[發明專利]一種鋼連鑄坯凝固枝晶組織檢測方法

有效

• 申請號: 201710374860.5
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107014813B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 羅森;吳國榮;王朝輝;陳天明;王冰鈺;陳永;王衛領;朱苗勇
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N1/32
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明涉及鋼鐵冶金連鑄生產質量檢測技術領域，尤其涉及一種鋼連鑄坯凝固枝晶組織檢測方法。本發明中，通過全新的腐蝕劑(按質量百分比由2％?6％的苦味酸、3％?8％的十二烷基苯磺酸鈉、86％?95％的水組成)、腐蝕溫度(60?70℃)和腐蝕時間(30?40min)形成枝晶組織檢測過程中進行的腐蝕方法，來適用于待測表面的最小尺寸大于等于10cm的大尺寸斷面的枝晶檢測方法。其次，獲取待檢測產物的待測表面的影像并清晰化處理后，能夠用來定量確定待測表面的柱狀晶區、混晶區和等軸晶區的面積比例，實現了對連鑄坯枝晶組織形貌的定量檢測。

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金連鑄生產質量檢測技術領域，尤其涉及一種鋼連鑄坯凝固枝晶組織檢測方法。

背景技術

鋼連鑄過程實質上是鋼液連續冷卻凝固成型過程，當鋼液在結晶器水冷作用下，鋼液與結晶器表面接觸位置大量形核，從而在鑄坯表面形成細小的等軸晶區。率先形核晶粒在后續生長過程中面臨激烈競爭，在熱流和鋼液流動的共同作用下，部分晶粒生長方向與熱流方向較為一致的晶粒生長較快，抑制大量晶粒生長，使得大部分晶粒在競爭中消亡，剩余部分晶粒繼續沿熱流傳導相反方向生長，形成柱狀晶。當鑄坯中心鋼液過冷度低于形核過冷度時，柱狀晶生長前沿大量形核，阻礙柱狀晶繼續向鑄坯中心生產，發生柱狀晶向等軸晶轉變(CET)，從而在鑄坯中心形成等軸晶區。由此可見，鑄坯凝固組織主要由鑄坯表面細晶區，中間柱狀晶區和中心等軸晶區組成。

鑄坯凝固組織生長的同時伴隨著鋼中溶質在不同相之間的重新分配，由于鋼中溶質元素在固相中的溶解度低于在液相中的溶解度，所以凝固過程中，枝晶從鑄坯表面向中心生長的同時伴隨著溶質元素向枝晶臂間富集，如果富集在枝晶臂間的溶質元素在凝固末期不能有效擴散，將會造成短距離(10～100μm)溶質成分波動形成枝晶間微觀偏析。連鑄過程中鋼液流動促使枝晶間溶質元素發生長距離的遷徙，將會引起鑄坯較大范圍內的溶質成分波動進而形成鑄坯宏觀偏析。同時，鑄坯凝固組織生長同時伴隨著凝固收縮，如果枝晶過度生長，造成枝晶搭橋，使得凝固收縮得不到鋼液補充，將會形成疏松、縮孔等缺陷。由此可見，連鑄坯凝固組織與鑄坯缺陷之間有直接關系。為此，連鑄坯凝固枝晶組織檢測對于全面評價連鑄坯質量至關重要。

連鑄坯凝固組織檢驗方法是判斷連鑄坯質量的主要手段，主要有硫印檢驗、熱酸蝕檢驗、冷酸蝕檢驗、電解腐蝕檢驗和枝晶腐蝕檢驗。

硫印檢測是通過將顯影液中浸泡好的相紙附著在光滑鑄坯表面一定時間后，揭下相紙在流水中沖洗，放入定影液，然后取出涼干后評級。該方法可顯示出鑄坯內部化學成分的不均勻性、以及鑄坯裂紋、疏松、縮孔等缺陷。但不能顯示連鑄坯凝固組織，以及低硫鋼連鑄坯檢測效果較差。

熱酸蝕檢驗一般將鑄坯試樣拋光后放入熱鹽酸中一段時間后，取出檢測。能夠檢測鑄坯中心疏松、縮孔和裂紋等鑄坯凝固缺陷。但不能清楚顯示鑄坯枝晶形貌。

冷酸蝕檢測一般多次將冷腐蝕液直接涂抹于光滑鑄坯表面，沖洗晾干后獲得鑄坯凝固組織，但對鑄坯加工要求嚴格，光潔度要求高。

電解腐蝕檢驗一般根據所用腐蝕液是否加熱可分為熱酸電解腐蝕檢測和冷酸電解腐蝕檢測，但無論何種電解腐蝕檢測方法都需要供電設備，效果不甚理想，應用較少。

枝晶腐蝕檢測一般需要將鑄坯切割成小塊試樣進行檢測，只適用于局部斷面檢測，存在檢測試樣小，范圍窄的缺點，難以反映鑄坯凝固組織形貌和缺陷的全部信息。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種鋼連鑄坯凝固枝晶組織檢測方法，該方法能夠進行大尺寸斷面枝晶檢測，并且獲得定量分析數據。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：