Раздел 2
Материал и методика исследований
Определение плотности чугуна
Плотность чугуна исследовали методом гидростатического взвешивания образцов в
четыреххлористом углероде и на воздухе [46-48]. Расчет проводили по формуле:
, (2.1)
где Р – вес образца в воздухе, г;
Q – вес образца в СCl4 , г;
д – плотность СCl4 , г/см3;
л – плотность воздуха, г/см3.
Эксперименты проводили в условиях вальцелитейного цеха ОАО «Днепропетровский
завод прокатных валков». Металл массой ~25 т выплавляли в пламенной печи с
кислой футеровкой. Для определения плотности чугуна отбирали пробы до и после
модифицирования металлическим магнием. Модифицирование магнием осуществляли при
температуре 1380-1400 0С с помощью «колокола», который погружали в ковш по
известной методике [65].
Заливку образцов диаметром 35 и толщиной 6 мм осуществляли в медный кокиль,
обеспечивающий высокую скорость охлаждения (рис. 2.1).
Взвешивание образцов производили на аналитических весах марки WA-21. Изучаемый
металл загружали в сетку, выполненную из платиновой проволоки. Образец перед
исследованием обезжиривали, скругляли острые края, так как при погружении в
СCl4 на острых краях возможно образование воздушных пузырьков, понижающих
точность измерения.
Особенностью выполненного расчета является учет влияния температуры окружающей
среды на значения плотности воздуха и СCl4. Температура воздуха при измерении
составляла 18,5 0С, плотность воздуха - 0,00122 г/м3, четыреххлористого
углерода – 1,59590 г/м3.
б
Рис. 2.1 - Образец Ш 35 мм и толщиной 6 мм для исследования плотности (а) и
общий вид медного разъемного кокиля для его литья (б).
Снятие серных отпечатков с дисков и темплетов от прокатного валка
Прокатный валок массой 2200 кг из высокопрочного чугуна разрезали на диски и
продольные темплеты, поверхность которых шлифовали. Серные отпечатки снимали по
методу Бауманна [49]: обычную неотфиксированную фотобумагу при дневном свете
пропитывали серной кислотой (5 %) в течении 2 мин. Лишнюю кислоту удаляли с
помощью специальной бумаги. Поверхность макрошлифа очищали от загрязнений
тампоном, смоченным спиртом, после чего фотобумагу прижимали эмульсионным слоем
к исследуемой поверхности. Концы фотобумаги фиксировали по краям чугунных
образцов за счет их перегиба, а возникающие газовые пузыри в результате
выделения водорода выталкивали на поверхность образца при помощи тампона,
смоченного в разбавленной серной кислоте. При этом следили, чтобы фотобумага во
время химической реакции оставалась в тесном контакте с поверхностью образца.
Продолжительность снятия серного отпечатка составляла 5-6 мин.
Полученный отпечаток промывали от кислоты в кювете с проточной водой, а затем
переносили в кювету с фиксажем. Через 30 мин. фотобумагу вновь промывали в
проточной воде и сушили на воздухе.
Количественная оценка распределения включений MgS на серном отпечатке
Количественную обработку распределения неметаллических включений MgS на серном
отпечатке проводили с помощью программы Image Expert Pro 2, которая является
графическим анализатором нового поколения и выставлена для свободного
использования в Интернете. Программа является 32-битным приложением, работающим
под управлением Windows 9x и Windows NT, полностью совместима с другими Windows
приложениями и предназначена для анализа, как двухмерных изображений, так и
трехмерных поверхностей. Использование в программе новейших технологий
позволяет ей решать задачи с высокой скоростью и достаточным уровнем
надежности.
Так, для количественного анализа распределения неметаллических включений MgS по
серным отпечаткам производили сканирование отдельных прямоугольных участков.
Это обусловлено тем, что в программе Image Expert Pro 2 обработка больших
массивов данных невозможна.
Изображения сканированных прямоугольных участков сохраняли в формате *.imx. Для
настройки параметров изображения был выбран цвет фона (чёрный), заданы единицы
измерения (мм) и выбран масштаб соответствующий одной точке изображения -
1:0,0647. Для дальнейшей обработки выделяли фрагмент изображения прямоугольной
формы и преобразовывали текущую палитру изображения в чёрно–белую, выбирая
оптимальное значение порога преобразования (уровень бинаризации 143).
Полученное новое изображение измеряли при помощи линейки–транспортира.
При нажатом положении кнопки «Информация», действие инструмента «Все объекты»
сопровождалось отображением окна информации с рассчитанными средними
характеристиками и среднеквадратичными отклонениями параметров объектов:
количество исследуемых объектов (например, включений MgS), процент площади
занимаемой объектами на изображении, площадь, протяженность границы, угол
ориентации, корреляция объекта, параметр формы (отношение периметра к корню
квадратному из площади), максимальные диаметры вдоль и поперек направления
ориентации объекта и вытянутость (отношение диаметров объекта исследования).
Параллельно осуществлялялась запись измеренных данных в файл статистики и в
документ Microsoft Word. Например, ниже приведен краткий отчет статистического
анализа результатов распределения включений MgS по радиусу бочки прокатного
валка диаметром 450 мм, который выполнен в программе Image Expert Pro 2.
Отчет по прямоугольному срезу с серного отпечатка
бочки валка Ш 450 мм.
Бинаризация с уровнем 143. Параметры объектов: D:\Мои документы\LENA\Image
Expert Pro 2\Image\Лена\6 валок бочка\6 диск в-к бочка №3 \3мм-выс.imx
Количество объектов: 2. Процент составляющей: 0,046.
Средняя площадь: 0,013 Средний периметр: 0,518
Средний угол: 74,120 Средняя корреляция: 85,355
Среднее значение D1: 0,162 Сред
- Київ+380960830922