计算品种钢连铸坯柱状晶区凝固组织真实生长方向的方法

摘要

本发明公开了计算品种钢连铸坯凝固组织真实生长方向的方法，热酸洗得到凝固组织的整体形貌，利用数码相机获得连铸坯凝固组织晶粒的图像；利用图像处理软件在长度为L的直线上统计对应的晶粒数目n，将L/n作为柱状晶区上表面及内表面的晶粒间距；而在试样左、右侧面和斜截面上各自选定面积A的区域，选定区域的晶粒个数N，通过面积法计算左、右侧面和斜截面的晶粒间距；结合各面晶粒间距并基于几何关系计算凝固组织晶粒的真实生长方向，即得到晶粒生长的水平和垂直方向上的偏转角α、β。本发明利用所建数学模型计算得到连铸坯柱状晶区凝固组织晶粒的真实生长方向；有助于精细化控制凝固组织及减轻铸坯缺陷，改善连铸坯及最终产品的质量。

主权项

一种计算品种钢连铸坯柱状晶区凝固组织真实生长方向的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过热酸洗得到品种钢连铸坯的凝固组织的整体形貌：热酸洗中酸液容积比为1:(0.5‑1.5)工业盐酸水溶液，酸蚀温度为60℃至80℃，酸蚀时间为5‑35min；热酸洗之后，利用高清数码相机获得连铸坯凝固组织晶粒的图像；(2)对于柱状晶区凝固组织，利用图像处理软件在给定长度为L的直线上统计对应的晶粒数目n，并将L/n作为柱状晶区上表面晶粒间距λ₁，和内表面的晶粒间距λ₂；而在试样左、右侧面和斜截面上分别选定一个区域，分别得到左、右侧面和斜截面的面积A，并测量选定区域的晶粒个数N，用面积法测量选定区域各自的晶粒间距，通过公式(1)计算左、右侧面和斜截面的晶粒间距；$\frac{A}{4{\lambda }_0^2}=N---\left(1\right)$式中：λ₀—凝固组织晶粒间距；A—选定区域的面积，μm²；N—选定区域的晶粒个数，个；(3)结合试样各面凝固组织晶粒间距计算连铸坯凝固组织晶粒的真实生长方向，并且真实生长方向分别体现在晶粒生长的水平和垂直方向上的偏转角α、β；(4)基于各表面凝固组织晶粒间距并利用三维空间几何关系建立数学模型，具体表述如公式(2)、(3)、(4)所示；通过计算，可以得到水平方向上凝固组织晶粒生长的偏转角α和垂直方向上凝固组织晶粒生长的偏转角β：λ₁cosα＝λ  (2)λ₂cosβ＝λ  (3)式中：λ—真实晶粒间距，μm；λ₁—上表面晶粒间距，μm；λ₂—内表面晶粒间距，μm；λ₃—左、右侧面平均实测晶粒间距，μm；λ₃为左侧面晶粒间距(λ_0左)与右侧面晶粒间距(λ_0右)相加后除以2，得到的平均值；A—斜截面面积，μm²；N—斜截面晶粒个数，个；α—水平方向上凝固组织晶粒生长的偏转角，°；β—垂直方向上凝固组织晶粒生长的偏转角，°；联立式(2)、(3)、(4)，代入实验数据即可获得水平方向上凝固组织晶粒生长的偏转角α和垂直方向上凝固组织晶粒生长的偏转角β，用这两个参数即可确定柱状晶区凝固组织晶粒的真实生长方向。