerungsbild einer Bramme auch dann erhalten werden kann, wenn die Bramme aus einem Stahl mit einem ultra-niedrigem Schwefel(S)gehalt von 50 ppm oder weniger hergestellt ist, die Mittenseigerung der Bramme durch das bloße Auge leicht beobachtet werden, und ihre Mittenseigerung kann im Vergleich zu einer Bewertung der Mittenseigerung unter Verwendung einer Elektronensondenmakroanalyse (EPMA) schnell bewertet werden, wobei die zum Bewerten der Mittenseigerung der Bramme unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche Zeit 1/10 oder weniger der Zeit beträgt, die zum Bewerten der Mittenseigerung der Bramme unter Verwendung der Elektronensondenmakroanalyse (EPMA) erforderlich ist, so dass die Ergebnisse schnell für einen Gießprozess verwendbar sind.
Außerdem können die hochaufgelöste Erstarrungsstruktur und das Mittenseigerungsbild einer Bramme gemäß der vorliegenden Erfindung auch dann erhalten werden, wenn die Bramme aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,04 Gew.-% oder weniger hergestellt ist. Daher kann eine während des Gießens von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt auftretende Prozessabnormalität schnell erfasst werden und können dann entsprechende Maßnahmen ergriffen werden.
Außerdem können die hochaufgelöste Erstarrungsstruktur und das Mittenseigerungsbild einer Bramme gemäß der vorliegenden Erfindung auch dann erhalten werden, wenn die Bramme aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,04 Gew.-% oder weniger oder aus einem Stahl mit einem ultra-niedrigem Schwefel(S)gehalt von 50 ppm oder weniger hergestellt ist, und ihre hochaufgelöste Erstarrungsstruktur und ihr Mittenseigerungsbild können außerdem quantitativ analysiert werden. Daher können während des Gießens von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt auftretende Prozessabnormalitäten schnell erfasst werden und können dann entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, wodurch die Produktzuverlässigkeit erhöht und der Grad der Kundenzufriedenheit verbessert wird.
Figurenliste

1 zeigt eine Ansicht zum Darstellen von in der Mitte der Dicke einer Bramme ausgebildeten Poren;
2 zeigt eine Ansicht zum Darstellen der Mittenseigerung einer Bramme;
3 bis 5 zeigen Analyseergebnisse einer Bramme, die aus einem Stahl mit einem ultra-niedrigem Schwefel(S)gehalt von 50 ppm oder weniger hergestellt ist, unter Verwendung eines Schwefeldruckverfahrens, eines Elektronensondenmakroanalyse(EPMA)verfahrens bzw. eines Mittenseigerungsbewertungsverfahren einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6(a) zeigt das Analyseergebnis einer Bramme, die aus einem allgemeinen Stahl mit einem Schwefel(S)gehalt von 200 ppm hergestellt ist, unter Verwendung eines Schwefeldruckverfahrens, und 6(b) zeigt eine Bramme, die aus Stahl mit einem ultra-niedrigem Schwefel(S)gehalt von 24 ppm hergestellt ist, unter Verwendung eines Schwefeldruckverfahrens;
7 zeigt Analyseergebnisse des Querschnitts einer Bramme, die aus einem allgemeinen Stahl mit einem Kohlenstoff(C)gehalt von mehr als 0,04 Gew.-% hergestellt ist, unter Verwendung eines Makroätzverfahrens;
8 und 9 zeigen Ansichten zum Darstellen von Analyseergebnissen einer Bramme, die aus einem Stahl mit einem mittlerem Kohlenstoff(C)gehalt von 0,046 Gew.-% hergestellt ist, bzw. einer Bramme, die aus einem Stahl mit einem niedrigem Kohlen(C)stoffgehalt von 0,002 Gew.-% hergestellt ist, unter Verwendung eines Makroätzverfahrens bzw. eines Mittenseigerungsbewertungsverfahrens einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
10 zeigt einen Graphen zum Darstellen der Beziehung zwischen einem H-TEC-Index und einem EPMA-Mittenseigerungsindex.

Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
In einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme wird eine Bramme in eine Ätzlösung eingetaucht, die vorgegebene Komponenten enthält, um die Bramme zu ätzen und die Mittenseigerung der Bramme zu korrodieren, woraufhin die geätzte Oberfläche unter Verwendung von Schleifpapier geschliffen wird, um zu ermöglichen, dass Pulver in die korrodierte Mittenseigerung eindringt, woraufhin ein transparentes Klebeband an der korrodierten Mittenseigerung befestigt wird, um es dem Pulver zu ermöglichen, an dem transparenten Klebeband anzuhaften und die Seigerung sichtbar zu machen.
In einem Stranggießprozess lösen oder entmischen sich, wenn Stahlschmelze erstarrt, während sie in einer Kühlstrecke abgekühlt wird, Elemente von Feststoffen, die eine niedrigere Löslichkeit als Flüssigkeiten haben, und konzentrieren sich zwischen dendritischen Kristallen, wodurch eine Mikrosegregation einer Bramme verursacht wird.
Aufgrund der Mikrosegregation bilden sich, wie in 1 dargestellt ist, durch Erstarrungskontraktion zum Zeitpunkt des Abschlusses der Erstarrung Poren an der Mitte der Dicke einer Bramme, so dass Mikrosegregationsteilchen durch den Unterdruck in den Poren zwischen dendritischen Kristallen angesaugt werden, wodurch, wie in 2 dargestellt ist, Komponenten, wie beispielsweise Schwefel, Phosphor, Mangan, Kohlenstoff, usw., die sich in der restlichen Stahlschmelze konzentrieren, im Mittenbereich der Dicke der Bramme sammeln, wodurch eine Mittenseigerung verursacht wird.
Wenn eine massive Mittenseigerung in der Bramme auftritt, verbleibt eine Mittenseigerung in einer als ein Endprodukt hergestellten Wicklung. Weil die in der Wicklung verbleibende Mittenseigerung härter ist als andere Matrizen, nimmt die Schweißfähigkeit der Bramme ab, oder wenn die Bramme zu einem Stahlrohr geformt wird, z.B. zu einem Öltransportrohr, und dann verwendet wird, kann der Stahl aufgrund der Mittenseigerung der Bramme Risse bekommen, wodurch das Stahlrohr beschädigt wird.
Diese Mittenseigerung der Bramme muss vermindert werden, weil sie wasserstoff-induzierte Rissbildung und Rissbildung in Schweißnähten verursacht. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, den Grad der Mittenseigerung exakt zu ermitteln.
Um die Mittenseigerung einer Bramme zu bewerten, ist es erforderlich, ihre Mittenseigerung sichtbar zu machen. Als Verfahren zum Sichtbarmachen der Mittenseigerung werden häufig ein Schwefeldruckverfahren, ein Makroätzverfahren und ein Elektronensondenmakroanalyse(EPMA)verfahren verwendet.
Das Schwefeldruckverfahren ist ein Verfahren zum Sichtbarmachen einer Mittenseigerung durch Befestigen eines mit einer verdünnten Schwefelsäurelösung beschichteten fotografischen Papiers auf einer geschliffenen Bramme, Lösen des fotografischen Papiers von der geschliffenen Bramme und anschließendes Trocknen des fotografischen Papiers. Das Prinzip des Schwefeldruckverfahrens ist, dass in der Mitte einer Bramme segregierter Schwefel (S) mit Schwefelsäure reagiert und H₂S-Gas erzeugt, wobei dieses H₂S-Gas auf dem fotografischen Papier belichtet wird, wodurch auf dem fotografischen Papier schwarze Flecken entstehen.
Beim Schwefeldruckverfahren wird jedoch bei der Menge von H₂S-Gas, die von Stahl mit einem ultra-niedrigem Schwefel(S)gehalt von 50 ppm oder weniger, das zum Herstellen der meisten Öltransportrohre verwendet wird, keine Mittenseigerung sichtbar oder ist die Auflösung des Bildes sehr niedrig, obwohl das Bild der Mittenseigerung erzeugt wird (vergl. 3 und 6).
Das Prinzip des Makroätzverfahrens ist, dass eine Brammenprobe in eine Mischlösung eingetaucht wird, in der Wasser und Chlorwasserstoffsäure in einem Verhältnis von 1:1 gemischt sind, um die Brammenprobe zu ätzen und ihre Erstarrungsstruktur und Seigerung sichtbar zu machen.
Beim Makroätzverfahren ist jedoch, weil im Fall von Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,04 Gew.-% oder weniger Kohlenstoff (C) mit der Chlorwasserstoffsäure (HCI) übermäßig reagiert, die Auflösung des Seigerungsbildes sehr niedrig, so dass es schwierig ist, die Seigerung zu beobachten (vergl. 8).
Anders als die beiden vorstehend erwähnten Verfahren ist das Elektronensondenmakroanalyse(EPMA)verfahren ein Verfahren, durch das die Mittenseigerung einer Bramme sehr genau bewertet wird. Das EPMA-Verfahren wird zum Bestimmen des quantitativen Index der Mittenseigerung verwendet, weil es für eine quantitative Analyse aller Stahlarten auf einer ppm-Basis geeignet ist.
Das EPMA-Verfahren wird jedoch, weil es etwa 12 Stunden dauert, um eine Brammenprobe zu behandeln und zu analysieren, zu viel Zeit zum Erzeugen eines Mittenseigerungsbildes benötigt.
Daher wird eine neuartige Ätzlösung bereitgestellt, um ein hochaufgelöstes Mittenseigerungsbild zu erzeugen.
Die neuartige Ätzlösung dient dazu, ein hochaufgelöstes Mittenseigerungsbild einer Bramme auch dann schnell zu erzeugen, wenn die Bramme aus einem Stahl mit einem ultra-niedrigem Schwefel(S)gehalt von 50 ppm oder weniger oder aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,04 Gew.-% oder weniger hergestellt ist.
Insbesondere wird die Bramme zunächst für eine vorgegebene Zeitdauer in eine Ätzlösung eingetaucht, die vorgegebene Komponenten enthält, um die Bramme zu ätzen.
Die Ätzlösung enthält eine vorgegebene Menge Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇), eine vorgegebene Menge Kupferchlorid (CuCl₂), eine vorgegebene Menge Natriumlaurylbenzolsulfonat (C₁₈H₂₉SO₃Na), eine vorgegebene Menge Ethanol (C₂H₅OH) und einen Rest aus destilliertem Wasser.
Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Menge der Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇) 1,5 ∼ 2,0 Gew.-%, die Menge des Kupferchlorids (CuCl₂) 0,5 - 1,0 Gew.-% und die Menge des Natriumlaurylbenzolsulfonats (C₁₈H₂₉SO₃Na) 1,0 ∼ 3,0 Gew.-% betragen. Außerdem ist es bevorzugt, wenn die Menge des Ethanols (C₂H₅OH) größer als 0 Vol.-% und kleiner oder gleich 10 Vol.-% ist.
Nachstehend werden die Funktionen und numerischen Grenzen der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Ätzlösung beschrieben.
Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇): 1,5 ∼ 2,0 Gew.-%
Wenn ihre Menge kleiner ist als 1,5 Gew.-%, dauert es 2 Stunden oder länger, um die Bramme zu ätzen, so dass die Ätzzeit zunimmt. Wenn ihre Menge größer ist als 2,0 Gew.-%, bilden sich Flecken durch unlösliche Ausfällungen. Daher ist ihre Menge auf den Bereich von 1,5 ∼ 2,0 Gew.-% begrenzt.
Kupferchlorid (CuCl₂): 0,5 ∼ 1,0 Gew.-%
Wenn seine Menge kleiner ist als 0,5 Gew.-%, wird die Auflösung der geätzten Bramme abnehmen, und wenn seine Menge größer ist als 1,0 Gew.-%, wird die Bramme übermäßig geätzt. Daher ist seine Menge auf den Bereich von 0,5 ∼ 1,0 Gew.-% begrenzt.
Natriumlaurylbenzolsulfonat (C₁₈H₂₉SO₃Na): 1,0 ∼ 3,0 Gew.-%
Herkömmlich wurde, wenn Benzyldimethyltetradecylammoniumchlorid (C₂₃H₄₂CLN) als ein oberflächenaktiver Stoff verwendet wurde, festgestellt, dass sich auf der Ätzoberfläche einer Bramme anhaftende Reaktionspartner bildeten, wodurch die Ätzreaktion behindert wurde.
Daher wird in der vorliegenden Erfindung Natriumlaurylbenzolsulfonat (C₁₈H₂₉SO₃Na) als oberflächenaktiver Stoff verwendet. Wenn seine Menge kleiner ist als 1,0 Gew.-%, nimmt die Ätzrate der Bramme ab. Wenn seine Menge größer ist als 3,0 Gew.-%, tritt eine Übersättigung auf, wodurch Ausfällungen erzeugt werden. Daher ist seine Menge auf den Bereich von 1,0 ∼ 3,0 Gew.-% begrenzt.
Ethanol (C₂H₅OH): mehr als 0 Vol.-% und 10 Vol.-% oder weniger
Ethanol (C₂H₅OH) ist vorteilhaft zum Entfernen aller Spuren nach dem Ätzen, weil es sich leicht verflüchtigt. Wenn seine Menge größer ist als 10 Vol.-%, nimmt jedoch die Ätzrate der Bramme ab und ändert sich aufgrund der Verflüchtigung des Ethanols die Konzentration der Ätzlösung. Daher ist seine Menge auf den Bereich von mehr als 0 Vol.-% und 10 Vol.-% oder weniger begrenzt.
Es wird eine Ätzlösung mit den vorstehenden Komponenten und einem Rest aus destilliertem Wasser hergestellt, und eine Bramme wird für eine vorgegebene Zeitdauer in die Ätzlösung eingetaucht, um die Bramme zu ätzen. Das destillierte Wasser wird der Ätzlösung bei Raumtemperatur beigemischt.
Die Bramme wird durch vorangehendes Schleifen vorbereitet. Die Bramme wird für zwei Stunden oder weniger in die Ätzlösung eingetaucht. Wenn die Bramme für mehr als zwei Stunden in die Ätzlösung eingetaucht wird, wird die Bramme übermäßig geätzt oder überätzt, wodurch ihre Auflösung schnell abnimmt.
Anschließend wird die geätzte Bramme unter Verwendung einer Bürste mit Wasser gewaschen, um anhaftende Materialien davon zu entfernen, und dann wird die gewaschene Bramme durch Heißluft getrocknet.
Anschließend wird Silikonfett auf die Oberfläche der getrockneten Bramme aufgebracht, um die Vertiefungen mit dem Silikonfett zu füllen, die durch Korrosion der Bramme unter Verwendung der Ätzlösung entstanden sind.
Nach einer vorgegebenen Zeitdauer, z.B. nach 1 - 3 Minuten, wird das Silikonfett weggewischt, und dann wird die mit dem Silikonfett beschichtete geätzte Oberfläche der Bramme unter Verwendung von feinem Schleifpapier mit einer Körnungszahl von 800 oder mehr gleichmäßig geschliffen.
Die Oberflächenrauhigkeit des Schleifpapiers ist gemäß der Größe der Schleifkörner des Schleifpapiers bestimmt. Daher nimmt die Auflösung mit zunehmender Oberflächenrauhigkeit des Schleifpapiers ab. Daher sollte, wenn möglich, Schleifpapier mit einer Körnungszahl von 800 oder mehr verwendet werden.
Wenn die Vertiefungen der Bramme mit dem während des Schleifprozesses erzeugten Feinpulver gefüllt sind, wird das Pulver mit dem Silikonfett vermischt, wodurch helle und dunkle Stellen entstehen.
Anschließend wird ein transparentes Klebeband auf der geschliffenen geätzten Oberfläche der Bramme befestigt. Dabei haftet das Pulver am transparenten Klebeband an und erzeugt ein Seigerungsbild. Wenn das transparente Klebeband auf weißem Papier befestigt und dann das weiße Papier gescannt wird, wie in 5 dargestellt ist, kann die Mittenseigerung mit bloßem Auge beobachtet werden.
Zusammengefasst kann die Mittenseigerung durch die Ergebnisse leicht bewertet werden, die durch Befestigen des Klebebandes auf weißem Papier und anschließendes Scannen des weißen Papiers erhalten werden.
Die 3 bis 5 zeigen Ansichten der Analyseergebnisse einer aus Stahl mit einem ultra-niedrigem Schwefel(S)gehalt von 50 ppm oder weniger hergestellten Bramme unter Verwendung eines Schwefeldruckverfahrens, eines Elektronensondenmakroanalyse(EPMA)verfahrens bzw. einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mittenseigerungsbewertungsverfahrens.
Wie in 3 dargestellt ist, kann gemäß dem Schwefeldruckverfahren das Mittenseigerungsbild der aus Stahl mit einem ultra-niedrigem Schwefelgehalt hergestellten Bramme kaum erhalten werden, so dass es sehr schwierig ist, es mit bloßem Auge zu erkennen.
Wie in 4 dargestellt ist, kann gemäß dem EPMA-Verfahren ein hochaufgelöstes Mittenseigerungsbild erhalten werden, es besteht jedoch ein Problem dahingehend, dass es etwa 12 Stunden dauert, um eine Probe zu behandeln und zu analysieren.
Im Fall des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme kann dagegen, wie in 5 dargestellt ist, weil ein hochaufgelöstes Mittenseigerungsbild einer Bramme auch dann erhalten werden kann, wenn die Bramme aus Stahl mit einem ultra-niedrigem Schwefel(S)gehalt von 50 ppm oder weniger hergestellt ist, die Mittenseigerung der Bramme mit dem bloßen Auge beobachtet werden, und ihre Mittenseigerung kann innerhalb einer kurzen Zeitdauer bewertet werden, die kleiner oder gleich 1/10 der Zeitdauer des EPMA-Verfahrens ist, wodurch die Ergebnisse im Gießprozess schnell genutzt werden können.
(Zweite Ausführungsform)
In einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme wird eine Brammenprobe in eine Ätzlösung eingetaucht und dann erwärmt, um die Seigerung der Brammenprobe zu korrodieren, woraufhin die geätzte Oberfläche der Brammenprobe durch Schleifpapier geschliffen wird, um zu ermöglichen, dass Pulver in die selektiv korrodierte Seigerung eindringt, woraufhin ein Klebeband an der Brammenprobe befestigt wird, um es dem Pulver zu ermöglichen, an dem transparenten Klebeband anzuhaften, wodurch ein Bild der Seigerung erzeugt wird.
Das Verfahren der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich vom Verfahren der ersten Ausführungsform darin, dass die Ätzlösung kein Ethanol enthält, und darin, dass das Verfahren der zweiten Ausführungsform ferner einen Prozess zum Eintauchen der Brammenprobe in die Ätzlösung und zum anschließenden Erwärmen der Ätzlösung aufweist.
Im vorstehend erwähnten Verfahren der ersten Ausführungsform enthält die Ätzlösung Ethanol, um die Ätzeffizienz zu erhöhen. Im Verfahren der zweiten Ausführungsform wird jedoch kein Ethanol verwendet. Der Grund hierfür ist, dass das Erwärmen möglicherweise nicht wirksam ist, weil Ethanol einen Siedepunkt von 65°C hat.
Insbesondere wird die Bramme zunächst für eine vorgegebene Zeitdauer in eine Ätzlösung eingetaucht, die vorgegebene Komponenten enthält, und dann erwärmt, um die Bramme zu ätzen.
Die Ätzlösung enthält eine vorgegebene Menge Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇), eine vorgegebene Menge Kupferchlorid (CuCl₂), eine vorgegebene Menge Natriumlaurylbenzolsulfonat (C₁₈H₂₉SO₃Na) und einen Rest aus destilliertem Wasser.
Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Menge der Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇) 1,5 ∼ 2,0 Gew.-%, die Menge des Kupferchlorids (CuCl₂) 0,5 - 1,0 Gew.-% und die Menge des Natriumlaurylbenzolsulfonats (C₁₈H₂₉SO₃Na) 1,0 ∼ 3,0 Gew.-% betragen.
Weil die Funktionen und die numerischen Grenzen der in der Ätzlösung enthaltenen Komponenten in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die gleichen sind wie für die in der Ätzlösung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthaltenen Komponenten, werden diese nicht näher beschrieben.
Die Temperatur der Ätzlösung beträgt 30 ∼ 80°C. Die Brammenprobe wird in die Ätzlösung eingetaucht, und dann wird die Ätzlösung erwärmt, um die Ätzreaktion zu beschleunigen. Wenn die Temperatur der Ätzlösung niedriger ist als 30°C, läuft die Ätzreaktion langsam ab. Wenn ihre Temperatur höher ist als 80°C, werden giftige Gase erzeugt, so dass Gefahren durch den Hochtemperaturdampf entstehen. Daher ist es bevorzugt, wenn die Temperatur der Ätzlösung zum Beschleunigen der Ätzreaktion 50 ∼ 80°C beträgt.
Die Brammenprobe wird für zwei Stunden oder weniger in die Ätzlösung eingetaucht. Wenn die Bramme für mehr als zwei Stunden in die Ätzlösung eingetaucht wird, wird die Bramme übermäßig geätzt oder überätzt, wodurch die Auflösung schnell abnimmt.
Die Brammenprobe wird durch vorangehendes Schleifen vorbereitet.
Anschließend wird die geätzte Brammenprobe unter Verwendung einer Bürste unter fließendem Wasser gewaschen, um anhaftende Materialien davon zu entfernen, und dann wird die gewaschene Bramme durch Heißluft getrocknet.
Anschließend wird Silikonfett auf die Oberfläche der getrockneten Bramme aufgebracht, um die Vertiefungen mit dem Silikonfett zu füllen, die durch Korrosion der Bramme unter Verwendung der Ätzlösung entstanden sind.
Nach einer vorgegebenen Zeitdauer, z.B. nach 1 ∼ 3 Minuten, wird das Silikonfett weggewischt, und dann wird die mit dem Silikonfett beschichtete, geätzte Oberfläche der Bramme unter Verwendung von feinem Schleifpapier mit einer Körnungszahl von 800 oder mehr gleichmäßig geschliffen.
Die Oberflächenrauhigkeit des Schleifpapiers ist gemäß der Größe der Schleifkörner des Schleifpapiers bestimmt. Daher nimmt die Auflösung mit zunehmender Oberflächenrauhigkeit des Schleifpapiers ab. Daher sollte, wenn möglich, Schleifpapier mit einer Körnungszahl von 800 oder mehr verwendet werden.
Wenn die Vertiefungen der Bramme mit dem während des Schleifprozesses erzeugten Feinpulver gefüllt sind, wird das Pulver mit dem Silikonfett vermischt, wodurch helle und dunkle Stellen entstehen.
Anschließend wird ein transparentes Klebeband auf der geschliffenen, geätzten Oberfläche der Bramme befestigt. Dabei haftet das Pulver am transparenten Klebeband an und erzeugt ein Bild einer Erstarrungsstruktur. Wenn das transparente Klebeband auf weißem Papier befestigt und dann das weiße Papier gescannt wird, kann ein Erstarrungsstrukturbild mit dem bloßen Auge beobachtet werden.
Zusammengefasst kann die Mittenseigerung durch die Ergebnisse leicht bewertet werden, die durch Befestigen des transparenten Klebebandes auf weißen Papier und anschließendes Scannen des weißen Papiers erhalten werden.
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse des Mittenseigerungsbewertungsverfahrens für eine Brammenprobe, die aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,002 Gew.-% hergestellt ist, in Abhängigkeit von einer Ätzlösung.

Experimentelle Bedingung: eine Ätzlösung wurde auf 70°C erwärmt, und eine Brammenprobe wurde für zwei Stunden in die Ätzlösung eingetaucht. Tabelle 1

(Rest: destilliertes Wasser)

Klass.	Pikrinsäure (Gew.-%)	Kupferchlorid (Gew.-%)	Oberflächenaktiver Stoff (Gew.-%)	Erstarrungsstrukturauflösung (nach 2 Stunden Eintauchen)	Bemerkungen
1	1,0	0,5	Benzyldimethyltet radecylammonium chlorid	Auf der Oberfläche der Brammenprobe bildeten sich anhaftende Reaktionsprodukte	Vergleichsbeispiel
2	1,0	0,5	Natriumbenzolsulfonat (1,0)	niedrige Auflösung	Vergleichsbeispiel
3	1,0	0,5	Natriumbenzolsulfonat (2,0)	niedrige Auflösung	Vergleichsbeispiel
4	1,0	0,5	Natriumbenzolsulfonat (3,0)	niedrige Auflösung	Vergleichsbeispiel
5	1,0	0,5	Natriumbenzolsulfonat (4,0)	Auf der geätzten Oberfläche einer Brammenprobe bildeten sich Flecken durch weiße Ausfällungen	Vergleichsbeispiel
6	1,5	0,5	Natriumbenzolsulfonat (3,0)	ausreichende Auflösung	Vergleichsbeispiel
7	2,2	0,5	Natriumbenzolsulfonat (3,0)	Fleckenbildung durch unlösliche Ausfällungen	Erfindungsgemäßes Beispiel
8	1,5	1,0	Natriumbenzolsulfonat (3,0)	ausreichende Auflösung	Vergleichsbeispiel
9	1,5	1,5	Natriumbenzolsulfonat (3,0)	übermäßig geätzt	Vergleichsbeispiel

Wie in Tabelle 1 dargestellt ist, bildeten sich, wenn die Pikrinsäuremenge in der Ätzlösung hoch war, Flecken durch unlösliche Ausfällungen, und wenn die Kupferchloridmenge in der Ätzlösung hoch war, wurde die Brammenprobe übermäßig geätzt.
Außerdem bildeten sich, wenn an Stelle von Benzolsulfonat Benzyldimethyltetradecylammoniumchlorid als ein oberflächenaktiver Stoff verwendet wurde, anhaftende Reaktionsprodukte auf der Oberfläche der Brammenprobe.
Außerdem entstand, wenn die Natriumlaurylbenzolsulfonatmenge nicht innerhalb des Bereichs von 1,0 ∼ 3,0 Gew.-% lag, ein Problem dahingehend, dass die Auflösung niedrig war oder sich Flecken auf der geätzten Oberfläche der Brammenprobe bildeten.
Wenn dagegen die Ätzlösung des erfindungsgemäßen Beispiels verwendet wurde, konnte auch dann ein hochaufgelöstes Bild erhalten werden, wenn die Brammenprobe aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,004 Gew.-% oder weniger hergestellt ist.
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse des Mittenseigerungsbewertungsverfahrens für eine Brammenprobe, die aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,002 Gew.-% hergestellt ist, in Abhängigkeit von den Temperaturbedingungen einer Ätzlösung.

Experimentelle Bedingung: es wurde eine Ätzlösung mit 1,5 Gew.-% Pikrinsäure, 1,0 Gew.% Kupferchlorid, 3,0 Gew.-% Natriumlaurylbenzolsulfonat und einem Rest aus destilliertem Wasser verwendet. Eine Brammenprobe wurde für zwei Stunden in die Ätzlösung eingetaucht. Tabelle 2

Klass.	Temperatur der Ätzlösung	Ergebnisse: bestimmt anhand des Erstarrungsstrukturbildes (nach 2 Stunden Eintauchen)	Bemerkungen
1	20	×	Vergleichsbeispiel
2	30	◯	Erfindungsgemäßes Beispiel
3	40	◯	Erfindungsgemäßes Beispiel
4	50	⊚	Erfindungsgemäßes Beispiel
5	60	⊚	Erfindungsgemäßes Beispiel
6	70	⊚	Erfindungsgemäßes Beispiel
7	80	⊚	Erfindungsgemäßes Beispiel
8	90	×	Vergleichsbeispiel
9	100	×	Vergleichsbeispiel

[x: niedrige Auflösung, O: ausreichende Auflösung, ⊚: ausgezeichnete Auflösung]

Wie in Tabelle 2 dargestellt ist, war die Auflösung ausreichend, wenn die Temperatur der Ätzlösung 30 ~ 80°C betrug, und war die Auflösung höher, wenn die Temperatur der Ätzlösung 50 ∼ 80°C betrug.
6(a) zeigt das Analyseergebnis einer aus allgemeinem Stahl mit einem Schwefel(S)gehalt von 200 ppm hergestellten Bramme unter Verwendung eines Schwefeldruckverfahrens, und 6(b) zeigt das Analyseergebnis einer aus einem Stahl mit ultra-niedrigem Schwefel(S)gehalt von 24 ppm hergestellten Bramme unter Verwendung eines Schwefeldruckverfahrens.
Wie in 6 dargestellt ist, ist, wenn das Schwefeldruckverfahren verwendet wird, die Mittenseigerung einer aus Stahl mit einem ultra-niedrigem Schwefel(S)gehalt von 24 ppm hergestellten Bramme nicht sichtbar und ist die Auflösung des Bildes sehr niedrig und kann ihre Erstarrungsstruktur nicht beobachtet werden.
7 zeigt die Analyseergebnisse des Querschnitts einer aus einem allgemeinem Stahl mit einem Kohlenstoff(C)gehalt von mehr als 0,04 Gew.-% hergestellten Bramme unter Verwendung eines Makroätzverfahrens, und die 8 und 9 zeigen Ansichten zum Darstellen der Analyseergebnisse einer aus einem Stahl mit einem mittleren Kohlenstoff(C)gehalt von 0,046 Gew.-% hergestellten Bramme und einer aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,002 Gew.-% hergestellten Bramme unter Verwendung eines Makroätzverfahrens bzw. der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mittenseigerungsbewertungsverfahrens.
Wie in den 7 und 8 dargestellt ist, kann gemäß dem Makroätzverfahren die Mittenseigerung einer aus einem Stahl mit einem mittleren Kohlenstoff(C)gehalt von mehr als 0,04 Gew.-% hergestellten Bramme beobachtet werden, es ist aber sehr schwierig, die Mittenseigerung einer aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,04 Gew.-% oder weniger hergestellten Bramme zu beobachten (vergl. 8(b)).
Wenn die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bewerten der Mittenseigerung einer Bramme verwendet wird, kann dagegen, wie in 9 dargestellt ist, eine hochaufgelöste Mittenseigerung einer Bramme beobachtet werden, die aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,04 Gew.-% oder weniger hergestellt ist (vergl. 9(b)). Außerdem ist die Mittenseigerung einer aus einem Stahl mit einem mittlerem Kohlenstoff(C)gehalt von mehr als 0,04 Gew.-% hergestellten Bramme im Vergleich zur Verwendung des Makroätzverfahrens (vergl. 9(a)) ebenfalls deutlich sichtbar.
Gemäß den Verfahren der ersten und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Mittenseigerungsbild einer Bramme auch dann schnell sichtbar gemacht werden, wenn die Bramme aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff(C)gehalt von 0,04 Gew.-% oder weniger oder aus einem Stahl mit einem ultra-niedrigen Schwefel(S)gehalt von 50 ppm oder weniger hergestellt ist, so dass die Bedingungen des Stranggießprozesses durch die Analyse der sichtbar gemachten Mittenseigerung schnell überprüft werden können.
(Dritte Ausführungsform)
In einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme wird die Mittenseigerung einer Bramme unter Verwendung des Verfahrens der ersten oder der zweiten Ausführungsform in einem Bild sichtbar gemacht, wird das Bild gescannt und wird anschließend die Mittenseigerung der Bramme unter Verwendung der nachstehend diskutierten Formel bewertet.
Das Verfahren der dritten Ausführungsform unterscheidet sich vom Verfahren der ersten und der zweiten Ausführungsform darin, dass das Verfahren der dritten Ausführungsform ferner einen Prozess zum Bewerten der Mittenseigerung einer Bramme unter Verwendung des Mittenseigerungsbildes aufweist.
Der Prozess zum Bewerten der Mittenseigerung einer Bramme ist ein Prozess zum quantitativen Analysieren ihrer Mittenseigerung. Der Seigerungsgrad wird durch diesen Prozess exakt bestimmt, so dass Abnormalitäten des Gießprozesses erfasst werden können.
Das Mittenseigerungsbewertungsverfahren verwendet einen als H-TEC-Index bezeichneten Index.
Der H-TEC-Index wird durch die folgende Formel berechnet: 2,1 + (0,15 · Y - 8,7 · X)/(2,9×10⁷). Hierbei bezeichnen X die Fläche der in der Mitte segregierten Teilchen und Y die Fläche der von den in der Mitte segregierten Teilchen verschiedenen restlichen segregierten Teilchen.
Der Korrelationskoeffizient zwischen dem H-TEC-Index und dem EPMA-Mittenseigerungsindex beträgt 91% (R² = 83) und ist damit hoch. Daher kann das EPMA-Verfahren durch das Mittenseigerungsbewertungsverfahren ersetzt werden (vergl. 10).
Insbesondere wird zunächst das sichtbar gemachte Mittenseigerungsbild gescannt, um eine elektronische Datei zu erzeugen.
Das Mittenseigerungsbild kann unter Verwendung des Verfahrens der ersten oder der zweiten Ausführungsform sichtbar gemacht werden. Weil das Verfahren zum Erzeugen des Mittenseigerungsbildes vorstehend unter Bezug auf die erste und die zweite Ausführungsform ausführlich beschrieben worden ist, werden diese nicht wiederholt beschrieben.
Nachdem die elektronische Datei durch Scannen des Mittenseigerungsbildes erzeugt worden ist, werden die Fläche der in der Mitte segregierten Teilchen und die Fläche der von den in der Mitte segregierten Teilchen verschiedenen, restlichen Teilchen gemessen, und dann werden die gemessenen Werte in die Formel 2,1 + (0,15·Y - 8,7·X)/(2,9×10⁷) eingesetzt, um den H-TEC-Index zu berechnen. Durch den berechneten H-TEC-Index kann die Mittenseigerung quantitativ bestimmt werden.
Unter Verwendung des berechneten H-TEC-Index können alle Stahlarten geprüft werden, einschließlich Stahl mit ultra-niedrigem Schwefelgehalt und Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt.
Insbesondere dauert es in der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bewerten der Mittenseigerung einer Stranggussbramme etwa zwei Stunden, um das Mittenseigerungsbild zu erzeugen, das Mittenseigerungsbild quantitativ zu analysieren und das quantitativ analysierte Mittenseigerungsbild zu bewerten.
Im Vergleich zum EPMA-Verfahren, in dem eine teure Ausrüstung und eine feingeschliffene Bramme erforderlich sind und eine lange Zeitdauer zum Behandeln und Analysieren einer Probe benötigt wird, kann die Mittenseigerung einer Bramme durch die erfindungsgemäßen Verfahren effektiv und schnell bewertet werden, insbesondere wird zum Bewerten ihrer Mittenseigerung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Verfahren eine Zeitdauer benötigt, die maximal 1/6 der zum Bewerten der Mittenseigerung unter Verwendung des EPMA-Verfahrens benötigten Zeit gleicht.
10 zeigt einen Graphen zum Darstellen der Beziehung zwischen dem H-TEC-Index und dem EPMA-Mittenseigerungsindex.
In 10 ist die Mittenseigerung im durch die Verfahren der ersten und der zweiten Ausführungsform erzeugten Bild durch den H-TEC-Index quantitativ angegeben, und der H-TEC-Index ist mit einem EPMA-Mittenseigerungsindex verglichen.
Wie in 10 dargestellt ist, wird, wenn der durch quantitatives Analysieren des Mittenseigerungsbildes erhaltene H-TEC-Index mit dem EPMA-Mittenseigerungsindex verglichen wird, ein Korrelationskoeffizient von 91% (R² = 83) zwischen dem H-TEC-Index und dem EPMA-Mittenseigerungsindex erhalten, was einen hohen Wert darstellt.
Daher können Abnormalitäten, die beim Gießen eines Stahls mit einem niedrigem Schwefelgehalt oder eines Stahls mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt auftreten, schnell erfasst werden, und die Abnormalitäten können geeignet gehandhabt werden.
Obwohl vorstehend zur Erläuterung bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist für Fachleute offensichtlich, dass innerhalb des durch die beigefügten Patentansprüche definierten Schutzumfangs der Erfindung verschiedene Modifikationen möglich sind und Komponenten hinzugefügt oder ersetzt werden können.

Claims

Verfahren zum Bestimmen der Mittenseigerung einer Gussbramme, mit den Schritten: Aussetzen einer Bramme, die mindestens eine segregierte Komponente auf einer Oberfläche aufweist, einer Ätzlösung, die Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇), Kupferchlorid (CuCl₂), Natriumlaurylbenzolsulfonat (C₁₈H₂₉SO₃Na) und Wasser enthält, um die mindestens eine segregierte Komponente auf der Oberfläche zu ätzen, wobei die Ätzlösung eine Temperatur von 30 ~ 80°C hat; Bereitstellen eines Pulvers auf der Oberfläche der Bramme, so dass das Pulver in durch das Ätzen der Oberfläche ausgebildeten Vertiefungen aufgenommen wird; und Befestigen einer Klebefolie auf der Oberfläche der Bramme, so dass das Pulver auf die Klebefolie übertragen wird, wodurch ein die Seigerung der Oberfläche darstellendes Bild auf der Klebefolie erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ätzlösung ferner Ethanol (C₂H₅OH) enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ätzlösung aufweist: Pikrinsäure (C₆H₃N₃O₇) in einer Menge von 1,5 ∼ 2,0 Gew.-%; Kupferchlorid (CuCl₂) in einer Menge von 0,5 - 1,0 Gew.-%; und Natriumlaurylbenzolsulfonat (C₁₈H₂₉SO₃Na) in einer Menge von 1,0 ∼ 3,0 Gew.-%.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Ätzlösung ferner Ethanol (C₂H₅OH) in einer Menge von 0 Vol.-% bis 10 Vol.-% aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bramme Kohlenstoff (C) in einer Menge von 0,04 Gew.-% oder weniger enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bramme Schwefel (S) in einer Menge von 50 ppm oder weniger enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit dem Schritt zum Aufbringen von Silikonfett auf die Oberfläche, so dass das Silikonfett in den Vertiefungen aufgenommen wird, wobei das Pulver sich mit dem Silikonfett in den Vertiefungen vermischt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit den Schritten: Messen der Fläche von Seigerungsabschnitten, die sich im Mittenbereich der Gussbramme befinden, im Bild; Messen der Fläche von Seigerungsabschnitten, die sich in einem Bereich der Gussbramme befinden, der vom Mittenbereich der Gussbramme verschieden ist, im Bild; Berechnen eines Mittenseigerungsindex unter Verwendung der Gleichung: Mittenseigerungsindex = 2,1 + (0,15Y - 8,7X)/(2,9×10⁷), wobei X die Fläche der Seigerungsabschnitte bezeichnet, die sich im Mittenbereich der Gussbramme befinden, und Y die Fläche der Seigerungsabschnitte bezeichnet, die sich in einem Bereich der Gussbramme befinden, der vom Mittenbereich der Gussbramme verschieden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit den Schritten: Verarbeiten des Bildes zum Messen der Fläche von Seigerungsabschnitten, die sich im Mittenbereich der Gussbramme befinden, und der Fläche von Seigerungsabschnitten, die sich in einem Bereich der Gussbramme befinden, der vom Mittenbereich der Gussbramme verschieden ist, anhand des Bildes; Berechnen eines Mittenseigerungsindex unter Verwendung der Gleichung Mittenseigerungsindex = a + (bxY - cxX)/d, wobei X die Fläche der Seigerungsabschnitte bezeichnet, die sich im Mittenbereich der Gussbramme befinden, und Y die Fläche der Seigerungsabschnitte bezeichnet, die sich in einem Bereich der Gussbramme befinden, der vom Mittenbereich der Gussbramme verschieden ist, und wobei jeder der Parameter a, b, c und d eine Zahl ist, die größer ist als 0.