鋼鐵產品理化檢驗技術改進措施研究

滑鵬敏

（河北省產品質量安全檢測技術中心 河北石家莊 050051）

1 前言

鋼鐵產品在我國經濟發展中占有較高的地位，對鋼鐵產品進行質量檢驗是非常有必要的。通過理化檢驗對鋼鐵產品進行質量檢驗，可確保其滿足社會的基本要求。

2 鋼鐵產品理化檢驗技術改進的必要性

對鋼鐵產品進行理化檢驗是非常有必要的。鋼鐵企業在日常的生產中會涉及較多的理化檢驗數據，這些數據可以反映鋼鐵產品的質量，企業可根據這些數據對鋼鐵的生產進行質量監控。理化檢驗是鋼鐵生產中的一個重要的質量把關手段，檢驗結果如果不準確將會給生產造成一定的影響。例如，在利用直讀光譜儀進行鋼樣化學成分分析中，氬氣（Ar）中氧氣（O2）、水（H2O）等都會對最終的分析產生不利影響。而在測試鋼鐵產品的性能時，若不能控制一氧化碳（CO）的含量，會導致檢測失敗。針對鋼鐵產品理化檢測中出現的問題，對鋼鐵產品的理化檢驗技術進行改進是非常有必要的。此外，隨著經濟的發展，我國對鋼鐵產品的質量也提出了更高的要求。從鋼鐵企業的現狀來看，部分鋼鐵產品在投入市場使用之前，僅采用抽查的方式進行理化檢驗，易造成質量不達標的產品流入市場，降低工程質量。為此，加強企業對理化檢驗技術的認識，提升理化檢驗技術的水平是非常關鍵的，只有做好鋼鐵產品的理化檢驗工作，更好地保證鋼鐵產品質量，才能確保工程項目的安全性[1]。

3 鋼鐵產品理化檢驗技術

鋼鐵產品中理化檢驗技術的種類較多，本文主要介紹以下幾種技術：一是利用直讀光譜儀檢測鋼鐵成分。直讀光譜儀在金屬試樣和電極之間產生電弧或火花，金屬試樣被激發后，由光源發出的復色光經準直透鏡后通過入射狹縫直接照射在光柵上，經衍射后的單色光通過出射狹縫照射在光電倍增管或電感耦合器（CCD）上，將光信號轉成電信號，進而對所需測定的成分進行檢測。直讀光譜的優勢是準確、高效，但其所需要的氬氣需要進行外購，若純度不夠，將會對后期的檢測造成嚴重的影響。二是利用金相檢測對樣品的宏觀、微觀組織進行分析。金相檢測流程分為金相試樣的選取、鑲嵌、粗磨、細磨、拋光、侵蝕等方面。在金相檢驗中，每一個環節都須規范操作，一旦出現紕漏，將會對最終結果造成影響。

4 鋼鐵產品理化檢驗技術改進的措施

理化檢驗技術在鋼鐵產品中的檢驗涉及很多方面，可改進范圍也較大，本文主要對以下4 點改進措施進行了闡述。

4.1 加強對CO發生爐的改造

只有改進發生爐易漏氣和爐絲易斷裂的問題，才能提升CO發生爐的壽命。為避免出現CO 泄露問題，可取消油浸海綿和高鋁管，采用合金鋼反應器，這一反應器的特點是直接將膠管兩端相連，且不需要使用油浸海綿，而爐絲斷裂主要是溫度太高造成的，解決這一問題最有效的手段就是降低溫度。在1 200℃高溫狀態下，很容易造成爐絲軟化，進而發生短路。而溫度下降100℃就可以遠離軟化點，使焦丁和CO 不再發生化學反應，此時就需要采用燃點低、活性好的物質來替代焦丁。

4.2 加強對磨床制備薄帶鋼拉伸試樣的改進

在鋼鐵生產中，企業一般會按照GB/T 2975—2018《鋼及鋼產品力學性能試驗取樣位置及試樣制備》[2]的要求制取樣品。鋼帶產品的厚度一般不超過12 mm，所以在進行拉伸試驗時，要對試樣厚度進行加工。同時，還需要利用磨床去除其寬度方向的初加工刀痕、硬化區、熱影響區。在這一過程中，打磨是最為關鍵的一個環節，如果不進行打磨，在拉伸試驗中將會出現刀痕凹陷或者是斷裂，最終導致抗拉測試結果的偏差[3]。使用磨床進行打磨的目的是保證試樣的尺寸公差和形狀公差，從而消除拉伸過程中尺寸不均對斷裂位置造成的影響。砂帶機打磨可以變化打磨的方向，且不會對鋼鐵試樣的磨平效果產生影響。砂帶機采用的是200 mm×200 mm 的工作面，在30 s 之內就可打磨出較為平整的試樣。在時間上，砂帶機打磨所打磨的時間要遠遠小于機加工磨床，在磨床上10 min 才能打磨完成的試樣，砂帶機只需10 s 就可以完成，可以提升鋼鐵產品理化檢驗的效率。

4.3 加強對瓶裝氬氣的改進

采用直讀光譜進行鋼樣成分分析中需要用到Ar，而一般情況下，理化檢驗中Ar 都是通過外購方式進行采買，不僅成本較高，質量也不能得到有效的保障。為了避免因氣體純度不夠而造成的檢驗結果的偏差，往往采用自制Ar 來代替外購氣體。使用自制Ar 需要根據氣體的用量及純度來進行改進。為此，可以在氣體管道中加上高純度Ar 凈化裝置，用于實現Ar 的提純凈化。Ar 凈化裝置包括交替運行的2 個工作組，每1 個工作組均由Ar 凈化系統和脫氧劑再生系統組成[4]，自制Ar 經過Ar 凈化裝置處理后，在Ar 凈化系統管路末端設置Ar 收集口，然后再傳輸至實驗室進行試驗。對其試驗結果分析發現，自產氣體不僅較為穩定，其純度也非常高，且能夠保證供給量。這樣一來，不僅可以提升檢驗結果的準確性，還能夠為企業節省一定的成本。Ar 凈化裝置在使用半年至一年時需要催化再生一次，具體的凈化周期視工作頻率和Ar 純度而定，儀器使用頻率高或Ar 純度較低時，應盡量縮短催化再生周期。

4.4 加強對鋼鐵成材的金相檢驗的改進

在鋼鐵成材的金相檢驗中較為常見的方式有機械法和手工法。近年來應用較為廣泛的是電解腐蝕法金相檢驗，這一方法的使用不僅可以節省大量的人力物力，而且還能大幅度提升檢驗的效率[5]。電解腐蝕法金相檢驗主要是從鋼鐵產品的內部結構開始，根據金屬的結構性能開展檢驗工作。電解腐蝕法檢驗的流程非常關鍵，相關人員要熟悉檢驗設備，還要嚴格按照檢驗的工藝流程來進行操作。

在電解腐蝕檢驗的過程中，需要注意以下4 點問題：一是試樣的打磨。試樣往往是從鋼鐵成材中規定部位切取的一小塊組織，要利用專門的金相砂紙進行打磨。二是試樣產品的拋光。在拋光時要注意最大面積不得超出5 cm2，拋光時間要盡量控制在10 min以內。拋光時采用電解拋光儀，調節拋光儀的電壓和功率，通常情況下，電壓設置為12V，功率設置為30W。三是試樣的檢驗。對試樣產品進行檢驗時，還需要配合其他鋼鐵產品進行互換檢驗，以確保電解檢驗的準確性；同時，在檢驗過程中要始終保持電壓和電流的穩定，保證最終的檢驗結果。四是試樣的電解。在完成拋光之后，要將試樣放入電解液中進行腐蝕，完成后取出試樣并進行清洗，再進行下一步觀察。

5 鋼鐵產品理化檢驗技術的發展

鋼鐵產品的理化檢驗經歷了3 個階段，分別是化學分析階段、儀器分析階段和在線分析階段，我國尚處于第二階段。為此，不斷提升鋼鐵產品理化檢驗技術是非常必要的。第一，要不斷加強化學分析水平，為第二階段的發展奠定基礎；第二，要不斷提升儀器分析水平，并朝著在線分析階段邁進，提升我國的理化檢驗工作技術水平。

現階段，我國在線理化檢驗的應用有待加強，只有部分大型的鋼鐵企業在使用。同時，我國的無損檢驗設備不夠先進，不僅無法實現在線檢驗，且對成品以及半成品的檢驗較少，在很大程度上加大了產品的廢棄率，增加了企業的成本[6]。針對這一問題，國外已經有了相應的應對措施，可以利用離子光譜分析來對鋼鐵表面進行分析。此外，電磁無損檢測將是一個新的發展方向，以電磁感應為基礎，可以檢測出材料的性能、缺陷等。隨著科技的發展，未來在線檢測將成為鋼鐵產品理化檢驗的趨勢。鋼鐵產品的每一個環節都會影響產品的質量，所以理化檢驗技術不能局限于最終的產品質量檢驗，而應參與整個生產流程，以便更好地控制產品的生產，提升產品質量。

6 結語

理化檢驗技術是鋼鐵生產中非常重要的技術支持，只有不斷提升理化檢驗技術，使其達到國際水平，才能更好地保證鋼鐵產品的質量，提升企業的經濟效益。