金属中非金属夹杂物的快速检测方法及快速检测装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103123329A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103123329103123329A(43)申请公布日2013.05.29(21)申请号201210589357.9G01B11/00(2006.01)(22)申请日2012.12.31G01B11/24(2006.01)(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号申请人江苏瑞博豪泰金属材料股份有限公司(72)发明人钟云波黄靖文董文思王怀任光宇(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人何文欣(51)Int.Cl.G01N23/22(2006.01)权权利要求书3页利要求书3页说明书6页说明书6页附图1页附图1页(54)发明名称金属中非金属夹杂物的快速检测方法及快速检测装置(57)摘要本发明公开了一种金属中非金属夹杂物的快速检测方法，包括加热熔化金属试样、夹杂物分离、夹杂物总量和尺寸检测、金属液凝固和夹杂物的三维形貌和成分检测五个步骤，本发明还提供一种专用快速检测装置，包括加热炉装置、金属液旋转装置、视频采集装置和图像分析系统。将金属试样快速熔化，驱动钢液旋转，利用离心力和重力将金属液中的各类非金属夹杂物快速上浮和聚集在金属液表面中心，利用高速摄像和视频分析软件快速获得金属试样中非金属夹杂物的总量和尺寸分布，再通过快速冷却凝固金属液，将夹杂物固化在金属试样表面，采用扫描电镜和能谱分析获得金属试样中非金属夹杂物的三维形貌和成分。本发明检测快速便捷，分析准确直观，洁净无污染。CN103123329ACN10329ACN103123329A权利要求书1/3页1.一种金属中非金属夹杂物的快速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：a.加热熔化金属试样：利用在高无氧的环境下将洁净的金属试样快速熔化，形成金属液，并对金属液保温；b.夹杂物分离：然后使金属液旋转，利用离心力和重力将金属液中的各类非金属夹杂物快速上浮和聚集在金属液表面中心；c.夹杂物总量和尺寸检测：对在所述步骤b中分离的金属液表面中心集聚的各类非金属夹杂物，利用视频采集金属液表面夹杂物浮区的图像，再对视频图像进行放大处理和图像数据处理，以此获取单位体积或单位质量的金属试样中非金属夹杂物的总量和尺寸分布数据；d.金属液凝固：然后通过快速冷却凝固金属液，将金属中非金属夹杂物固化在金属试样表面，并全部呈单层铺展在金属试样表面中心区域；e.夹杂物的三维形貌和成分检测：对在所述步骤d中凝固的金属试样表面的非金属夹杂物聚集区域，采用扫描和能谱分析方法获得金属中非金属夹杂物的三维形貌和成分数据。2.根据权利要求1所述的金属中非金属夹杂物的快速检测方法，其特征在于：在所述步骤e中，对于凝固后的金属试样表面夹杂物三维形貌和成分分析，采用钨灯丝扫描电镜及能谱、台式扫描电镜及能谱或激光共焦显微镜及能谱进行夹杂物三维形貌重构，或采用光谱分析仪、原位成分分析仪或X射线衍射仪分析夹杂物的成分。3.根据权利要求1或2所述的金属中非金属夹杂物的快速检测方法，其特征在于：在所述步骤b中，使金属液旋转通过旋转磁场驱动产生或通过机械传动金属液容器转动产生，旋转磁场驱动金属液旋转的转速为10-800转/分钟。4.根据权利要求1或2所述的金属中非金属夹杂物的快速检测方法，其特征在于：在所述步骤d中，金属液凝固时的快速冷却方式为底部水冷底座冷却方式、周围水冷套冷却方式和上部喷吹深冷惰性气体冷却方式中的任意一种冷却方式或几种组合的复合冷却方式。5.根据权利要求1或2所述的金属中非金属夹杂物的快速检测方法，其特征在于：在所述步骤a中，金属液保温的温度控制在1500-1700℃之间，或控制在高于金属或待分析金属熔点以上1-200℃之内。6.根据权利要求1或2所述的金属中非金属夹杂物的快速检测方法，其特征在于：非金属夹杂物的密度小于金属液密度，其粒度直径为1-3000微米，非金属夹杂物为氧化夹杂物、硫化夹杂物、氮化物和碳化物中的任意一种或几种混合的复合夹杂物。7.根据权利要求1或2所述的金属中非金属夹杂物的快速检测方法，其特征在于：金属试样的重量为20g-10000g，金属试样的材质为普碳钢、合金钢、不锈钢、特殊钢、镍基合金、铜基合金、锌基合金、锡基合金和高温合金中的任意一种；金属试样的形状为圆柱形、方柱形、片状、丝状、块状或线材，既可以是金属生产现场取样的金属试样，也可以是金属成型后截取的金属试样。8.根据权利要求1或2所述的金属中非金属夹杂物的快速检测装置，其特征在于：在所述步骤a中，金属试样快速熔化采用感应加热线圈加热方式、电阻式加热方式、采用激光加热、电子束加热或等离子体加热方式，2CN103123329A权利要求书2/3页感应加热线圈加热方式能进行中频或