[发明专利]一种70t级至600t级钢锭质量与组织、性能解剖检验方法

说明书

技术领域

本发明涉及百吨级以上钢锭解剖分析研究技术，具体为一种70吨(t)级至600吨(t)级钢锭质量与组织、性能解剖检验方法。

背景技术

大型钢锭存在偏析、裂纹、疏松、缩孔、气孔、非金属夹杂物等铸造缺陷，这些缺陷将严重影响最终锻件质量。通过对大型钢锭进行解剖分析来研究其内部组织与铸造缺陷，对指导炼钢、钢锭模设计、浇注工艺参数优化等具有重大的指导意义，同时可以修正与指导钢锭热场模型、铸造缺陷判据及溶质偏析模型，从而显著提高钢锭内部质量。

近几年，随着国内炼钢设备的不断升级与改进，随着钢锭制备工艺的不断提升，目前国内2009年，国内重型企业已成功生产出550t(中国二重)、580t(中国一重)的大型钢锭，吨位已达世界水平，但仅限于成型，内部质量难以保证，产品合格率低。大型钢锭的凝固过程非常漫长(根据钢锭吨位不同，达几十小时到上百小时不等)，溶质再分配充分，致使碳、磷等低熔点、低密度元素在凝固前沿富集，加上其它物理过程，如热溶质对流等的影响，使钢锭不同区域化学成分不均匀，最后凝固区域组织粗大。对后续的锻造工艺和压机能力提出更高的要求，缩孔疏松难以锻合、夹杂物超标以及裂纹导致产品报废时有发生，产品合格率低。

在国内，近几年没有任何企业对铸态大型钢锭进行完整解剖分析，一些钢铁企业只对锻后的钢锭切下的冒口和水口部位进行解剖分析，不能准确地捕捉到严重影响最终锻件质量的内部缺陷。未能对铸态大型钢锭进行完整解剖分析的主要原因归纳起来有如下几个方面：1)百吨级钢锭需要的资金投入大，解剖周期长；2)过去常常采用热酸蚀低倍检验方法，虽然检验面粗糙度要求低，但腐蚀液需要量较大，腐蚀环境恶劣，很难在百吨级钢锭上运用；3)腐蚀后的检验面，以前通过拍照片的方式将检验面腐蚀后结果记录，这种方式很难将百吨级大检验面整体腐蚀效果储存。另外，以前对钢锭进行解剖分析的内容也较少，不能完全显现大钢锭内部产生质量缺陷的原因。

发明内容

针对现有技术中解剖分析存在的难点，本发明的目的在于提供一种70t级至600t级钢锭质量与组织、性能解剖检验方法，主要采用钢锭解剖关键位置与方法、钢锭试样热处理工艺、钢锭检测区域表面处理方法、高精度硫分布、氧分布、磷分布分析检测方法、关键区域化学成分分析检验方法、根据不同钢种采用不同腐蚀液分阶段不同浓度腐蚀方法、分析检测区域图像、结果后处理方法，低倍组织与金相图像分析方法等，能够清晰、完整记录大型钢锭宏观组织形貌，可以直接观察和判断铸态大型钢锭内部质量缺陷，为改善钢锭内部质量提供了一种简单而有效的分析检验方法。

本发明的技术方案是：

一种70t级至600t级钢锭质量与组织、性能解剖检验方法，包括钢锭解剖关键位置与方法、钢锭试样热处理工艺、钢锭检测区域表面处理方法、高精度硫分布、氧分布、磷分布分析检测方法、关键区域化学成分分析检验方法、根据不同钢种采用不同腐蚀液分阶段不同浓度腐蚀方法、分析检测区域图像、结果后处理方法、低倍组织与金相图像分析方法；其中，

(1)钢锭解剖关键位置与方法

钢锭浇铸后，锭身表面温度在800℃-1000℃的范围内进行脱模，钢锭脱模后，采用的吹氧管对钢锭进行高度方向解剖；解剖过程保留钢锭区域为200mm-500mm厚，为钢锭的中心部位，钢锭解剖完成时钢锭表面温度在300℃-600℃之间；

(2)钢锭试样热处理工艺

解剖后的试样在30min以内送入300±10℃的热处理炉，在300±10℃时保温5-12h，保温后以20-30℃/h的升温速度升温到600℃～630℃，在此温度下进行10-30h保温，保温后随炉冷却，冷却到100℃以下出炉；

(3)钢锭检测区域表面处理方法

首先采用机械加工的方法将解剖后的钢锭试样进行机加，保证最后钢锭试样尺寸在30～100mm之内，且为整个钢锭的中心部位；再分别采用150号、400号、600号、800号、1000号以及1200号砂纸对检测区域进行磨洗与抛光，确保表面粗糙度达到Ra＝0.8μm以上；

(4)根据不同钢种采用不同腐蚀液分阶段不同浓度腐蚀方法

采用冷酸腐蚀液为硝酸，浓度范围在10wt％～40wt％，温度为20-40℃；前期腐蚀酸浓度较大，采用20％-40％的硝酸进行腐蚀1-5min；后期腐蚀酸浓度较小，采用10％-20％浓度的硝酸，腐蚀2-10min，对钢锭检验区域进行低倍组织检验。

(5)高精度硫分布、氧分布、磷分布分析检测方法、关键区域化学成分分析检验方法