[发明专利]一种评价铸坯碳偏析的方法

说明书

本发明涉及碳偏析技术领域，尤其涉及一种评价铸坯碳偏析的方法，包括对铸坯进行横截面或纵截面锯切取样，对待检验面进行铣磨加工，得到平整光洁的试样面；对横剖或纵剖铸坯试样面进行表面枝晶侵蚀；对于铸坯侵蚀面进行清洗和吹干；通过扫描仪对铸坯枝晶侵蚀面进行平面扫描，获得铸坯均匀的枝晶组织图像；利用图像处理软件对铸坯区域进行灰度识别；获取缺陷的区域的表观致密度，并与设定临界值进行比较，剔除小于临界值的区域；利用Matlab软件得到灰度矩阵，并转换成碳含量矩阵；利用Matlab软件根据碳含量矩阵得到偏析等高分布图和指数值。本发明解决现有技术无法实现铸坯碳偏析的快速高效定量分析以及普适性差的问题。

技术领域

本发明涉及碳偏析技术领域，尤其涉及一种评价铸坯碳偏析的方法。

背景技术

偏析是影响连铸钢坯质量的重要问题，偏析会使连铸坯局部机械性能降低，特别是韧性、塑性和抗腐蚀性下降。因此，减轻偏析是连铸生产面临的重要任务。而对于铸坯偏析的评价显然是减轻偏析影响过程中重要且必不可少的一个环节，如何对铸坯的偏析情况高效地作出客观可靠的评价，这对于确认铸坯实物质量及优化实际对应的生产工艺具有举足轻重的作用。与此同时，对于偏析问题最为普遍的含碳量较高的中高碳钢(C≥0.40％)而言，碳的偏析通常是钢中诸多元素中影响最大的一种，因此对于中高碳钢连铸坯偏析的评价主要集中于碳的偏析评价。

对于铸坯碳偏析评价的传统方法主要包括：硫印、酸洗、钻屑等。其中硫印和酸洗法主要进行定性分析，无法实现铸坯碳偏析的定量分析；而钻屑法则受钻屑位置及钻头尺寸影响较大，一般耗时长，主要能得到的是钻头覆盖区域宏观偏析的平均值。而借助于最新检测工艺的发展和进步，在铸坯偏析评价方面较新采用的方法主要有光谱法、原位法、电子探针法。就光谱法而言，对于铸坯试样的要求就高，对于有缺陷且不致密的试样无法准确检测；而原位法检测偏析时对于试样和仪器的要求均较高，无法得到大规模的普及推广；电子探针则检测范围较小，检测耗时较长，且主要针对于微观偏析的检测。

发明内容

针对现有算法的不足，本发明所采用的技术方案是：一种评价铸坯碳偏析的方法包括：

步骤一、对铸坯进行横截面或纵截面锯切取样，对待检验面进行铣磨加工，得到平整光洁的试样面，并得到铸坯中碳元素含量的区域平均值；

步骤二、对横剖或纵剖铸坯试样面进行表面枝晶侵蚀，侵蚀温度为室温，设定侵蚀时间；

进一步的，侵蚀时间为30-60s。

步骤三、表面枝晶侵蚀后，对于铸坯侵蚀面利用氨水和酒精进行清洗，洗去残余侵蚀液和侵蚀产生的杂质，并进行吹干处理，得到纯净干燥的试样的铸坯枝晶侵蚀面；

步骤四、通过扫描仪对铸坯枝晶侵蚀面进行平面扫描，获得铸坯整体及局部区域均清晰且亮度均匀的枝晶组织图像；

步骤五、利用图像处理软件对铸坯整体或相应研究涉及的特定局部区域进行灰度识别；

进一步的，图像处理软件包括：Image J软件。

步骤六、若发现铸坯枝晶侵蚀表面存在等影响灰度正常识别的相应缺陷时，则采用原位仪对于相应区域进行快速预扫描，获取对应区域各位置的表观致密度，若表观致密度低于设定临界值(通常为0.9)，则可判定为干扰性缺陷，将对应于干扰性缺陷的表观致密度明显较低的异常点区域进行精准标识并剔除；

步骤七、利用Matlab软件读取图像中剔除干扰性缺陷对应异常点以外不同位置点的灰度值，得到二维灰度矩阵，求出灰度矩阵的灰度平均值；并转换成碳含量矩阵；

进一步的，碳含量矩阵的计算公式为：

式中，C_i为铸坯区域碳元素含量；G_i为铸坯剔除缺陷后区域灰度矩阵值，G为铸坯剔除缺陷后区域灰度矩阵的灰度平均值；Ca为铸坯中碳元素含量的区域平均值。