TWI397445B - Monitoring method of cleanliness of flat steel embryo - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種監測方法，特別是指一種用於監測管制連續澆鑄生產之扁鋼胚清淨度的監測方法。
鋼胚產出時必然會存在有例如氧化介在物、鋁化物、針氣孔等缺陷，而這些缺陷的存在會直接影響到後續製程以及最終產品的品質，特別是對生產高品質鋼品，例如馬口鐵而言，因為最終產品的品質要求標準高，所以鋼胚產出時的鋼胚清淨度(即氧化介在物、鋁化物、氣孔等缺陷數量的總和)的管控非常重要。
目前，煉鋼廠對於鋼胚清淨度的評估方式，是分析精煉渣的氧化活性，及計算鋼中全氧(total oxygen)重量百分率(也稱為T.O.量測)來管制鋼液與鋼胚的品質。
更詳細地說，分析精煉渣中氧化活性的原理是當精煉渣中的氧化活性值愈低時，可以避免後續鋼液處理時因置換反應而產生的各型態介在物污染，也就是說如果量測出精煉渣的氧化活性值愈低，即可合理推估鋼胚清淨度符合產出標準，而由於氧化鐵與氧化錳屬氧化活性高的組成成分，因此取樣後以X-射線螢光分析儀(XRF)計算精煉渣中氧化鐵與氧化錳的含量和代表鋼胚清淨度；此方式主要的目的在量化鋼液二次氧化，然而鋼液中介在物來源眾多，包括脫氧產物、侵蝕掉之耐火材料、捲入爐渣、二次氧化之氧化物等，用精煉渣中氧化鐵與氧化錳的含量和僅能粗略代表鋼胚清淨度程度，故對高清淨鋼品級要求的代表性仍顯著不足。
鋼中全氧含量的分析則是切取試片量測其中的全氧含；此方式的缺點在於50μm以上的大型介在物在鋼中的比例非常少，而通常切取的試片很小(20克)，故在取樣的試片中很難發現大型介在物，因此鋼中全氧含量的分析結果可以合理的代表小型介在物的指數，但不能得知大型介在物是否存在，而鋼胚清淨度是含括預定尺寸的缺陷總和，所以鋼中全氧含量分析並不足以鑑別鋼胚產出時的品質，更不足區分產出鋼胚對最終鋼品品質的影響。
另外，雖然在例如熱軋、冷軋的製程中，會直接於生產線上裝置自動化的檢測儀器，例如自動化表面檢測系統(Automatic Surface Inspection System，ASIS)進行當線製程檢驗，但這樣的當線製程檢驗一來產線加工度與客戶的成品加工度仍有相當的差異，二來即便鑑別出也已投入製程成本造成浪費，因此對整體製程來說，管制鑑別的意義並不大。
此外，目前還有使用高頻超音波檢測儀，直接以10～80MHz的寬廣頻率範圍超音波對產出鋼胚進行掃描、檢出鋼胚清淨度；雖然以這樣寬頻範圍的超音波掃描檢測確實可以檢出粒徑細微至0.018mm之針氣孔、鋁型介在物、非鋁型介在物等缺陷，但也因為檢出不大於0.06mm之針氣孔、鋁型介在物、非鋁型介在物等的數量相當多，造成投入任何改善對策的評估結果皆相似，而失去鑑別產出鋼胚清淨度的意義。
由上述說明可知，目前的鋼品生產過程中，需要開發一種高信賴度的監測鋼胚清淨度的方法，以儘早檢測出缺陷，進而降低生產作業成本、直接提昇最終鋼品的品質。
因此，本發明之目的，即在提供一種信賴度高的扁鋼胚清淨度的監測方法。
於是，本發明一種扁鋼胚清淨度的監測方法，包含一試片切取步驟、一試片軋延步驟、一超音波掃描步驟，及一清淨度管制建立步驟。
該試片切取步驟自一連續澆鑄的扁鋼胚中切取一試片。
該試片軋延步驟沿該試片的厚度方向軋延後再沿該澆鑄方向軋延，製得一寬度對應原試片的厚度、厚度對應原試片寬度，及長度對應原試片長度的檢測片。
該超音波掃描步驟以高頻超音波掃描該檢測片方向向量是厚度方向的表面，得到該檢測片的缺陷數量。
該清淨度管制建立步驟紀錄每次經過該試片切除步驟、試片軋延步驟與超音波掃瞄步驟得到的缺陷數量，得到一用以鑑別缺陷數量異常區間是否出現的清淨度管制曲線。
本發明之功效在於：自試片的切取、製作，一直到完整的清淨圖管制曲線繪製，建立一套完整的扁鋼胚清淨度的監測方法，而可以在鋼胚產出時，即正確判讀產出鋼胚的清淨度，進而生產出高品質的鋼品。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖1，本發明扁鋼胚清淨度的監測方法的一較佳實施例，包含一試片切取步驟、一試片軋延步驟、一超音波掃描步驟，及一清淨度管制建立步驟。
該試片切取步驟自一連續澆鑄的扁鋼胚中切取一試片；更詳細地說，該試片切取步驟是焰切自鋼胚寬度位置1/2處，或1/4，或3/4處得到長、寬、厚分別是L1
、W1
、G1
的試片，其中，鋼胚寬度位置1/2處，或1/4，或3/4處切取試片時最能代表反應出連續澆鑄銅模內的鋼液流場狀況所反應之清淨度品質差異，且鋼胚寬度位置1/4與3/4處得到的差異量較1/2處更為明顯。
該試片軋延步驟沿該試片的厚度方向軋延後再沿該澆鑄方向軋延，製得一寬度對應原試片的厚度、厚度對應原試片寬度，及長度對應原試片長度的檢測片；更詳細地說，該試片切取步驟是以沿試片的寬度方向軋延後，再沿原扁鋼胚澆鑄方向軋延，得到長、寬、厚分別是L2
、W2
、G2
的檢測片，其中，W2
=kG1
，G2
=mW1
，L2
=nL1
，k、m、n為預定常數；然後整平並自表面銑除至少1mm深度，以去除氧化銹皮，製得檢測片。
要特別說明的是，為考量試片加工所需的運搬過程中人員所能承受的最大重量，以及足夠的具代表性評估面積，及有效消除檢測試片中存在的干擾因子，較佳地，該試片切取步驟切取之試片的長(L1
)、寬(W1
)、厚(G1
)分別是160mm～200mm、100mm～150mm、160mm～250mm，之後於該試片軋延步驟中沿試片的寬度方向軋延2倍後，再沿原扁鋼胚澆鑄方向軋延5倍，而製得寬度對應試片厚度(即鋼胚厚度)、厚度對應試片寬度的檢測片。
該超音波掃描步驟以高頻超音波掃描該檢測片方向向量是厚度方向的表面，得到該檢測片的缺陷數量；更詳細地說，該超音波掃描步驟是以10MHz~50MHz的非聚焦式超音波進行掃描檢出粒徑不小於0.06mm的總缺陷數量，較佳地，是用超音波檢測儀配合10MHz的高頻非聚焦式探頭、感度STB-A2 Φ 2×2mm=150% echo height、掃描間距0.3mm，此時，根據超音波檢測理論，檢出的缺陷數量可定義為整體介在物的總和。
配合參閱圖2，該清淨度管制建立步驟是紀錄每次經過該試片切除步驟、試片軋延步驟與超音波掃瞄步驟得到的缺陷數量，得到一用以鑑別缺陷數量異常區間是否出現的清淨度管制曲線。
更詳細地說，初期是整合過去生產鋼品的經驗，訂定14cm×30cm的檢測範圍中，缺陷總顆數400pcs、面積率4000ppm的缺陷數量異常區間出現的臨界值標準，而當該清淨度管制建立步驟紀錄到的缺陷數量高於此臨界標準值時，即判定此批扁鋼胚的品質異常，應由相關製程工程師進行製程檢驗，並同時由此些缺陷數量逐步建立出清淨度管制曲線，得到清淨度變化趨勢圖；而當以本發明的扁鋼胚清淨度的監測方法建立清淨度管制曲線，得到清淨度變化趨勢圖時，即可將新的、經過該試片切除步驟、試片軋延步驟與超音波掃瞄步驟得到的缺陷數量，標注於清淨度變化趨勢圖上，一方面可以完整清淨度管制曲線，一方面可以與前數次的缺陷數量進行比較，從而了解、監測鋼胚清淨度的狀況，進而改善製程良率、最終以低生產製程成本生產高品質的鋼品。
綜上所述，本發明連續澆鑄之扁鋼胚清淨度的監測方法，提供一種全新的、且自試片的切取、軋延成檢測片，一直到以高頻超音波掃描、紀錄缺陷數量以建立用以鑑別缺陷數量異常區間是否出現之清淨度管制曲線的完整方式，確實可以用以鑑別並管制連續澆鑄生產的扁鋼胚內的鋁化物、氧化介在物、針氣孔等缺陷數量，以生產高品質的鋼材，確實達到本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
21．．．試片切取步驟
22．．．試片軋延步驟
23．．．超音波掃描步驟
24．．．清淨度管制建立步驟
圖1是一流程圖，說明本發明連續澆鑄之扁鋼胚清淨度的監測方法的一較佳實施例；及
圖2是一曲線圖，說明實施圖1本發明連續澆鑄之扁鋼胚清淨度的監測方法時，紀錄多次缺陷數量得到一用以鑑別缺陷數量異常區間是否出現的清淨度管制曲線。
21．．．試片切取步驟
22．．．試片軋延步驟
23．．．超音波掃描步驟
24．．．清淨度管制建立步驟
Claims (4)
- 一種扁鋼胚清淨度的監測方法，包含：一試片切取步驟，自一連續澆鑄的扁鋼胚中切取一試片；一試片軋延步驟，沿該試片的厚度方向軋延後再沿該澆鑄方向軋延，製得一寬度對應原試片的厚度、厚度對應原試片寬度，及長度對應原試片長度的檢測片；一超音波掃描步驟，以頻率為10MHz~50MHz的非聚焦式超音波掃描該檢測片方向向量是厚度方向的表面，得到該檢測片中粒徑不小於0.06mm的缺陷數量；及一清淨度管制建立步驟，紀錄每次經過該試片切除步驟、試片軋延步驟與超音波掃瞄步驟得到的缺陷數量，得到一用以鑑別缺陷數量異常區間是否出現的清淨度管制曲線。
- 依據申請專利範圍第1項所述之扁鋼胚清淨度的監測方法，其中，該試片切取步驟自焰切扁鋼胚寬度位置1/2處、1/4處，或3/4處得到該試片。
- 依據申請專利範圍第2項所述之扁鋼胚清淨度的監測方法，其中，該試片軋延步驟沿該試片的厚度方向與該澆鑄方向軋延後，還銑除不小於1mm深度的氧化銹皮，製得該檢測片。
- 依據申請專利範圍第1項所述之扁鋼胚清淨度的監測方法，其中，該清淨度管制建立步驟中，是以在14cm× 30cm的檢測範圍中，缺陷總顆粒數是400顆，且缺陷面積率是4000 ppm為缺陷數量異常區間出現的臨界值標準。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| TW98124866A TWI397445B (zh) | 2009-07-23 | 2009-07-23 | Monitoring method of cleanliness of flat steel embryo |
Applications Claiming Priority (1)
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| TW98124866A TWI397445B (zh) | 2009-07-23 | 2009-07-23 | Monitoring method of cleanliness of flat steel embryo |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201103666A TW201103666A (en) | 2011-02-01 |
| TWI397445B true TWI397445B (zh) | 2013-06-01 |
Family
ID=44813269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| TW98124866A TWI397445B (zh) | 2009-07-23 | 2009-07-23 | Monitoring method of cleanliness of flat steel embryo |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| TW (1) | TWI397445B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI467173B (zh) * | 2012-12-19 | 2015-01-01 | China Steel Corp | Ultrasonic Testing Method of Embryo Sub - epidermis for Flat Steel Plate |
-
2009
- 2009-07-23 TW TW98124866A patent/TWI397445B/zh not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 中國機械工程學會第二十四屆全國學術研討會論文集「以極值統計法分析軸成鋼中之非金屬介在物」中華民國96年11月23、24日 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201103666A (en) | 2011-02-01 |
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