国家标准 GB/T40304一2021 钢中非金属夹杂物含量的测定钢坯全截面法 Determinationofcontentofnonmetallicinclusionsinsteel Billetfullseetionmethod 2021-08-20发布 2022-03-01实施国家市场监督管里总局发布国家标涯花管委员会国家标准
GB/T40304一2021 前言本文件按照GB/T1.1一2020(标准化工作导则第1部分标准化文件的结构和起草规则》的规定起草请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由钢铁工业协会提出本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口本文件起草单位:齐齐哈尔华工机床股份有限公司、首钢集团有限公司、科学院金属研究所、宝武装备智能科技有限公司,首钢股份公司迁安钢铁公司、钢铁研究总院、五矿营口中板有限责任公司衡阳目科技有限责任公司、冶金工业信息标准研究院本文件主要起草人王洪亮、鞠新华、盖秀颖黄港明、案燕、黄福祥、刘剑辉赵和明、周立高、范立强、裴兴伟、李继康,王克杰、田陆
GB/T40304一2021 引言 GB/T10561《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》是评定压缩比大于或等于 3的轧制或锻制钢材中的非金属夹杂物的显微评定方法,检测通常采用小试样,其检测结果受检测面积随机性和局限性的影响很大随着科技的进步,在洁净钢,超洁净钢的生产实践中,人们对钢中非金属夹杂物尺寸控制的要求越来越小,可容忍的超尺寸非金属夹杂物数量也越来越少同时,与常规在轧制或锻制钢材上检测非金属夹杂物相比,工程师更倾向于在钢坯上完成非金属夹杂物含量检测,一方面通过增加检测面积以减少检测结果的随机性,进而提高单颗粒、大尺寸夹杂物的检出率;另一方面利用在钢坯上直接得到的检测结果,可用于快速评估冶炼工艺,提前评估轧材非金属夹杂物含量水平并提前预设钢坯使用范围和轧制工艺本文件适用于铸态下钢中非金属夹杂物含量的检测检测试样采取未经轧制、变形或其他处理的钢坯,是通过对钢坯横向全截面上的非金属夹杂物含量进行检测,获取钢中非金属夹杂物在钢坯横截面上的数量、大小及分布,其检测结果可用于预评估钢材中非金属夹杂物含量与分布的水平,也可用于在冶炼过程中评估钢中非金属夹杂物的控制水平该方法不仅全面改善了由小试样带来的随机性和局限性,同时可以最大限度检测出钢坯横截面上数量极少的超尺寸夹杂物本文件的检测方法也适用于其他需要做大尺寸全截面非金属夹杂物含量的检测,例如,经过变形或处理的钢坯,铸锭或轧制后的钢材等由于钢的用途不同,其对钢坯中非金属夹杂物含量与分布水平的要求也不同,且目前产品标准中也没有相关规定基于这一特点,本文件只规定了钢坯非金属夹杂物全截面检测方法,未涉及检测结果的评级当对钢坯非金属夹杂物有具体要求时,可依据本文件中的检测指标或其他特定指标,在相关产品标准或技术协议中规定检测过程中钢坯中的物理缺陷如气泡、缩孔、裂纹等)和非金属夹杂物会同时作为疑似缺陷特征点出现在采集像中,这就需要检测人员正确识别和区分这两种缺陷其中的物理缺陷也是炼钢工程师高度关注的缺陷,当物理缺陷和非金属夹杂物特征点不容易被区分时,可以请炼钢工程师协助甄别确认缺少足够甄别经验时慎重使用本方法
GB/T40304一2021 钢中非金属夹杂物含量的测定钢坯全截面法范围本文件规定了钢坯中非金属夹杂物含量的原理、试样制备、检测设备、检测方法和检测报告本文件适用于未经轧制,变形或其他处理的钢坯中非金属夹杂物(尺寸不小于30Mm)含量的检测尺寸小于30m的非金属夹杂物在设备允许的情况下也可参照使用规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T226钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 GB/T4236钢的硫印检验方法术语与定义下列术语和定义适用于本文件 3.1 镜面试样mirrorsurfacesample 平行加工方向粗糙度Ra小于0.02m,垂直加工方向粗糙度Ra小于0.054m的钢坯全截面试样注1:镜面试样宽度对应于钢坯宽度,镜面试样厚度对应于钢坯厚度注2:平行加工方向对应于试样宽度,垂直加工方向对应于镜面试样厚度 3.2 疑似缺陷特征点sspeeteddefleetfleatureponts 镜面试样(3.1)表面的气泡、缩孔等缺陷和非金属夹杂物在线阵数码扫描像中的亮斑 3.3 采集像coleetedpicture 镜面试样(3.1)全截面的线阵数码扫描像 3.4 分析像analyzedpieture 对采集像中疑似缺陷特征点灰度值做取反处理后的像原理当一束光线与镜面试样的表面成一定夹角照射镜面时,人射光会发生镜面反射,镜面试样上的疑似
GB/T40304一202 缺陷特征点会产生漫反射,当数码成像系统在镜面上做线扫描时,可以采集到所有疑似缺陷特征点,形成采集像计算机记录每个疑似缺陷特征点的坐标和尺寸,通过显微分析确认非金属夹杂物,从而得到非金属夹杂物在钢坯全截面上的数量、尺寸,位置及分布等特征疑似缺陷特征点采集原理示意图见图1 标引序号说明: -镜面试样; -疑似缺陷; 线扫描数码相机; 人射光 -反射光; 散射光图1疑似缺陷特征点采集原理示意图 5 试样制备 5.1样坯切取样坯的切取按GB/T226,GB/T4236的规定执行连铸坯样坯应在内弧或外弧一侧做明显的标记,并确保在加工、测量、保存过程中清晰可见 5.2试样加工样坯通过、磨、超精磨或抛光等若干工序加工成镜面试样 5.3镜面试样保存镜面试样应保存在干燥、清洁的空间内,环境湿度应小于60%,防止试样检测面变暗、污染、生锈以免影响检测结果 o 检测设备 6.1成像系统成像系统对镜面试样检测面应一次采集成像采集像应无畸变,分辨率不大于30m 注非金属夹杂物所能分辨的最小尺寸由线阵相机分辨率决定
GB/T40304一2021 6.2成像分析系统成像分析系统应能对采集像中的疑似缺陷特征点进行统计分析,宜具有以下功能自动完成采集像中所有疑似缺陷特征点的坐标记录,数量计数和尺寸测量 a b 给出镜面试样检测面上疑似缺陷特征点的分布图建立检测结果数据库及远程在线分析系统 c 6.3显微分析系统显微分析系统应配置移动式金相显微镜对疑似缺陷特征点进行显微检测分析,宜具有以下功能在镜面试样表面上进行二维移动和2方向微距移动聚焦功能; a D 对多个疑似缺陷特征点完成自动定位,聚焦和拍照功能多倍率观察功能.最大放大倍率不小于100X c d)暗场、偏光、微分干涉等功能检测方法 7.1建立坐标系 7.1.1检测前将镜面试样检测面向上对准检测设备中的成像系统,调整镜面试样检测面至水平并在镜面试样上建立坐标系 7.1.2矩形坯、方坯坐标系以镜面试样宽度方向为X轴,厚度方向为Y轴[见图2a)] 7.1.3圆坯坐标系以镜面试样圆心为原点,以相互垂直的两个直径为坐标轴,其中X轴与圆坯边缘的交点可以是圆坯连铸外弧或内弧的切点[见图2b)] 试样上的坐标标识应清晰,完整,保证在镜面试样离开检测设备后,仍能依据坐标标识建立坐标 7.1.4 系并确认疑似缺陷特征点的坐标矩形还,方坯 b 圆还标引序号说明: w 试样宽度,在俐坯宽度上截取,平行加工方向; H 试样厚度,为钢坯全厚度,垂直加工方向; 圆坯直径 D 试样上的坐标系标识,X轴; 试样上的坐标系标识,Y轴; 试样上的坐标系标识,原点O. 图2钢坯坐标系示意图 7.2疑似缺陷特征点采集成像启动成像系统,调整焦距使镜面试样检测面上疑似缺陷特征点图像清晰,完成镜面试样全检测面疑
GB/T40304一202 似缺陷特征点扫描,得到与镜面试样检测面尺寸相同的疑似缺陷特征点采集像 7.3采集像处理根据用户需求确定检测夹杂物的最小尺寸,把采集像中长轴尺寸小于最小尺寸的疑似缺陷特征点删除,同时把采集像做取反处理得到疑似缺陷特征点的分析像 7.4疑似缺陷特征点显微分析用显微分析系统,对分析像中的疑似缺陷特征点进行显微分析,保留非金属夹杂物特征点的图像、坐标及尺寸,形成非金属夹杂物分析像 7.5建立非金属夹杂物数据库保存非金属夹杂物分析像,建立非金属夹杂物数据库,输出非金属夹杂物汇总表,汇总表应包含非金属夹杂物序号,坐标及尺寸 7.6检测实例船板连铸坯全截面非金属夹杂物含量检测实例见附录A 8 检测报告检测报告应包含但不限于下列内容本文件编号; a 产品标准或合同编号; b 样坯名称、,牌号、规格、炉号和批号等; c 试样尺寸、检测面积; 检测设备、检测人员; 非金属夹杂物汇总表; 非金属夹杂物分布图; g 报告编号及日期 h
GB/T40304一2021 录附 A 资料性船板连铸坯全截面非金属夹杂物含量检测实例 A.1取样 A.1.1样坯名称;船板连铸坯 A. .1.2横截面尺寸;230mm×2100mm .1.3取样位置;全宽度的横截面 A. A .1.4试样尺寸:230mm×2100mm×80mm A. .1.5检测面积;483000mm' A. ..1.6切取方法;采用火焰切割机切割 A.2试样加工 A.2.1将切取的钢坯全截面加工成镜面试样,见图A.1 A.2.2加工精度:平行于加工方向Ra=0.011 m,见图A.2;垂直于加工方向Ra=0.023m,见图A.3 图A.1钢坯镜面试样图A.2镜面试样平行于加工方向粗糙度Ra=0.011um 图A.3镜面试样垂直于加工方向粗糙度Ra=0.023m
GB/T40304一202 A.3检测 A.3.1建立坐标系将镜面试样送人检测设备(见图A.4)内,设备自动调整试样水平,选取试样镜面的左下角为坐标原点,厚度方向为Y轴,宽度方向为X轴,建立检测面坐标系,并在钢坯上标记O,X、Y钢印,见图A.5 标引序号说明 -镜面试样; -成像系统图A.4大型金属表面缺陷综合检测仪标引符号说明试样宽度,与俐坯宽度相同,平行于加工方向 W H 试样厚度,与钢坯厚度相同,垂直于加工方向; 试样坐标系X轴标识试样坐标系Y轴标识试样坐标系原点o标识图A.5钢坯镜面试样检测面坐标系示意图 A.3.2采集成像建立好坐标系后,启动检测设备成像系统成像系统沿试样X方向移动自动完成试样全截面上疑似缺陷特征点采集,生成采集像,见图A.6
GB/T40304?2021 3 ?A.6??? A.3.3? ?С?50m,??г?<50 4m??,?? >50m???,γ?,?A.7 O ?A.7??50Hm? A.3.4? ?豸е,???,???? ,?????????λ,???A.8,?A.9.
GB/T40304一202 图A.8显微镜下的夹杂物图A.9显微镜下的椭圆形气泡 A.4检测报告形成检测报告,见表A.1 表A.1钢坯非金属夹杂物检测报告报告编号JZ190906 检测人员;张三 230X2100 牌号 DH36 规格/mm 样品名称船板试样尺寸/mm 230X2100 炉号 24780263 批号 24780263-3 检测面积/mm" 48300 设备编号 wL0023 报告日期 20180906 执行标准 GB/T40304一2021 检测设备大型金属表面缺陷检测仪钢坯非金属夹杂物汇总表长轴尺寸序号缺陷名称 X坐标 Y坐标 Am 0 非金属夹杂物 51.4 186.,9 51.2 02 非金属夹杂物 55.6 200.,0 60.3 03 非金属夹杂物 55,9 204.1 77.3 非金属夹杂物 50.9 203.0 86.2 04 05 非金属夹杂物 55.7 206.5 82.6 非金属火杂物分析像
GB/T40304一2021 表A.1钢坯非金属夹杂物检测报告(续) 疑似缺陷特征点分布图

钢中非金属夹杂物含量的测定钢坯全截面法GB/T40304-2021

钢中非金属夹杂物是指钢中的氧化物、硫化物、硝酸盐等非金属物质，它们对钢的强度和塑性性能有很大影响。因此，准确测定钢中非金属夹杂物含量对于保证钢材质量至关重要。

传统的测定方法存在缺陷

传统的测定方法通常使用铸片法或横截面法，但这些方法都存在一些缺陷。比如，铸片法只能测定到钢坯表层的夹杂物含量，而不能测定整个钢坯的含量；横截面法则需要将钢坯切成薄片，操作复杂，且易受到钢坯内部结构的影响。

钢坯全截面法的优势

相比传统方法，钢坯全截面法具有以下优势：

可以测定整个钢坯的非金属夹杂物含量，避免了只能测定表层的缺陷
操作简单，不需要将钢坯切割成薄片
由于测量方式不同，可以得到更准确的结果

GB/T40304-2021正式采纳

由于钢坯全截面法的优点，该方法已经被国家标准GB/T40304-2021正式采纳，成为测定钢中非金属夹杂物含量的标准方法之一。

测定步骤简介

钢坯全截面法的测定步骤如下：

取样：从钢坯中取出一定数量的样品，每个样品应包含整个钢坯的截面。
制备：将样品磨平、抛光，使其表面光洁。
腐蚀：将样品浸泡在适当的腐蚀液中，使非金属夹杂物显现出来。
观察：使用显微镜或图像分析仪等设备观察并记录夹杂物数量、大小、形状等信息。

结论

钢坯全截面法是一种准确测定钢中非金属夹杂物含量的方法，具有操作简单、结果准确等优点。该方法已被国家标准GB/T40304-2021正式采纳，对于保证钢材质量具有重要意义。