[发明专利]一种高碳不锈钢标样的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金试样的检测领域，具体涉及一种高碳不锈钢标样的制备方法。

背景技术

火花源原子发射光谱仪是配合炉前冶炼过程样品分析的主要设备，需要使用控制样品作为量值传递的载体，报出分析结果。使用高质量的光谱控制样品，将提高炉前检测的准确度，以便精准地指导炉前冶炼过程配料。不锈钢冶炼不同时期钢的化学成分差异很大，特别是熔炼炉熔清钢液成分与其它各期有所不同，碳含量很高，直接影响其它元素的光谱分析准确度，必须使用相同冶炼期的控制样品进行曲线校正。控制样品本身要求必须与待分析试样具有相同的冶炼和浇铸工艺，适合生产现场取样，这种标样在市场上是无从购买的。多年来，炉前光谱控制样品一直采用传统的样模浇铸取样法制备。该法制备的控制样品存在取样量少、标样制备合格率低、块间均匀性差等很多缺陷。目前随着钢产品产量不断攀升，炉前自动化光谱检测线的大量投入使用，控制样品的需求量急剧增大，传统的制备方法已远远不能满足生产的需求。

发明内容

本发明提供一种简单、快速、低成本的高碳不锈钢标样的制备方法。

本发明一方面对标样的浇铸模具进行了研发，对浇铸工艺参数进行了合理设置和严格控制，另一方面对块状样品应用新的检测思路和方法进行块内均匀性抽检和有效高度的测定，严格控制所研制控制样品的成分设计、均匀性、定值准确性、制备批量等技术指标，满足了不锈钢生产光谱分析检测样品的需求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高碳不锈钢标样的制备方法，包括:浇铸模型的设计→模型、钢包的烘烤→成分选择→浇铸工艺过程控制→脱模→物理性能检测→样品处理→化学成分均匀性检验→定值分析→有效高度的确定；具体步骤如下：

1、浇铸模型的设计

电炉熔清钢水中碳元素含量一般都在1.5%以上， 光谱分析样品一方面要求组织呈白口化状态，另一方面所取样品应尽可能一次成型，否则制备过程就需要进行锻轧等加工处理，才能达到光谱标样规定的尺寸，然而对于高碳坯料在轧制过程中极易开裂，将大大降低标样制备的合格率；在兼顾光谱分析客观要求的前提下，同时提高标样一次制备合格率。

所述浇铸模型的结构为：样模由纯铜制造，采用铜钢焊接方法将模具制成带水箱冷却系统的4个单元，包括100个钢样模，样模按5个为一组均匀分布，每个单元分布有25个钢样模，每个单元的端部设有排气管，四个单元的中心处设有中心砖，模具的中心线向横向两侧延伸设有透气管，模具的中心线向纵向均匀分布有浇铸口，钢样模上方设有压板，压板上方为砂箱，钢样模位于冷却箱内。

然后由造型工序组合成整体，采用同时浇铸、水冷快速凝固、独特的组合式铸造工艺实现了高碳不锈钢标样的批量生产。

2、模型、钢包的烘烤：

将所用模型清扫后，在800-1000℃的温度下烘箱烤30分钟以上，自然冷却；

3吨钢包烘烤：钢包清扫后，烤包器烘烤钢包20-30分钟钢包内壁发暗红即可使用；

3、成分选择：

标样元素成分范围依照控制熔炼炉熔清钢液样品成分要求进行选择，应满足控制熔炼炉熔清不锈钢钢液样品成分需要；

4、浇铸工艺过程控制

根据化学成分要求，将熔炼炉内温度≥1530℃的不锈钢熔清钢倒入经过烘烤后的钢包，选择浇铸温度，浇铸采用下浇铸法注入浇铸模型； 

5、脱模： 

冷却时间至少在30分钟以上，进行脱模，一次可成型100个样品，样品长度40mm，上直径35mm，下直径30mm，形状为圆台；

6、物理性能检测：

对样品进行低倍酸浸检验夹杂和裂纹,合格后进行超声波法探伤，检验样品内部有无缺陷；

7、样品处理 ：

样品经物理性能检验 、均匀性初检合格后，圆车对样品表皮切削、铣床对样品下直径切削2mm， 制成长度为38mm、上直径35mm，下直径30mm， 形状为圆台的样品，进行样品表面光亮度分析；

8、化学成份均匀性检验：

物理性能检验合格后，随机抽取10块样品，使用ARL-4460直读光谱仪，按照GB/T11170-2008《不锈钢的光电发射光谱分析法》随机对每块样品端面沿半径方向检测三点进行化学成分的均匀性检验；在测试过程中保持实验条件及仪器状态的一致性，数据统计方法采用方差检验法。

9、定值分析：

均匀性检验合格后，随机取5块样品，经圆车车制成屑样，发给三个独立实验室进行定值分析，三个单位参与定值均采用国家标准方法；收集数据后，进行数据统计分析；