钢板表面质量等级的预测方法与流程

1.本技术涉及连铸技术领域，具体而言，涉及一种钢板表面质量等级的预测方法。


背景技术：

2.钢板的表面质量是钢板生产使用的关键，特别是应用于汽车的高质量钢板，其对钢板表面质量的要求更为严格。但是，在实际的生产过程中，常常会因为钢液中含有大尺寸的非金属夹杂物而使得产出钢板表面出现条状缺陷，影响钢板表面质量。
3.传统钢板表面质量的预测方法一般是在中间包中取样，并对取样钢液中的氧含量进行分析，通过全氧指标、夹杂物粒间距和等效直径等来推测所述钢液的洁净度，再通过所述钢液的洁净度推断产出钢板的表面质量。但是中间包的全氧指标、夹杂物粒间距和等效直径等都不能准确反映出所述钢液中含有的各类大尺寸非金属夹杂物，所以上述方法都无法准确地表征所述钢液的洁净度。
4.基于此，如何准确地表征钢液的洁净度，预测产出钢板的表面质量是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术的实施例提供了一种钢板表面质量等级的预测方法，本技术中的方法能够在当前连铸过程中，获取中间包中钢液的非金属夹杂物当量数，并根据所述非金属夹杂物当量数预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级，以此对后续的钢板生产提供指导，可以减少钢板表面缺陷的产生，提高钢板表面质量，产出高质量钢板。
6.本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。
7.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种钢板表面质量等级的预测方法，所述方法包括：在当前连铸过程中，获取中间包中钢液的非金属夹杂物当量数，所述非金属夹杂物当量数用于表征所述钢液洁净程度，所述钢液洁净程度与所述当前连铸过程生产的连铸坯质量正相关；根据所述非金属夹杂物当量数预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级。
8.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述在当前连铸过程中，获取中间包中钢液的非金属夹杂物当量数，包括：在当前连铸过程浇铸中期时，取样中间包中钢液并进行制样；获取所述制样中各类别非金属夹杂物的数量密度；获取当量计算模型，所述当量计算模型用于计算所述中间包中钢液的非金属夹杂物当量数；基于所述数量密度，通过所述当量计算模型计算所述中间包中钢液的非金属夹杂物当量数。
9.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，在获取所述制样中各类别非金属夹杂物的数量密度之前，包括：根据非金属夹杂物的尺寸，将所述非金属夹杂物划分为不同类别。
10.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述当量计算模型为：
11.s＝1
×
x 2.3
×
y 3.9
×
z 5.7
×
m 10
×n12.其中，s表示所述非金属夹杂物当量数，x表示第一类别非金属夹杂物的数量密度，y表示第二类别非金属夹杂物的数量密度，z表示第三类别非金属夹杂物的数量密度，m表示第四类别非金属夹杂物的数量密度，n表示第五类别非金属夹杂物的数量密度。
13.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述第一类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于2且小于等于5微米微米，所述第二类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于5且小于等于10微米，所述第三类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于10且小于等于15微米，所述第四类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于15且小于等于20微米，所述第五类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于20微米。
14.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述根据所述非金属夹杂物当量数预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级，包括：根据所述非金属夹杂物当量数确定所述当前连铸过程对应的钢板洁净度等级；再根据所述钢板洁净度等级预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级。
15.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述根据所述非金属夹杂物当量数确定所述当前连铸过程对应的钢板洁净度等级，包括：获取所述非金属夹杂物当量数与所述当前连铸过程对应的钢板洁净度等级之间的第一对应关系；根据所述第一对应关系确定所述非金属夹杂物当量数对应的钢板洁净度等级。
16.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述第一对应关系包括：所述非金属夹杂物当量数小于等于300时，对应的钢板洁净度等级为1级；所述非金属夹杂物当量数大于300且小于等于500时，对应的钢板洁净度等级为2级；所述非金属夹杂物当量数大于500且小于等于700时，对应的钢板洁净度等级为3级；所述非金属夹杂物当量数大于700且小于等于900时，对应的钢板洁净度等级为4级；所述非金属夹杂物当量数大于900时，对应的钢板洁净度等级为5级。
17.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述再根据所述钢板洁净度等级预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级，包括：获取所述钢板洁净度等级与所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级之间的第二对应关系；根据所述第二对应关系确定所述钢板洁净度等级对应的钢板表面质量等级。
18.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述第二对应关系包括：所述钢板洁净度等级为1级时，对应的钢板表面质量等级为fd；所述钢板洁净度等级为2级时，对应的钢板表面质量等级为fc；所述钢板洁净度等级为3级时，对应的钢板表面质量等级为fb；所述钢板洁净度等级为4级时，对应的钢板表面质量等级为fa；所述钢板洁净度等级为5级时，对应的钢板表面质量等级为不符合用钢钢板质量等级要求。
19.在本技术的一些实施例所提供的技术方案中，在当前连铸过程中，获取中间包中钢液的非金属夹杂物当量数，所述非金属夹杂物当量数能够表征所述钢液洁净程度，通过所述钢液洁净程度能够反映所述当前连铸过程生产的连铸坯质量，从而预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级，以此能够推测钢液中各类非金属夹杂物的反应过程，进而调整后续生产工艺参数，针对钢板表面产生条状缺陷的真实成因做出相应处理，在后续的钢板生产中可以减少钢板表面缺陷的产生，提高钢板表面质量，产出高质量钢板。
20.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不
能限制本技术。
附图说明
21.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
22.图1示出了根据本技术一个实施例的钢板表面质量等级的预测方法的流程图。
具体实施方式
23.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本技术将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
24.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
25.需要注意的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的对象在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在图示或描述的那些以外的顺序实施。
26.需要说明的是，本技术的预测方法适用于采用转炉、rh精炼、连铸工艺生产高质量汽车用钢板，所述连铸工艺过程中获取中间包中钢液的非金属夹杂物当量数，通过所述非金属夹杂物当量数数预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级，以此调整后续生产工艺参数，产出高质量汽车用钢板。
27.以下对本技术实施例的技术方案的实现细节进行详细阐述：
28.图1示出了根据本技术一个实施例的钢板表面质量等级的预测方法的流程图。
29.参照图1所示，该钢板表面质量等级的预测方法至少包括步骤110至步骤120，详细介绍如下：
30.在步骤110中，在当前连铸过程中，获取中间包中钢液的非金属夹杂物当量数，所述非金属夹杂物当量数用于表征所述钢液洁净程度，所述钢液洁净程度与所述当前连铸过程生产的连铸坯质量正相关。
31.在本技术中，所述非金属夹杂物当量数用于表征所述钢液洁净程度，所述钢液洁净程度与所述当前连铸过程生产的连铸坯质量正相关，即所述非金属夹杂物当量数的数值量越低，说明所述钢液洁净程度越高，同时所述当前连铸过程生产的连铸坯质量越好，对应的钢板表面质量等级越高。
32.在本技术的一个实施例中，所述在当前连铸过程中，获取中间包中钢液的非金属夹杂物当量数可以按照如下步骤111至114执行：
33.步骤111，在当前连铸过程浇铸中期时，取样中间包中钢液并进行制样。
34.在步骤111中，可以在当前连铸过程浇铸中期时，即钢液浇铸至所述中间包容量约
1/3～1/2的时刻，取样所述中间包中钢液，取得钢样后采用硅试纸进行金相制样，然后可以使用aapex扫描电镜对所述制样中的非金属夹杂物进行金相分析，并保证在所述电镜中的实际观察面积至少为50平方毫米。
35.需要说明的是，在本技术中选择钢液浇铸至所述中间包容量约1/3～1/2的时刻进行取样，此时所述钢液中不发生氧化反应，最能反映所述钢液中的非金属夹杂物的实际状况。
36.还需要说明的是，在所述钢液中非金属夹杂物的类型有：块状al2o3、簇群状al2o3、两相的al-ti复合夹杂、单相的al-ti复合夹杂、cao-al2o
3-mgo夹杂等。其中，在实际生产过程产生的非金属夹杂物主要是块状al2o3和单相的al-ti复合夹杂等类型的非金属夹杂物，而簇群状al、al2o3、两相的al-ti复合夹杂和cao-al2o3-mgo等类型的非金属夹杂物则不多。
37.因为金相制样中常用的氧化铝砂纸在制样过程中会引入al2o3，与钢液中非金属夹杂物al2o3的成分相同，在金相分析过程时会造成干扰，无法准确获取到属于所述钢液的非金属夹杂物al2o3数量，使得最终的预测结果不准确。所以在本技术中采用硅试纸避免在制样过程中引入al2o3，并且在金相分析过程中对于硅含量大于等于20％的非金属夹杂物也不纳入统计，以避免对计算结果造成干扰，使最终的预测结果更加准确。
38.步骤112，获取所述制样中各类别非金属夹杂物的数量密度。
39.在步骤112中，在获取所述制样中各类别非金属夹杂物的数量密度之前，还包括：根据非金属夹杂物的尺寸，将所述非金属夹杂物划分为不同类别。
40.需要说明的是，非金属夹杂物的尺寸在实际观察中表现为非金属夹杂物的最大长度。
41.在本技术的一个实施例中，可以使用aapex扫描电镜对所述制样中的非金属夹杂物进行金相分析，根据非金属夹杂物的尺寸，将所述非金属夹杂物划分为不同类别，观察并统计所述制样中各类别非金属夹杂物的数量密度。
42.步骤113，获取当量计算模型，所述当量计算模型用于计算所述中间包中钢液的非金属夹杂物当量数。
43.在步骤113中，所述当量计算模型可以为：
44.s＝1
×
x 2.3
×
y 3.9
×
z 5.7
×
m 10
×n45.其中，s表示所述非金属夹杂物当量数，x表示第一类别非金属夹杂物的数量密度，y表示第二类别非金属夹杂物的数量密度，z表示第三类别非金属夹杂物的数量密度，m表示第四类别非金属夹杂物的数量密度，n表示第五类别非金属夹杂物的数量密度。
46.所述第一类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于2且小于等于5微米，所述第二类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于5且小于等于10微米，所述第三类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于10且小于等于15微米，所述第四类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于15且小于等于20微米，所述第五类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于20微米。
47.需要说明的是，当非金属夹杂物的尺寸小于等于2微米时，在所述钢液中该非金属夹杂物的危害程度几乎可以忽略。
48.在本技术中，通过在所述当量计算模型中设置加权系数，如1、2.3、3.9、5.7和10等，不仅能够反映所述钢液中非金属夹杂物的数量，还能够反映所述钢液中非金属夹杂物
的尺寸大小，准确地表征钢液中非金属夹杂物的危害程度。其中，计算得到的所述非金属夹杂物当量数越高，则说明所述钢液中非金属夹杂物危害程度越大。
49.步骤114，通过所述当量计算模型计算所述中间包中钢液的非金属夹杂物当量数。
50.在步骤114中，可以将统计得到的所述制样中各类别非金属夹杂物的数量密度代入所述当量计算模型中，计算得到所述非金属夹杂物当量数。
51.在本技术的一个实施例中，可以获取到的第一类别非金属夹杂物的数量密度为120个/平方毫米，第二类别非金属夹杂物的数量密度为40个/平方毫米，第三类别非金属夹杂物的数量密度为8个/平方毫米，第四类别非金属夹杂物的数量密度为3个/平方毫米，第五类别非金属夹杂物的数量密度为0个/平方毫米，可以计算所述非金属夹杂物当量数：s＝1
×
120 2.3
×
40 3.9
×
8 5.7
×
3 10
×
0＝260。
52.继续参照图1，在步骤120中，根据所述非金属夹杂物当量数预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级。
53.在本技术的一个实施例中，所述根据所述非金属夹杂物当量数预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级可以按照如下步骤121至122执行：
54.步骤121，根据所述非金属夹杂物当量数确定所述当前连铸过程对应的钢板洁净度等级。
55.在步骤121中，所述根据所述非金属夹杂物当量数确定所述当前连铸过程对应的钢板洁净度等级，可以包括：获取所述非金属夹杂物当量数与所述当前连铸过程对应的钢板洁净度等级之间的第一对应关系；根据所述第一对应关系确定所述非金属夹杂物当量数对应的钢板洁净度等级。
56.所述第一对应关系可以包括：所述非金属夹杂物当量数小于等于300时，对应的钢板洁净度等级为1级；所述非金属夹杂物当量数大于300且小于等于500时，对应的钢板洁净度等级为2级；所述非金属夹杂物当量数大于500且小于等于700时，对应的钢板洁净度等级为3级；所述非金属夹杂物当量数大于700且小于等于900时，对应的钢板洁净度等级为4级；所述非金属夹杂物当量数大于900时，对应的钢板洁净度等级为5级。
57.其中，钢板洁净度等级1级代表洁净度最优，钢板洁净度等级2级稍次于1级，依次类推，钢板洁净度等级5级代表洁净度最差。
58.步骤122，再根据所述钢板洁净度等级预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级。
59.在步骤122中，所述再根据所述钢板洁净度等级预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级，可以包括：获取所述钢板洁净度等级与所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级之间的第二对应关系；根据所述第二对应关系确定所述钢板洁净度等级对应的钢板表面质量等级。
60.所述第二对应关系可以包括：所述钢板洁净度等级为1级时，对应的钢板表面质量等级为fd；所述钢板洁净度等级为2级时，对应的钢板表面质量等级为fc；所述钢板洁净度等级为3级时，对应的钢板表面质量等级为fb；所述钢板洁净度等级为4级时，对应的钢板表面质量等级为fa；所述钢板洁净度等级为5级时，对应的钢板表面质量等级为不符合用钢钢板质量等级要求。
61.在本技术的技术方案中，通过在所述当量计算模型中设置加权系数可以同时反映
所述钢液中非金属夹杂物的数量和尺寸大小，通过计算得到的非金属夹杂物当量数可以准确表征所述钢液洁净程度，通过预先设置的第一对应关系和第二对应关系，基于所述非金属夹杂物当量数可以预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级。以此能够推测钢液中各类非金属夹杂物的反应过程，进而调整后续生产工艺参数，针对钢板表面产生条状缺陷的真实成因在后续的钢板生产中做出相应处理，不仅可以减少钢板表面缺陷的产生，提高钢板表面质量，提高产出钢板的整体合格率，还可以提高钢板的整体生产效率。
62.在本技术的一个实施例a中，在某钢厂的两流板坯连铸机上利用本技术的技术方案进行工业实验。其中，钢包容量为200吨，钢种为m3a37，钢板生产的工艺流程依次是转炉、rh精炼、连铸。
63.在当前a连铸过程浇铸中期时，即中间包钢液重量浇铸至80吨的时候，取样所述中间包中钢液，取得钢样后采用硅试纸进行金相制样，所述制样面积为100平方毫米，然后使用aapex扫描电镜对所述制样中的非金属夹杂物进行金相分析，在所述电镜中的实际观察面积为80平方毫米。
64.在使用aapex扫描电镜对所述制样中的非金属夹杂物进行金相分析前，还包括根据非金属夹杂物的尺寸，将所述非金属夹杂物划分为不同类别。其中，第一类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于2且小于等于5微米，第二类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于5且小于等于10微米，第三类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于10且小于等于15微米，第四类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于15且小于等于20微米，第五类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于20微米。
65.在使用aapex扫描电镜对所述制样中的非金属夹杂物进行金相分析时，观察并统计所述制样中各类别非金属夹杂物的数量密度，但对于硅含量大于等于20％的非金属夹杂物则不纳入统计。
66.获得的统计结果如下：第一类别非金属夹杂物的数量密度为125个/平方毫米，第二类别非金属夹杂物的数量密度为40个/平方毫米，第三类别非金属夹杂物的数量密度为8个/平方毫米，第四类别非金属夹杂物的数量密度为3个/平方毫米，第五类别非金属夹杂物的数量密度为0个/平方毫米。
67.根据本技术技术方案的第一对应关系和第二对应关系可以得到如下表1：
[0068][0069]
表1
[0070]
计算所述非金属夹杂物当量数：s＝1
×
125 2.3
×
40 3.9
×
8 5.7
×
3 10
×
0＝265。根据表1可预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级为fd。
[0071]
在本技术的另一个实施例b中，在某钢厂的两流板坯连铸机上利用本技术的技术
方案进行工业实验。其中，钢包容量为200吨，钢种为m3a30，钢板生产的工艺流程依次是转炉、rh精炼、连铸。
[0072]
在当前b连铸过程浇铸中期时，即中间包钢液重量浇铸至100吨的时候，取样所述中间包中钢液，取得钢样后采用硅试纸进行金相制样，所述制样面积为100平方毫米，然后使用aapex扫描电镜对所述制样中的非金属夹杂物进行金相分析，在所述电镜中的实际观察面积为90平方毫米。
[0073]
在使用aapex扫描电镜对所述制样中的非金属夹杂物进行金相分析前，还包括：根据非金属夹杂物的尺寸，将所述非金属夹杂物划分为不同类别。其中，第一类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于2且小于等于5微米，第二类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于5且小于等于10微米，第三类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于10且小于等于15微米，第四类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于15且小于等于20微米，第五类别非金属夹杂物的尺寸范围为大于20微米。
[0074]
在使用aapex扫描电镜对所述制样中的非金属夹杂物进行金相分析时，观察并统计所述制样中各类别非金属夹杂物的数量密度，但对于硅含量大于等于20％的非金属夹杂物则不纳入统计。
[0075]
获得的统计结果如下：第一类别非金属夹杂物的数量密度为126个/平方毫米，第二类别非金属夹杂物的数量密度为55个/平方毫米，第三类别非金属夹杂物的数量密度为15个/平方毫米，第四类别非金属夹杂物的数量密度为12个/平方毫米，第五类别非金属夹杂物的数量密度为5个/平方毫米。
[0076]
计算所述非金属夹杂物当量数：s＝1
×
126 2.3
×
55 3.9
×
15 5.7
×
12 10
×
5＝433。根据上述表1可预测所述当前连铸过程对应的钢板表面质量等级为fc。
[0077]
综上所述，可以得知在a连铸过程对应的钢板表面质量等级预测高于在b连铸过程对应的钢板表面质量等级。
[0078]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
[0079]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。