專利名稱：一種顯示連鑄坯半宏觀偏析的腐蝕劑及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種用于顯示連鑄坯半宏觀偏 析缺陷的腐蝕劑及其使用方法。
背景技術(shù)：
連鑄坯的偏析問題，尤其是連鑄坯的C、Mn、S、P等元素的中心偏析問題是影響連 鑄坯質(zhì)量的一個重要的因素。根據(jù)偏析范圍的不同，連鑄坯的偏析一般分為宏觀偏析和微 觀偏析。微觀偏析是指微小范圍(約一個晶粒范圍，即幾個微米到數(shù)百微米)內(nèi)的化學(xué)成分 不均勻現(xiàn)象，按位置不同又可分為晶內(nèi)偏析和晶界偏析。宏觀偏析是指宏觀凝固斷面上各 部位的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象(其尺度可以毫米、厘米計)，按其表現(xiàn)形式可分為正常偏析、 逆偏析、重力偏析等，常見的V型偏析和A型偏析即屬于宏觀偏析范疇。同時，還存在一種 范圍介于宏觀偏析和微觀偏析之間的偏析現(xiàn)象，即該種偏析的尺度大于微觀偏析的一個晶 粒，但是又小于宏觀偏析的范圍，被稱為半宏觀偏析，通常半宏觀偏析點(diǎn)狀蝕坑的直徑為幾 百個微米到幾個毫米。具體來說，半宏觀偏析特指在鑄坯凝固前沿由于溶質(zhì)元素在剩余鋼 液和先凝固鑄坯中不能進(jìn)行平衡分配，使得剩余未凝固鋼液中富含Mn、P等元素，而這些鋼 液在凝固前沿的流動聚集在樹枝晶搭橋處凝固，就形成了 MruP元素的點(diǎn)狀半宏觀偏析。所 以一般半宏觀偏析指的是Mn和P元素的偏析，而無論何種偏析都會降低連鑄坯的塑性、韌 性，易產(chǎn)生各種裂紋、氣孔，造成產(chǎn)品的力學(xué)性能不均勻、抗腐蝕能力下降、韌性下降等質(zhì)量 問題。隨著煉鋼精煉技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋼中S、P等雜質(zhì)元素的含量不斷降低，同時電磁 攪拌、輕壓下等防止偏析的各種技術(shù)也不斷的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中來，使得連鑄坯質(zhì)量不斷 得到提高，厚板連鑄坯的偏析情況有所改善，宏觀偏析的危害有所減弱，但是另一方面，隨 著市場對鋼材的質(zhì)量要求越來越高，尤其是大線能量焊接鋼、高等級管線鋼及壓力容器鋼 等對焊接接頭韌性要求比較嚴(yán)格的產(chǎn)品，當(dāng)存在半宏觀偏析時，局部合金元素Mn或者P的 富集導(dǎo)致鋼在焊接以后，中溫轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生脆性組織，大幅降低接頭韌性。所以對這些鋼種， 連鑄坯半宏觀偏析的問題成為了連鑄坯偏析問題的核心。而選擇合適的腐蝕劑，可以簡單、 快速的顯示出連鑄坯的半宏觀偏析缺陷，對其科學(xué)地進(jìn)行評定，是提高連鑄坯質(zhì)量的前提 條件。經(jīng)專利文獻(xiàn)檢索，未發(fā)現(xiàn)有針對連鑄坯Mn、P半宏觀偏析的腐蝕劑的相關(guān)專利技 術(shù)。而對于連鑄坯偏析缺陷的顯示，傳統(tǒng)方法主要是熱酸侵蝕法和低倍硫印法。熱酸侵蝕 檢驗(yàn)技術(shù)的腐蝕劑是容積比為1 1的工業(yè)鹽酸水溶液，該種腐蝕劑一般只適用于對連鑄 坯的宏觀偏析的檢驗(yàn)，對于半宏觀偏析而言，由于其偏析程度相對于宏觀偏析程度較弱，使 得使用該種腐蝕劑侵蝕后，連鑄坯的半宏觀偏析缺陷難以清晰的顯示，從而不能夠?qū)B鑄 坯的質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)的評價；同時熱酸侵蝕時由于要加熱稀酸，使得一些鹽酸揮發(fā)到空氣中， 環(huán)境污染嚴(yán)重，易對人體造成傷害。硫印法使用的腐蝕劑是硫酸溶液，原理是鋼中的硫元素 與硫酸作用生成硫化氫，硫化氫再與相紙上的溴化銀反應(yīng)生成硫化銀褐色沉淀，在相紙上
3反映出硫的偏析程度。而隨著純凈鋼技術(shù)的發(fā)展，鋼中硫含量控制的已經(jīng)很低使得硫印法 的顯示效果不太好。而且由于半宏觀偏析一般是由MruP兩種元素的偏析造成的，而硫印檢 驗(yàn)的方法通常只是針對S元素的偏析，所以硫印難以用來檢驗(yàn)半宏觀偏析缺陷。由以上分析可知，這些傳統(tǒng)的腐蝕劑都不能很好的顯示連鑄坯的半宏觀偏析特 征，不能科學(xué)評價連鑄坯的質(zhì)量。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于顯示連鑄坯半宏觀 偏析缺陷(Mn、P元素的點(diǎn)狀偏析)的腐蝕劑及使用方法。使用該種腐蝕劑可以簡單、快速 的顯示傳統(tǒng)腐蝕劑難以清晰顯示的半宏觀偏析缺陷，并方便的對連鑄坯的偏析程度進(jìn)行客 觀評價，以科學(xué)評定連鑄坯質(zhì)量，并為優(yōu)化連鑄工藝，改善連鑄坯的質(zhì)量提供技術(shù)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個方面提供一種顯示連鑄坯半宏觀偏析的腐蝕劑，其特征在于，所 述IOOml腐蝕劑中含有苦味酸1 3g，氯化銅0. 3 0. 7g，鹽酸30 50ml，肥皂水活性 劑1 4ml，其余為水。本發(fā)明的第二個方面提供上述顯示連鑄坯半宏觀偏析的腐蝕劑的使用方法，所述 方法包括以下步驟(1)在連鑄坯上待定檢測位置取厚度為20 30mm，一定高度和寬度的連鑄坯試 樣，并對檢測面進(jìn)行精磨加工，使其表面光潔度不小于V7;(2)將所述試樣表面的異物清除干凈，并用純度99. 7%以上的酒精將所述試樣表 面的油污洗干凈，將試樣吹干，待用；(3)將所述腐蝕劑和試樣放入腐蝕槽中，使所述試樣表面完全浸入所述腐蝕劑中， 攪拌10 20分鐘，可見明顯的偏析圖像；(4)將所述試樣取出，用清水沖洗1 2分鐘，同時用刷子將所述試樣表面的侵蝕 物刷洗干凈，吸干水漬，用純度99. 7%以上乙醇溶液清洗、吹干，以防止試樣銹蝕。上述步驟處理完成后，試樣的表面會出現(xiàn)大小不一的、肉眼可見的點(diǎn)狀蝕坑，這些 蝕坑是由于存在Mn、P的半宏觀偏析造成的，通常蝕坑分布越密集、蝕坑直徑越大、深度越 深則說明此處偏析情況越嚴(yán)重。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明對環(huán)境污染小，操作方便，可以快速清楚地顯示出熱酸侵蝕法及硫印法等 傳統(tǒng)偏析檢驗(yàn)方法無法清晰顯示的連鑄坯Mn和P元素的點(diǎn)狀半宏觀偏析缺陷。試樣尺寸 不受限制，可根據(jù)觀察需要靈活處理。利用本發(fā)明處理過的連鑄坯，半宏觀偏析缺陷蝕坑邊 緣清晰，偏析嚴(yán)重區(qū)域蝕坑密度大，單個蝕坑的直徑大、深度深。本發(fā)明可不借助其它設(shè)備， 直接目測其表面蝕坑密度、直徑及深度情況，即可判斷鑄坯半宏觀偏析情況。本發(fā)明有利于 對連鑄坯的質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)的評價，同時為改進(jìn)連鑄工藝，改善連鑄坯的質(zhì)量提供技術(shù)依據(jù)。


圖1表示本發(fā)明實(shí)施例1中腐蝕出的連鑄坯半宏觀偏析缺陷；圖2表示本發(fā)明實(shí)施例1中連鑄坯中心蝕坑的EPMA圖像；圖3表示本發(fā)明實(shí)施例1的連鑄坯中心蝕坑Mn濃度與基體濃度的分析結(jié)果。
具體實(shí)施例方式以下用實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明最 佳實(shí)施方式的描述，并不對本發(fā)明的范圍有任何限制。實(shí)施例1取苦味酸20g，鹽酸500ml，氯化銅6. 5g，肥皂水活性劑20ml，水IOOOml，配制腐蝕 劑，搖勻攪拌使其混合均勻。在厚度220mm的連鑄坯高度方向上，待檢測位置取厚度為20mm、寬度73mm、高度 220mm的鑄坯試樣，用刨床或銑床將檢測面拋光后再用磨床對檢測面進(jìn)行精磨加工處理，使 其表面光潔度不小于V7。將加工好的試樣表面處理干凈。將腐蝕劑倒入腐蝕槽中，將試樣 的檢測面放入槽內(nèi)使得檢測面能全部被試劑浸沒，同時不斷的攪拌，腐蝕時間約13分鐘， 取出試樣后用清水沖洗1分鐘，同時用刷子將試樣表面的侵蝕物刷干凈，吸干水漬，再用純 度99. 7 %以上的乙醇溶液清洗、吹干。如圖1所示，可清楚看到分布于鑄坯上全厚度方向的點(diǎn)狀蝕坑即半宏觀偏析缺 陷，其在鑄坯全厚度方向分布規(guī)律非常明顯偏析在鑄坯的底部位置點(diǎn)狀蝕坑幾乎沒有，而 在頂部位置亦有較多的蝕坑但是其尺寸比鑄坯中心位置的蝕坑要小，而且相對分散。在鑄 坯厚度的二分之一處存在直徑較大、深度較深的點(diǎn)狀蝕坑且密度大，由于偏析較嚴(yán)重與其 它位置的半宏觀偏析相比，其點(diǎn)狀偏析呈現(xiàn)出點(diǎn)狀蝕坑連成線狀的趨勢。所以在該鑄坯的 中心位置存在著較為嚴(yán)重的半宏觀偏析，頂部其次，底部最少。用電子探針(EPMA)面掃描 對連鑄坯中心位置的半宏觀偏析區(qū)域及基體的各種元素進(jìn)行分析(如圖2、3所示)，將半宏 觀偏析區(qū)域(腐蝕后點(diǎn)狀凹坑位置)及基體的Mn濃度比較后，發(fā)現(xiàn)在半宏觀偏析區(qū)Mn% 高于基體位置的Mn%，由此可知半宏觀偏析區(qū)存在Mn元素的偏析，從而驗(yàn)證本發(fā)明的準(zhǔn)確 性。實(shí)施例2取苦味酸8g，鹽酸250ml，氯化銅3g，肥皂水活性劑12ml，水500ml，配制腐蝕劑，搖 勻攪拌使其混合均勻。取250mm厚的船板連鑄坯，需檢測位置取厚度為22mm、寬度30mm、高度25mm的鑄 坯試樣，用刨床或銑床將檢測面拋光后再用磨床對檢測面進(jìn)行精磨加工處理，使其表面光 潔度不小于V7。將加工好的試樣表面處理干凈。將腐蝕劑倒入侵蝕槽中，將試樣的檢測面 放入槽內(nèi)使得檢測面能全部被試劑浸沒，同時不斷的攪拌，腐蝕時間約11分鐘，取出試樣 后用清水沖洗1分鐘，同時用刷子將試樣表面的侵蝕物刷干凈，吸干水漬，再用純度99. 7% 以上的乙醇溶液清洗、吹干?？捎^察到在鑄坯的表面分布很多大小不一、深度不同的點(diǎn)狀蝕坑，其中在鑄坯的 的中心位置蝕坑分布密集且蝕坑的直徑和深度較深，可判斷在鑄坯的中心存在較嚴(yán)重的半 宏觀偏析偏析。利用電子探針(EPMA)面掃描對連鑄坯中心位置的半宏觀偏析區(qū)域及基體 的各種元素進(jìn)行檢測，比較Mn元素在半宏觀偏析(腐蝕后點(diǎn)狀凹坑位置)及基體的濃度分 布后，發(fā)現(xiàn)在半宏觀偏析區(qū)Mn %都大于基體位置的Mn%，由此可知半宏觀偏析區(qū)存在Mn元 素的偏析，從而驗(yàn)證本發(fā)明的準(zhǔn)確性。實(shí)施例3取苦味酸30g，鹽酸750ml，氯化銅10g，肥皂水活性劑40ml，水1500ml，配制腐蝕劑，搖勻攪拌使其混合均勻。取厚度為220mm的EH36船板連鑄坯，在需檢測位置取厚度為21mm、寬度250mm、 高度220mm的鑄坯試樣，用刨床或銑床將檢測面拋光后再用磨床對檢測面進(jìn)行精磨加工處 理，使其表面光潔度不小于V7。將加工好的試樣表面處理干凈。將混勻的腐蝕劑倒入侵蝕 槽中，將試樣的檢測面放入槽內(nèi)使得檢測面能全部被試劑浸沒，同時不斷的攪拌，腐蝕時間 約10分鐘，取出試樣后用清水沖洗1分鐘，同時用刷子將試樣表面的侵蝕物刷干凈，吸干水 漬，再用純度99. 7 %以上的乙醇溶液清洗、吹干。可觀察到半宏觀偏析的點(diǎn)狀蝕坑主要分布于厚板的中心位置。利用電子探針 (EPMA)面掃描對連鑄坯中心位置的半宏觀偏析區(qū)域及基體的各種元素進(jìn)行分析，比較P元 素濃度在半宏觀偏析(腐蝕后點(diǎn)狀凹坑位置)及基體的分布后，發(fā)現(xiàn)在半宏觀偏析區(qū)？％都 大于相鄰基體位置的P%，由此可知半宏觀偏析區(qū)存在P元素的偏析，從而驗(yàn)證本發(fā)明的準(zhǔn) 確性。
權(quán)利要求
一種顯示連鑄坯半宏觀偏析的腐蝕劑，其特征在于，所述100ml腐蝕劑中含有苦味酸1～3g，氯化銅0.3～0.7g，鹽酸30～50ml，肥皂水活性劑1～4ml，其余為水。
2.—種顯示連鑄坯半宏觀偏析的腐蝕劑的使用方法，其特征在于，所述IOOml腐蝕劑 中含有苦味酸1 3g，氯化銅0. 3 0. 7g，鹽酸30 50ml，肥皂水活性劑:1 4ml，其 余為水，所述方法包括以下步驟(1)在連鑄坯上待定檢測位置取厚度為20 30mm，一定高度和寬度的連鑄坯試樣，并 對檢測面進(jìn)行精磨加工，使其表面光潔度不小于(2)將所述試樣表面的異物清除干凈，并用純度99.7%以上的酒精將所述試樣表面的 油污洗干凈，將試樣吹干，待用；(3)將所述腐蝕劑和試樣放入腐蝕槽中，使所述試樣表面完全浸入所述腐蝕劑中，攪拌 10 20分鐘，可見明顯的偏析圖像；(4)將所述試樣取出，用清水沖洗1 2分鐘，同時用刷子將所述試樣表面的侵蝕物刷 洗干凈，吸干水漬，用純度99. 7%以上乙醇溶液清洗、吹干。
全文摘要
本發(fā)明提供一種顯示連鑄坯半宏觀偏析的腐蝕劑，其特征在于，所述100ml腐蝕劑中含有苦味酸1～3g，氯化銅0.3～0.7g，鹽酸30～50ml，肥皂水活性劑1～4ml，其余為水。本發(fā)明還提供該腐蝕劑的使用方法。使用該種腐蝕劑可以簡單、快速的顯示傳統(tǒng)腐蝕劑難以清晰顯示的半宏觀偏析缺陷，并方便的對連鑄坯的偏析程度進(jìn)行客觀評價，以科學(xué)評定連鑄坯質(zhì)量，并為優(yōu)化連鑄工藝，改善連鑄坯的質(zhì)量提供技術(shù)依據(jù)。
文檔編號G01N23/225GK101995350SQ200910056780
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者劉自立, 沈建國, 鄭慶 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司