[发明专利]一种钢连铸坯凝固枝晶组织检测方法

说明书

本发明涉及钢铁冶金连铸生产质量检测技术领域，尤其涉及一种钢连铸坯凝固枝晶组织检测方法。本发明中，通过全新的腐蚀剂(按质量百分比由2％‑6％的苦味酸、3％‑8％的十二烷基苯磺酸钠、86％‑95％的水组成)、腐蚀温度(60‑70℃)和腐蚀时间(30‑40min)形成枝晶组织检测过程中进行的腐蚀方法，来适用于待测表面的最小尺寸大于等于10cm的大尺寸断面的枝晶检测方法。其次，获取待检测产物的待测表面的影像并清晰化处理后，能够用来定量确定待测表面的柱状晶区、混晶区和等轴晶区的面积比例，实现了对连铸坯枝晶组织形貌的定量检测。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金连铸生产质量检测技术领域，尤其涉及一种钢连铸坯凝固枝晶组织检测方法。

背景技术

钢连铸过程实质上是钢液连续冷却凝固成型过程，当钢液在结晶器水冷作用下，钢液与结晶器表面接触位置大量形核，从而在铸坯表面形成细小的等轴晶区。率先形核晶粒在后续生长过程中面临激烈竞争，在热流和钢液流动的共同作用下，部分晶粒生长方向与热流方向较为一致的晶粒生长较快，抑制大量晶粒生长，使得大部分晶粒在竞争中消亡，剩余部分晶粒继续沿热流传导相反方向生长，形成柱状晶。当铸坯中心钢液过冷度低于形核过冷度时，柱状晶生长前沿大量形核，阻碍柱状晶继续向铸坯中心生产，发生柱状晶向等轴晶转变(CET)，从而在铸坯中心形成等轴晶区。由此可见，铸坯凝固组织主要由铸坯表面细晶区，中间柱状晶区和中心等轴晶区组成。

铸坯凝固组织生长的同时伴随着钢中溶质在不同相之间的重新分配，由于钢中溶质元素在固相中的溶解度低于在液相中的溶解度，所以凝固过程中，枝晶从铸坯表面向中心生长的同时伴随着溶质元素向枝晶臂间富集，如果富集在枝晶臂间的溶质元素在凝固末期不能有效扩散，将会造成短距离(10～100μm)溶质成分波动形成枝晶间微观偏析。连铸过程中钢液流动促使枝晶间溶质元素发生长距离的迁徙，将会引起铸坯较大范围内的溶质成分波动进而形成铸坯宏观偏析。同时，铸坯凝固组织生长同时伴随着凝固收缩，如果枝晶过度生长，造成枝晶搭桥，使得凝固收缩得不到钢液补充，将会形成疏松、缩孔等缺陷。由此可见，连铸坯凝固组织与铸坯缺陷之间有直接关系。为此，连铸坯凝固枝晶组织检测对于全面评价连铸坯质量至关重要。

连铸坯凝固组织检验方法是判断连铸坯质量的主要手段，主要有硫印检验、热酸蚀检验、冷酸蚀检验、电解腐蚀检验和枝晶腐蚀检验。

硫印检测是通过将显影液中浸泡好的相纸附着在光滑铸坯表面一定时间后，揭下相纸在流水中冲洗，放入定影液，然后取出凉干后评级。该方法可显示出铸坯内部化学成分的不均匀性、以及铸坯裂纹、疏松、缩孔等缺陷。但不能显示连铸坯凝固组织，以及低硫钢连铸坯检测效果较差。

热酸蚀检验一般将铸坯试样抛光后放入热盐酸中一段时间后，取出检测。能够检测铸坯中心疏松、缩孔和裂纹等铸坯凝固缺陷。但不能清楚显示铸坯枝晶形貌。

冷酸蚀检测一般多次将冷腐蚀液直接涂抹于光滑铸坯表面，冲洗晾干后获得铸坯凝固组织，但对铸坯加工要求严格，光洁度要求高。

电解腐蚀检验一般根据所用腐蚀液是否加热可分为热酸电解腐蚀检测和冷酸电解腐蚀检测，但无论何种电解腐蚀检测方法都需要供电设备，效果不甚理想，应用较少。

枝晶腐蚀检测一般需要将铸坯切割成小块试样进行检测，只适用于局部断面检测，存在检测试样小，范围窄的缺点，难以反映铸坯凝固组织形貌和缺陷的全部信息。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种钢连铸坯凝固枝晶组织检测方法，该方法能够进行大尺寸断面枝晶检测，并且获得定量分析数据。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：