一种基于炼钢工艺进行夹杂物分析的方法
阅读说明：本技术 一种基于炼钢工艺进行夹杂物分析的方法 (Method for analyzing inclusions based on steelmaking process ) 是由 皮晓宇 张国滨 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种基于炼钢工艺进行夹杂物分析的方法,包括如下步骤：测量待测样品,获得待测样品的数据信息；根据炼钢工艺建立夹杂物标准数据库；将所述数据信息与所述夹杂物标准数据库进行对比,得到夹杂物测量结果并形成文件保存。本发明的整个过程使用软件程序控制,测量结果使用程序自动计算生成,精确、全面、具体,有助于炼钢工艺的改进和创新。(The invention discloses a method for analyzing inclusions based on a steelmaking process, which comprises the following steps: measuring a sample to be detected to obtain data information of the sample to be detected; establishing an inclusion standard database according to a steelmaking process; and comparing the data information with the inclusion standard database to obtain an inclusion measurement result, and forming a file for storage. The whole process of the invention is controlled by a software program, and the measurement result is automatically calculated and generated by the program, so that the invention is accurate, comprehensive and specific, and is beneficial to the improvement and innovation of the steelmaking process.)
技术领域
本发明涉及冶炼技术领域，尤其涉及一种基于炼钢工艺进行夹杂物分析的方法。
背景技术
我国钢铁工业一直处于高速发展阶段，随着我国国民经济各领域产业的快速升级和发展，对钢铁工业的要求已不是产量，而是品种、质量和性能，钢中非金属夹杂物的存在会降低钢材的质量和性能，影响新品种钢材的制造。大多数情况下，钢中非金属夹杂物是在炼钢、精炼及浇铸过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼过程中各种化学反应产物进入钢液而形成。现有的夹杂物分析方法多是从夹杂物的形态、尺寸、种类等信息进行评价和分类，对工艺过程的改良和指导均需要相关专家再次统计与分析。
中国专利申请号CN201410747269.6一种钢中复合夹杂物原位加工及结构表征方法，其是利用透射电镜及其附近对单一复相夹杂物进行特征表征，无法自动进行多视场的信息获取；其次，由于其是单纯的检测夹杂物的特征，在后续分析夹杂物对工艺的影响时仍需要相关专家进一步统计和分析；因此，该方法具有一定的局限性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于炼钢工艺进行夹杂物分析的方法。一种基于炼钢工艺进行夹杂物分析的方法使用软件控制扫描电镜自动进行多视场的夹杂物特征值，并且使用炼钢工艺建立夹杂物标准数据库，将所述数据信息与所述夹杂物标准数据库进行对比，自动计算的夹杂物特征值更全面、准确、具体，实用性更强。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于炼钢工艺进行夹杂物分析的方法，其特征在于，包括如下步骤：
测量待测样品，获得待测样品的数据信息；
根据炼钢工艺建立夹杂物标准数据库；
将所述数据信息与所述夹杂物标准数据库进行对比，得到夹杂物测量结果并形成文件保存。
优选地，还包括如下步骤：
将所述夹杂物测量结果补充至所述夹杂物标准数据库中，形成夹杂物标准数据库的更新。
优选地，测量待测样品，获得待测样品中测量结果包括如下步骤：
制备所述待测样品；
调整工作参数并观测当前视域范围内的所述待测样品，获取当前视域范围内所述待测样品的信息；
根据所述待测样品的实际尺寸，计算需要测量的所述待测样品的视域数量；
逐一测量所有视域范围内的所述待测样品，获取所有视域内待测样品的信息。
优选地，其特征在于，制备所述待测样品包括如下步骤：
将所述待测样品在研磨机的水磨砂纸上进行打磨，将所述待测样品表面变形层磨掉，直至所述待测样品表面平整；
将研磨好的所述待测样品进行抛光，使磨面成为无划痕的光滑镜面。
优选地，所述工作参数包括电子扫描镜的工作参数、样品台配置、图像扫描参数、图像处理参数、X射线采集参数。
优选地，所述待测样品的信息包括所述待测样品中夹杂物的尺寸、大小和分类。
优选地，根据炼钢工艺建立夹杂物标准数据库，包括如下步骤：
输入炼钢工艺信息；
根据所述炼钢工艺中脱氧方式分析归纳钢中出现夹杂物的来源；
按照所述夹杂物的化学成分、尺寸形态和性质进行分类，形成所述夹杂物标准数据库。
优选地，所述夹杂物的测量结果包括以下至少一种：夹杂物平均元素成分、夹杂物颗粒成分、夹杂物颗粒尺寸分布图、夹杂物颗粒排列图、夹杂物国标信息表形态分类法、夹杂物国标信息表元素分类法、夹杂物元素成分图、夹杂物尺寸分布三元相图。
基于上述技术方案，本发明的有益效果是：通过分析扫描电镜拍摄到的BSE图以及能谱采集到的Xray信息，测定钢中夹杂物的成分、形状、尺寸和类型等信息，与根据炼钢工艺建立的夹杂物标准数据库进行比对，形成的测量结果可以评估炼钢工艺的某种夹杂物的分布情况，整个过程使用软件程序控制，测量结果使用程序自动计算生成，精确、全面、具体，有助于炼钢工艺的改进和创新。
附图说明
图1为本发明一种基于炼钢工艺进行夹杂物分析的方法的流程图；
图2为本发明实施例中参数设置内容图；
图3为本发明实施例中某普碳钢样测试结果概况；
图4为本发明实施例中某普碳钢样夹杂物平均元素成分；
图5为本发明实施例中某普碳钢样夹杂物颗粒成分；
图6为本发明实施例中某普碳钢样夹杂物颗粒尺寸分布；
图7为本发明实施例中某普碳钢样夹杂物颗粒分布图；
图8为本发明实施例中某普碳钢样夹杂物颗粒排列图；
图9为本发明实施例中某普碳钢样夹杂物国标信息表形态分类法；
图10为本发明实施例中某普碳钢样夹杂物国标信息表元素分类法；
图11为本发明实施例中某普碳钢样夹杂物元素成分饼状图；
图12为本发明实施例中某普碳钢样夹杂物元素成分横向柱状图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
如图1所示，本发明一种基于炼钢工艺进行夹杂物分析的方法是在现有的电镜扫描法的基础上，将待测包含夹杂物的样品来自于某种炼钢工艺作为前提输入，预估可能出现的夹杂物的情况，形成夹杂物标准数据库。结合实际测量得到的夹杂物的形状、尺寸、类型及分布等方面的结果，与夹杂物标准数据库内容进行比较，得到待测样品在使用某种炼钢工艺时产生夹杂物的分析结果，最终得到对所使用的某种炼钢生产工艺的指导和建议，是一种闭环可控的夹杂物分析方法。
一、首先，测量待测样品，获得待测样品中测量结果包括如下步骤：
1、将待测样品在研磨机的水磨砂纸上进行打磨，将待测样品表面变形层磨掉，直至待测样品表面平整；
2、将研磨好的待测样品在抛光机的抛光布上进行抛光，抛光时使用抛光液进行抛磨，使磨面成为无划痕的光滑镜面。
3、在电子扫描电镜中观测样品数据，调整电镜和能谱(EDS)的参数，使得测量可以获取到足够丰富的数据，主要包括背散色图(Back Scattered Electron,BSE)和X射线(Xray)信息，并保存；
4、根据待测样品的实际尺寸，计算需要测量的视域数量，逐个视域进行测量数据地获取，直至获得到全部的待测样品的信息。
进一步，所述的工作参数的设置包括：
1)、电镜的工作参数：工作距离、放大倍数、像素尺寸、测量区域面积、覆盖测量区域的帧图数。电镜的工作距离、放大倍数和图像分辨率决定测试数据的精度，使用像素尺寸衡量，若要精准检测一个2um的颗粒，需采用10％即0.2um的像素尺寸；
2)、样品台配置：所使用的样品台的形状、坐标系统、放大100倍时的屏幕尺寸。
3)、图像扫描参数：测量终止方式、终止时间、终止帧图数、终止夹杂物数、取图方式、扫描图的精度、扫描图的分辨率；
4)、图像处理参数：夹杂物颗粒面积范围、背景灰度范围、夹杂物颗粒灰度范围。由于BSE图中的像素的灰度值由测定物质的平均原子重量决定，电镜参数中的亮度对比度的调节决定了BSE图分析的效果,通常使用已知标样信息(金、铝等)进行亮度对比度的校正；
5)、Xray采集参数：扫描方式、分析精度、期望计数率。由于加速电压、工作电流、光斑尺寸、采谱时间等参数影响Xray信息计数率值，即决定了Xray信息的质量和分析精度，影响EDS的谱峰分析，通常情况下，Xray计数率越高EDS的谱峰分析越准确。
二、其次，根据炼钢工艺建立夹杂物标准数据库，包括如下步骤：
1、输入炼钢工艺信息；
2、根据炼钢工艺常用的脱氧方式分析归纳钢中夹杂物的来源，
3、按照夹杂物的化学成分、尺寸、性质(变形能力)形态等进行分类，形成夹杂物标准数据库。
进一步，按夹杂物的不同属性进行分类，数据库分别具有以下几种内容：
1)、按夹杂物的化学成分分类形成数据内容包括：简单氧化物系、复杂氧化物系、硫化物系、氮化物系、磷酸盐系及其他夹杂物(硒化物、蹄化物、碳氮化物、碳氢硫化物)系；
2)、按夹杂物的尺寸形态形成的夹杂物形成的数据库，包括国家标准GB/T 10561-2005,GBT 30834-2014指定的标准图谱分为A、B、C、D和DS等五大类多个等级；
3)、按夹杂物的性质分类形成的数据库内容为脆性夹杂物、塑性夹杂物、球形不变形夹杂物和半塑性夹杂物。指由于热加工时，呈串状排列、呈点链状或球状排列的尖晶石、锰硅酸盐、铝硅酸盐类的复合夹杂物。三、最后，将所述数据信息与与夹杂物标准数据库内容进行比较，得到待测样品在使用某种炼钢工艺时产生夹杂物的测量结果并形成文件保存，最终得到对所使用的某种炼钢生产工艺的指导和建议。
所述的夹杂物测量结果指采集到的多视场的完整待测样品的夹杂物的分布图、统计分析夹杂物的颗粒排列图、形成符合国标GB/T 10561-2005,GBT 30834-2014指定的标准图谱分为A、B、C、D和DS等的分类表、形成元素成分比例表、夹杂物成分比例表，以及根据尺度、成分划分的夹杂物的三元相图。
如图2至12所示，使用的普碳钢由氧气电炉冶炼，热轧成钢板。钢中的夹杂物是在钢液脱氧精炼、浇铸及凝固过程中形成的。使用图2所示的参数进行测量，图3为某普碳钢样测试结果概况，样品采集时间61.22分钟，检测到特征数1117个夹杂物颗粒，50个视场，检测钢样面积为22176050um2。得到图4某普碳钢样夹杂物平均元素成分，展示了样品中含有各类元素占夹杂物颗粒的面积分数；图5某普碳钢样夹杂物颗粒成分，展示了夹杂物颗粒成分的分布情况，包括各类夹杂物颗粒个数、平均面积、最大面积；图6某普碳钢样夹杂物颗粒尺寸分布，各类夹杂物颗粒的尺寸分布情况；图7为某普碳钢样夹杂物颗粒分布图，展示了待测钢样的中的夹杂物颗粒的真实尺度和形貌；图8为某普碳钢样夹杂物颗粒排列图，将各类夹杂物颗粒排列在一起，便于分析夹杂物的形貌特征；图9为某普碳钢样夹杂物国标信息(GB/T 10561-2005,GBT 30834-2014)表形态分类法；图10为某普碳钢样夹杂物国标信息(GB/T 10561-2005,GBT 30834-2014)表元素分类法；图11为某普碳钢样夹杂物元素成分饼状图展示；图12为某普碳钢样夹杂物元素成分横向柱状图展示。
本实施例夹杂物测量以普碳钢样为例，但不限于普碳钢样。
以上所述仅为本发明所公开的一种基于炼钢工艺进行夹杂物分析的方法以普碳钢样为例，但不限于普碳钢样，并非用于限定本说明书实施例的保护范围。凡在本说明书实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的保护范围之内。