专利名称：用于分析板坯氢含量分布的取样方法
技术领域：
本发明涉及一种分析板坯氢含量分布的取样方法，采用该方法及钻头可以对不同 放置时间下的铸坯取样，得到表征固体板坯中氢元素分布特征的气体分析试样。
背景技术：
钢水凝固成为铸坯的过程中，氢在平衡分配指数作用下向铸坯中心汇集，凝固后 的铸坯中心氢含量较高。在铸坯冷却过程中，氢一方面从铸坯表面向外部扩散，另一方面在 铸坯内部疏松组织或MnS夹杂物周围析出，引起氢致裂纹。在轧成钢板以后的冷却过程中， 氢重新在偏析组织或夹杂物尖角等处富集析出，促进裂纹的形成和扩展，影响钢板的使用 性能。掌握氢在固态铸坯中的分布规律对研究裂纹等缺陷的形成非常重要，但是生产中 测量氢元素在铸坯中的分布一直是技术上的难点。数值计算只能得到可扩散氢的分布，实 际铸坯氢含量必须取样测量。通常的机加工制样方法，如车削圆柱试样等都需要很长时间， 而氢的扩散速度很快，得到的试样难以准确反映铸坯实际氢含量，而且制样费时费力，难以 进行大批量测量。另外，板坯一般断面尺寸较大，沿拉坯方向留铸坯试样太长不仅增大成 本，而且重量太大不易操作，留试样太小则无法反映实际铸坯氢含量，因此需要确定最合理 的试样尺寸。

发明内容
本发明的目的就是建立一种分析板坯氢含量分布的取样方法，并设计一种专用取 样钻头，在尽可能减少铸坯消耗的情况下，简单迅速地从铸坯断面任意位置取出气体分析 试样，分析铸坯不同位置氢含量的分布。本发明解决其技术问题所涉及的一种分析板坯氢含量分布的取样方法采用如下 步骤进行，1)按照如下公式对板坯可扩散氢含量随时间的变化进行计算，得到不同放置时 间的板坯试样内可扩散氢含量分布情况，按照至少有一条氢浓度等值线沿拉坯方向开始偏 转为标准，判断板坯试样的测氢有效区域，确定能够保留原铸坯氢分布特征的最小试样尺 寸；
权利要求
一种用于分析板坯氢含量分布的取样方法，其特征在于采用如下步骤进行，1)按照如下公式对板坯可扩散氢含量随时间的变化进行计算，得到不同放置时间的板坯试样内可扩散氢含量分布情况，按照至少有一条氢浓度等值线沿拉坯方向开始偏转为标准，判断板坯试样的测氢有效区域，确定能够保留原铸坯氢分布特征的最小试样尺寸； <mrow><mfrac> <mrow><mo>&PartialD;</mo><mi>C</mi> </mrow> <mrow><mo>&PartialD;</mo><mi>t</mi> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <mo>&PartialD;</mo> <mrow><mo>&PartialD;</mo><mi>x</mi> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <mi>D</mi> <mfrac><mrow> <mo>&PartialD;</mo> <mi>C</mi></mrow><mrow> <mo>&PartialD;</mo> <mi>x</mi></mrow> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac> <mo>&PartialD;</mo> <mrow><mo>&PartialD;</mo><mi>y</mi> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <mi>D</mi> <mfrac><mrow> <mo>&PartialD;</mo> <mi>C</mi></mrow><mrow> <mo>&PartialD;</mo> <mi>y</mi></mrow> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac> <mo>&PartialD;</mo> <mrow><mo>&PartialD;</mo><mi>z</mi> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <mi>D</mi> <mfrac><mrow> <mo>&PartialD;</mo> <mi>C</mi></mrow><mrow> <mo>&PartialD;</mo> <mi>z</mi></mrow> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式1中C为氢的浓度，D为氢扩散系数，t为时间，x、y、z为坐标；2)用二次曲线描述最小试样尺寸与放置时间的关系l＝at2+bt c(2)其中t为铸坯凝固后至取样分析的时间、l为保留氢分布特征的沿拉坯方向的最小试样尺寸，a、b和c为待定系数；由第一步方法计算得到5组以上铸坯放置时间与最小试样尺寸的数据，采用回归分析方法计算系数a、b和c，建立最小试样尺寸与放置时间的关系；3)根据铸坯实际放置时间，由公式2确定最小铸坯试样尺寸并在铸坯上取样，将有效试样(11)从铸坯试样中切出，用专用取样钻头在目标位置钻通有效试样(11)，得到直径4 8mm的圆柱试样(12)，用液氮保护防止氢逸出并在2小时内送检验分析。
全文摘要
本发明涉及一种分析板坯氢含量分布的取样方法，采用如下步骤进行1)通过数值计算确定能够保留原铸坯氢分布特征的最小试样尺寸。2)用二次曲线描述最小试样尺寸与放置时间的关系，采用回归分析方法建立二者的关系式。3)根据铸坯实际放置时间确定最小铸坯试样尺寸并在铸坯上取样，将有效试样(11)从所留铸坯试样中切出，用专用取样钻头在目标位置钻通有效试样(11)，得到直径4-8mm左右的圆柱试样(12)，用液氮保护防止氢逸出并在2小时内送检验分析。该方法适用于大板坯取样分析氢含量，能够简化制样工序、减少制样时间并保证试样的可靠性，易于操作且减少了铸坯消耗量，在普通制样车间即可完成。
文档编号G01N1/08GK101995344SQ201010515448
公开日2011年3月30日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年10月26日
发明者冯超, 姜中行, 徐莉, 李本海, 杨晓山, 王国连, 薄凤华, 马长文 申请人:首钢总公司