钢铁产品理化检验技术改进措施研究

2019-01-07滑鹏敏

质量安全与检验检测 2019年5期

关键词：电解钢铁试样

滑鹏敏

（河北省产品质量安全检测技术中心河北石家庄 050051）

1 前言

钢铁产品在我国经济发展中占有较高的地位，对钢铁产品进行质量检验是非常有必要的。通过理化检验对钢铁产品进行质量检验，可确保其满足社会的基本要求。

2 钢铁产品理化检验技术改进的必要性

对钢铁产品进行理化检验是非常有必要的。钢铁企业在日常的生产中会涉及较多的理化检验数据，这些数据可以反映钢铁产品的质量，企业可根据这些数据对钢铁的生产进行质量监控。理化检验是钢铁生产中的一个重要的质量把关手段，检验结果如果不准确将会给生产造成一定的影响。例如，在利用直读光谱仪进行钢样化学成分分析中，氩气（Ar）中氧气（O2）、水（H2O）等都会对最终的分析产生不利影响。而在测试钢铁产品的性能时，若不能控制一氧化碳（CO）的含量，会导致检测失败。针对钢铁产品理化检测中出现的问题，对钢铁产品的理化检验技术进行改进是非常有必要的。此外，随着经济的发展，我国对钢铁产品的质量也提出了更高的要求。从钢铁企业的现状来看，部分钢铁产品在投入市场使用之前，仅采用抽查的方式进行理化检验，易造成质量不达标的产品流入市场，降低工程质量。为此，加强企业对理化检验技术的认识，提升理化检验技术的水平是非常关键的，只有做好钢铁产品的理化检验工作，更好地保证钢铁产品质量，才能确保工程项目的安全性[1]。

3 钢铁产品理化检验技术

钢铁产品中理化检验技术的种类较多，本文主要介绍以下几种技术：一是利用直读光谱仪检测钢铁成分。直读光谱仪在金属试样和电极之间产生电弧或火花，金属试样被激发后，由光源发出的复色光经准直透镜后通过入射狭缝直接照射在光栅上，经衍射后的单色光通过出射狭缝照射在光电倍增管或电感耦合器（CCD）上，将光信号转成电信号，进而对所需测定的成分进行检测。直读光谱的优势是准确、高效，但其所需要的氩气需要进行外购，若纯度不够，将会对后期的检测造成严重的影响。二是利用金相检测对样品的宏观、微观组织进行分析。金相检测流程分为金相试样的选取、镶嵌、粗磨、细磨、抛光、侵蚀等方面。在金相检验中，每一个环节都须规范操作，一旦出现纰漏，将会对最终结果造成影响。

4 钢铁产品理化检验技术改进的措施

理化检验技术在钢铁产品中的检验涉及很多方面，可改进范围也较大，本文主要对以下4 点改进措施进行了阐述。

4.1 加强对CO发生炉的改造

只有改进发生炉易漏气和炉丝易断裂的问题，才能提升CO发生炉的寿命。为避免出现CO 泄露问题，可取消油浸海绵和高铝管，采用合金钢反应器，这一反应器的特点是直接将胶管两端相连，且不需要使用油浸海绵，而炉丝断裂主要是温度太高造成的，解决这一问题最有效的手段就是降低温度。在1 200℃高温状态下，很容易造成炉丝软化，进而发生短路。而温度下降100℃就可以远离软化点，使焦丁和CO 不再发生化学反应，此时就需要采用燃点低、活性好的物质来替代焦丁。

4.2 加强对磨床制备薄带钢拉伸试样的改进

在钢铁生产中，企业一般会按照GB/T 2975—2018《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》[2]的要求制取样品。钢带产品的厚度一般不超过12 mm，所以在进行拉伸试验时，要对试样厚度进行加工。同时，还需要利用磨床去除其宽度方向的初加工刀痕、硬化区、热影响区。在这一过程中，打磨是最为关键的一个环节，如果不进行打磨，在拉伸试验中将会出现刀痕凹陷或者是断裂，最终导致抗拉测试结果的偏差[3]。使用磨床进行打磨的目的是保证试样的尺寸公差和形状公差，从而消除拉伸过程中尺寸不均对断裂位置造成的影响。砂带机打磨可以变化打磨的方向，且不会对钢铁试样的磨平效果产生影响。砂带机采用的是200 mm×200 mm 的工作面，在30 s 之内就可打磨出较为平整的试样。在时间上，砂带机打磨所打磨的时间要远远小于机加工磨床，在磨床上10 min 才能打磨完成的试样，砂带机只需10 s 就可以完成，可以提升钢铁产品理化检验的效率。

4.3 加强对瓶装氩气的改进

采用直读光谱进行钢样成分分析中需要用到Ar，而一般情况下，理化检验中Ar 都是通过外购方式进行采买，不仅成本较高，质量也不能得到有效的保障。为了避免因气体纯度不够而造成的检验结果的偏差，往往采用自制Ar 来代替外购气体。使用自制Ar 需要根据气体的用量及纯度来进行改进。为此，可以在气体管道中加上高纯度Ar 净化装置，用于实现Ar 的提纯净化。Ar 净化装置包括交替运行的2 个工作组，每1 个工作组均由Ar 净化系统和脱氧剂再生系统组成[4]，自制Ar 经过Ar 净化装置处理后，在Ar 净化系统管路末端设置Ar 收集口，然后再传输至实验室进行试验。对其试验结果分析发现，自产气体不仅较为稳定，其纯度也非常高，且能够保证供给量。这样一来，不仅可以提升检验结果的准确性，还能够为企业节省一定的成本。Ar 净化装置在使用半年至一年时需要催化再生一次，具体的净化周期视工作频率和Ar 纯度而定，仪器使用频率高或Ar 纯度较低时，应尽量缩短催化再生周期。

4.4 加强对钢铁成材的金相检验的改进

在钢铁成材的金相检验中较为常见的方式有机械法和手工法。近年来应用较为广泛的是电解腐蚀法金相检验，这一方法的使用不仅可以节省大量的人力物力，而且还能大幅度提升检验的效率[5]。电解腐蚀法金相检验主要是从钢铁产品的内部结构开始，根据金属的结构性能开展检验工作。电解腐蚀法检验的流程非常关键，相关人员要熟悉检验设备，还要严格按照检验的工艺流程来进行操作。

在电解腐蚀检验的过程中，需要注意以下4 点问题：一是试样的打磨。试样往往是从钢铁成材中规定部位切取的一小块组织，要利用专门的金相砂纸进行打磨。二是试样产品的抛光。在抛光时要注意最大面积不得超出5 cm2，抛光时间要尽量控制在10 min以内。抛光时采用电解抛光仪，调节抛光仪的电压和功率，通常情况下，电压设置为12V，功率设置为30W。三是试样的检验。对试样产品进行检验时，还需要配合其他钢铁产品进行互换检验，以确保电解检验的准确性；同时，在检验过程中要始终保持电压和电流的稳定，保证最终的检验结果。四是试样的电解。在完成抛光之后，要将试样放入电解液中进行腐蚀，完成后取出试样并进行清洗，再进行下一步观察。

5 钢铁产品理化检验技术的发展

钢铁产品的理化检验经历了3 个阶段，分别是化学分析阶段、仪器分析阶段和在线分析阶段，我国尚处于第二阶段。为此，不断提升钢铁产品理化检验技术是非常必要的。第一，要不断加强化学分析水平，为第二阶段的发展奠定基础；第二，要不断提升仪器分析水平，并朝着在线分析阶段迈进，提升我国的理化检验工作技术水平。

现阶段，我国在线理化检验的应用有待加强，只有部分大型的钢铁企业在使用。同时，我国的无损检验设备不够先进，不仅无法实现在线检验，且对成品以及半成品的检验较少，在很大程度上加大了产品的废弃率，增加了企业的成本[6]。针对这一问题，国外已经有了相应的应对措施，可以利用离子光谱分析来对钢铁表面进行分析。此外，电磁无损检测将是一个新的发展方向，以电磁感应为基础，可以检测出材料的性能、缺陷等。随着科技的发展，未来在线检测将成为钢铁产品理化检验的趋势。钢铁产品的每一个环节都会影响产品的质量，所以理化检验技术不能局限于最终的产品质量检验，而应参与整个生产流程，以便更好地控制产品的生产，提升产品质量。