一种钢中大尺寸夹杂物的溯源分析方法技术

本申请提供一种钢中大尺寸夹杂物的溯源分析方法，属于钢铁冶炼技术领域。钢中大尺寸夹杂物的溯源分析方法包括：判断终产品钢样中大尺寸夹杂物为常规夹杂物还是非常规夹杂物。如果大尺寸夹杂物为非常规夹杂物，以首次出现非常规夹杂物的示踪元素的生产工序来确定非常规夹杂物的来源工序。如果大尺寸夹杂物为常规夹杂物，则需根据所检测到的大尺寸夹杂物的成分和形貌特征，以及中间样品夹杂物的成分和形貌，结合各生产工序中渣系成分、钢液成分以及温度条件，分析常规夹杂物的演变规律，确定常规夹杂物的主要来源工序。上述分析方法可以分析出产生非常规夹杂物的来源，以及常规夹杂物的主要来源，找到大尺寸夹杂物产生的工序。

A traceability analysis method of large inclusions in steel

【技术实现步骤摘要】
一种钢中大尺寸夹杂物的溯源分析方法
本申请涉及钢铁冶炼
，具体而言，涉及一种钢中大尺寸夹杂物的溯源分析方法。
技术介绍
钢中的夹杂物直接影响产品的质量及其使用寿命。减少钢中杂质含量，提高钢的纯净度是提高钢材质量的最重要途径。随着钢洁净度的提高以及钢材质量的明显进步，传统金相法不易检测到的大尺寸非金属夹杂物逐渐成为制约高品质钢材产品寿命的主要因素。因此，提高钢水洁净度、降低钢中总氧质量分数，并进一步严格控制钢中大尺寸夹杂物的含量成为提高产品质量的重点。为了控制钢中大尺寸夹杂物，首先需对其进行检测，明确组成特性，在此基础上分析其来源。通常采用金相法和扫描电镜法进行夹杂物检测，其检测结果不全面，可以对大量微观夹杂物进行检测评估，难以检测钢材质量有重要影响的随机出现的大尺寸夹杂物。且无法进一步判定大尺寸夹杂物的来源，不能为实际生产提供指导。由铁水到钢材，钢水经历了从转炉出钢，精炼纯净化，连铸凝固，轧制成型及热处理等一系列复杂的冶金过程和加工变形，因此钢中大尺寸夹杂物组成来源复杂，影响其形成的因素众多，不能够很好地分析大尺寸夹杂物的来源。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种钢中大尺寸夹杂物的溯源分析方法，能够分析钢中大尺寸夹杂物的来源，找到大尺寸夹杂物产生的工序。第一方面，本申请实施例提供一种钢中大尺寸夹杂物的溯源分析方法，包括：确定缺陷的位置：采用水浸高频超声探伤法对终产品钢样中的缺陷进行定位分析，获取缺陷的位置信息。分析缺陷处的大尺寸夹杂物：根据缺陷的位置信息进行解剖定位取样，分析缺陷处的大尺寸夹杂物的成分和形貌特征；其中，大尺寸夹杂物是尺寸大于10μm的夹杂物。判断大尺寸夹杂物的种类：判断大尺寸夹杂物为常规夹杂物还是非常规夹杂物；其中，常规夹杂物是指钢水冶炼各生产工序中常规出现的夹杂物；非常规夹杂物是指并非在每个生产工序都产生的具有示踪功能元素的夹杂物。对中间样品进行检测：取制备终产品钢样的各生产工序中的中间样品，检测每个中间样品的夹杂物的成分和形貌。对大尺寸夹杂物进行溯源分析：如果大尺寸夹杂物为非常规夹杂物，以首次出现非常规夹杂物的示踪元素的生产工序来确定非常规夹杂物的来源工序。如果大尺寸夹杂物为常规夹杂物，则需根据所检测到的大尺寸夹杂物的成分和形貌特征，以及中间样品夹杂物的成分和形貌，结合各生产工序中渣系成分、钢液成分以及温度条件，分析常规夹杂物的演变规律，确定常规夹杂物的主要来源工序。采用逆向分析的思路，先通过对终产品钢样的检测分析找到大尺寸夹杂物，将其分类并确定属于常规夹杂物还是非常规夹杂物，其次根据两类夹杂物的不同特性，对其进行溯源分析，找到非常规夹杂物的来源工序以及常规夹杂物的主要来源工序(大尺寸夹杂物有多种，分析每一种大尺寸夹杂物是常规夹杂物还是非常规夹杂物，并对其进行对应地溯源分析)。在一种可能的实施方式中，对非常规夹杂物进行溯源分析中，还包括：将来源工序中加入的合金物料及辅耐材成分与非常规夹杂物的成分进行比对，若发现元素一致性，则确定非常规夹杂物在来源工序中产生。分析该来源工序中添加了的合金物料及辅耐材的成分，确定上述合金物料及辅耐材的成分中含有上述大尺寸非常规夹杂物的成分，可以确认该生产工序中的该成分的添加，从而使终产品钢中具有上述大尺寸的非常规夹杂物。在一种可能的实施方式中，还包括通过最小吉布斯自由能原理判断非常规夹杂物在来源工序中形成。在某条件下，当计算得到的吉布斯自由能小于0时，说明该反应条件能够进行，从而可以判断该反应在热力学条件上发生的可能性。为合金物料及辅耐材的成分进行调整以及生产工序的工艺参数的选择提供方向。在一种可能的实施方式中，所述中间样品包括过程钢样。检测每个中间样品的夹杂物的成分和形貌的步骤包括：采用扫描电镜法对过程钢样进行夹杂物检测，结合能谱仪和图像分析软件分析夹杂物的成分、面积、纵横比、宽度、长度和周长。对常规夹杂物进行溯源分析中，还包括结合相图法，对每个过程钢样的夹杂物的成分、面积、纵横比、宽度、长度和周长分析，得到常规夹杂物的演变规律，使常规夹杂物的主要来源的分析更加精确。在一种可能的实施方式中，检测每个中间样品的夹杂物的成分和形貌的步骤还包括：采用直读光谱仪对所述过程钢样的钢成分进行检测。对常规夹杂物进行溯源分析中，还包括根据冶炼过程钢成分的变化规律，分析钢中各元素在不同工序的烧损和增加情况，以判断常规夹杂物的来源。通过分析钢中各元素在不同工序的烧损和增加情况，可以使常规夹杂物的主要来源的分析更加精确。在一种可能的实施方式中，中间样品包括过程渣样。检测每个中间样品的夹杂物的成分和形貌的步骤还包括：采用荧光分析法对每个过程渣样的成分进行检测。对常规夹杂物进行溯源分析中，还包括分析过程渣样中常规夹杂物的各组分含量的变化情况，结合冶炼过程中过程钢样的钢成分的变化规律，进行不同温度条件下的渣钢平衡计算，综合判断钢中常规夹杂物的主要来源。通过过程钢样和过程渣样的共同分析，可以使常规夹杂物的演变规律的分析更加准确。在一种可能的实施方式中，分析缺陷处的大尺寸夹杂物的成分的步骤包括：通过金相显微镜法、扫描电镜法和能谱分析法对缺陷进行分析，获得终产品钢样中的夹杂物的大小、位置、形态及元素分布和组分信息。以便对终产品钢样进行更加精确地分析，得到终产品钢样中的大尺寸夹杂物的信息。在一种可能的实施方式中，采用水浸高频超声探伤法对终产品钢样中的缺陷进行定位分析之前，还包括对终产品钢样进行前处理的步骤。前处理的步骤包括：选取与终产品钢的形状一致的终产品钢样，其中，棒状钢样的直径为Φ20～Φ130mm，长度为400～600mm，块状钢样的边长范围为20mm×20mm～300mm×300mm。对终产品钢样进行热处理，然后去除终产品钢样表面的杂质并磨削使终产品钢样的光洁度≤Ra1.6，以使缺陷位置的检测更加精确。在一种可能的实施方式中，热处理的方式为：依次进行球化退火和回火热处理；或依次进行淬火和回火热处理。使终产品钢样的晶粒细化，以便具有可检测性，从而获得准确的缺陷位置信息。在一种可能的实施方式中，采用水浸高频超声探伤法对终产品钢样中的缺陷进行定位分析时，使用第一探头对终产品钢样的芯部进行检测，使用第二探头对终产品钢样的近表面进行检测；其中，第一探头的频率小于第二探头的频率。可选地，第一探头的频率为10MHz，第二探头的频率为25MHz。通过不同频率的第一探头和第二探头分别对终产品钢样的芯部和近表面进行检测，分区检测既可以有效排除界面波干扰，又可以提高检测范围，可以保证缺陷位置的定位精度。本申请实施例提供的钢中大尺寸夹杂物的溯源分析方法的有益效果包括：可以分析出终产品钢样中非常规夹杂物的来源以及常规夹杂物的主要来源，找到大尺寸夹杂物产生的工序。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢中大尺寸夹杂物的溯源分析方法，其特征在于，包括：/n确定缺陷的位置：采用水浸高频超声探伤法对终产品钢样中的缺陷进行定位分析，获取缺陷的位置信息；/n分析缺陷处的大尺寸夹杂物：根据所述缺陷的位置信息进行解剖定位取样，分析缺陷处的大尺寸夹杂物的成分和形貌特征；其中，所述大尺寸夹杂物是尺寸大于10μm的夹杂物；/n判断所述大尺寸夹杂物的种类：判断所述大尺寸夹杂物为常规夹杂物还是非常规夹杂物；其中，所述常规夹杂物是指钢水冶炼各生产工序中常规出现的夹杂物；所述非常规夹杂物是指并非在每个生产工序都产生的具有示踪功能元素的夹杂物；/n对中间样品进行检测：取制备所述终产品钢样的各生产工序中的中间样品，检测每个所述中间样品的夹杂物的成分和形貌；/n对所述大尺寸夹杂物进行溯源分析：如果所述大尺寸夹杂物为所述非常规夹杂物，以首次出现所述非常规夹杂物的示踪元素的生产工序来确定非常规夹杂物的来源工序；/n如果所述大尺寸夹杂物为所述常规夹杂物，则需根据所检测到的大尺寸夹杂物的成分和形貌特征，以及中间样品夹杂物的成分和形貌，结合各生产工序中渣系成分、钢液成分以及温度条件，分析所述常规夹杂物的演变规律，确定所述常规夹杂物的主要来源工序。/n...

【技术特征摘要】
1.一种钢中大尺寸夹杂物的溯源分析方法，其特征在于，包括：
确定缺陷的位置：采用水浸高频超声探伤法对终产品钢样中的缺陷进行定位分析，获取缺陷的位置信息；
分析缺陷处的大尺寸夹杂物：根据所述缺陷的位置信息进行解剖定位取样，分析缺陷处的大尺寸夹杂物的成分和形貌特征；其中，所述大尺寸夹杂物是尺寸大于10μm的夹杂物；
判断所述大尺寸夹杂物的种类：判断所述大尺寸夹杂物为常规夹杂物还是非常规夹杂物；其中，所述常规夹杂物是指钢水冶炼各生产工序中常规出现的夹杂物；所述非常规夹杂物是指并非在每个生产工序都产生的具有示踪功能元素的夹杂物；
对中间样品进行检测：取制备所述终产品钢样的各生产工序中的中间样品，检测每个所述中间样品的夹杂物的成分和形貌；
对所述大尺寸夹杂物进行溯源分析：如果所述大尺寸夹杂物为所述非常规夹杂物，以首次出现所述非常规夹杂物的示踪元素的生产工序来确定非常规夹杂物的来源工序；
如果所述大尺寸夹杂物为所述常规夹杂物，则需根据所检测到的大尺寸夹杂物的成分和形貌特征，以及中间样品夹杂物的成分和形貌，结合各生产工序中渣系成分、钢液成分以及温度条件，分析所述常规夹杂物的演变规律，确定所述常规夹杂物的主要来源工序。


2.根据权利要求1所述的溯源分析方法，其特征在于，对非常规夹杂物进行溯源分析中，还包括：将所述来源工序中加入的合金物料及辅耐材成分与所述非常规夹杂物的成分进行比对，若发现元素一致性，则确定所述非常规夹杂物在所述来源工序中产生。


3.根据权利要求2所述的溯源分析方法，其特征在于，还包括通过最小吉布斯自由能原理判断所述非常规夹杂物在所述来源工序中形成。


4.根据权利要求1所述的溯源分析方法，其特征在于，所述中间样品包括过程钢样；
所述检测每个所述中间样品的夹杂物的成分和形貌的步骤包括：采用扫描电镜法对所述过程钢样进行夹杂物检测，结合能谱仪和图像分析软件分析所述夹杂物的成分、面积、纵横比、宽度、长度和周长；
对常规夹杂物进行溯源分析中，还包括结合相图法，对每个所述过程钢样的夹杂物的成分、面积、纵横比、宽度、长度和周长分析，得到所述常规夹杂物的演变规律。


5.根据权利要求4所述的溯源分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙鹄，丘文生，曾令宇，刘志明，万翔，刘栋，胡柏上，余大华，廖美华，李世健，苗志奇，
申请(专利权)人：广东韶钢松山股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44