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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Erkennung von Oberflächen- und oberflächennahen Fehlern eines Walzerzeugnisses, das die Auftragung eines einen untergrund- und einen kontrastbildenden Stoff enthaltenden Indikatorüberzugs auf das Erzeugnis einschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass ein temperaturempfindlicher Stoff, der seine Farbe bei einer bestimmten Umwandlungstemperatur verändert, als kontrastbildender Stoff Verwendung findet, wobei der Indikatorüberzug bei einer relativ zur Umwandlungstemperatur niedrigen Temperatur des Erzeugnisses (1) aufgetragen und danach das Erzeugnis einer Hochfrequenzerwärmung bis auf eine Temperatur ausgesetzt wird, die zur Bildung eines Temperaturgradienten ausreicht, bei dem an den Fehlerstellen (9) des Erzeugnisses (1) eine thermochemische Umwandlung des kontrastbildenden Stoffes des Überzugs mit Veränderung dessen Farbe vor sich geht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikatorüberzug durch aufeinanderfolgendes Auftragen eines untergrund- und eines kontrastbildenden Stoffes auf das Erzeugnis (1) gebildet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikatorüberzug vor der Hochfrequenzerwärmung des Erzeugnisses (1) bei einer Temperatur getrocknet wird, die unter der Temperatur der thermochemischen Umwandlung des kontrastbildenden Stoffes liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikatorüberzug durch Auftragen einer kolloidalen Suspension auf das Erzeugnis (1) gebildet wird.
5. Kolloidale Suspension zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer wässrigen Lösung von Kalziumhydroxid und löslicher Kartoffelstärke mit folgendem Mischungsverhältnis, in gil: Kalziumhydroxid 30 bis 160 Lösliche Kartoffelstärke 5 bis 20 gebildet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Oberflächen- und oberflächennahen Fehlern eines Walzerzeugnisses und ein Mittel zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung kann bei der Oberflächenprüfung von warmgewalzten Walzknüppeln (Vorblöcke und Brammen) ohne Entzunderung ihrer Oberfläche sowie bei der Oberflächenprüfung von Walzerzeugnissen mit einem Formprofil (Schienen, Träger) am vorteilhaftesten verwendet werden.
Zur Zeit wird die Oberflächenprüfung von Walzerzeugnissen im Hüttenwesen in der Regel visuell angestellt. Das visuelle Betrachtungsverfahren, bei dem die Sehschärfe und Erfahrung des Prüfers die ausschlaggebende Rolle spielen, ist subjektiv und kann nicht eine vollkommene Vorstellung von
Fehlern des Erzeugnisses vermitteln. Insbesondere bezieht sich das auf die Oberflächenprüfung von zundrigen Walzknüppeln. Beim Putzen der schadhaften Abschnitte der
Knüppeloberfläche muss aus diesem Grunde eine Oberfläche bearbeitet werden, die die schadhafte um ein Vielfaches über schreitet.
Das stetige Wachstum der Anforderungen an Güte der Metailwaren seitens der führenden Industriezweige erfordert eine zuverlässige Gütekontrolle sowohl der Fertigwalzerzeug nisse als auch der dem Weiterwalzen unterliegenden Knüppel.
Die rechtzeitige Oberflächenfehlererkennung und -beseiti gung bei den Knüppeln auf der früheren Stufe ihrer Herstel lung (Verarbeitung) ist eine sichere Gewähr für das Nichtvor handensein von Fehlern bei den Fertigmetallwaren.
Die Oberflächenfehlererkennung der Knüppel auf der früheren Stufe ihrer Verarbeitung bietet die Möglichkeit, anstatt des Putzens der ganzen Knüppeloberfläche nur die fehlerbehaftete Oberfläche zu putzen, was beim Putzen der Knüppel eine Arbeitsaufwandssenkung ergibt und den Metallverlust herabsetzt.
Zur automatischen Oberflächenprüfung der Walzerzeugnisse finden in der Weltpraxis elektromagnetische Verfahren Verwendung: Magnetpulver-, magnetographische und Wirbelstromverfahren.
Das magnetographische und Wirbelstromverfahren zur Fehlererkennung finden eine beschränkte Verwendung, weil sie erhöhte Anforderungen an Knüppeloberfläche (Oberflächenrauhigkeit, -krümmung) stellen. Diese Verfahren erfordern in der Regel Entzunderung, lassen kein Vorhandensein von scharfen Kanten am Erzeugnis sowie keine scharfkantige Oberflächenfehler zu.
In diesem Zusammenhang können Knüppel mit gebeizter Oberfläche und vorbehandelte Knüppel nach den betreffenden Verfahren geprüft werden.
Das Magnetpulververfahren kann für die Oberflächenfehlererkennung der Walzknüppel ohne Entzunderung verwendet werden, hat aber eine relativ geringe Empfindlichkeit. Die Mindesttiefe der zu entdeckenden Fehler beträgt 0,5 bis 1,0 mm.
Bei der Prüfung der Rechteckknüppel im Magnetpulververfahren liegt verschiedene Empfindlichkeit gegen Fehlererkennung an Begrenzungsflächen und Hochkanten vor.
Einer der Hauptnachteile des Magnetpulververfahrens besteht auch darin, dass die Fehlererkennung und -markierung vom Prüfer visuell durchgeführt wird. Das setzt den Objektivitätsgrad der Kontrolle herab. Zu den Nachteilen des Verfahrens kann auch die Notwendigkeit gezählt werden, die Ultraviolettbeleuchtung bei der Fehlererkennung zu verwenden.
Einen der gemeinsamen Nachteile der erwähnten elektromagnetischen Verfahren bildet auch die Unmöglichkeit, die oberflächennahen Fehler der Erzeugnisse zu erkennen.
Bekannt sind Kapillarverfahren zur Erkennung von Oberflächenfehlern der Metallerzeugnisse. Dabei wird der Probekörper mit einer Färbeflüssigkeit (Benetzungsmittel) benetzt, gewaschen und dessen Oberfläche getrocknet. Danach wird eine Schicht weissen schnelltrocknenden Uberzugs (Untergrund) aufgetragen. Das in die Oberflächenfehler des Erzeugnisses eingedrungene Benetzungsmittel färbt den Überzug rot oder anders, wodurch Fehlerspuren am weissen Untergrund der Oberfläche des Erzeugnisses klar zu erkennen sind.
Bekannt ist ein Schweissverbindungsprüfverfahren (Konstr. Elem. Meth., 1973, März), das einen untergrundbildenden Überzug benutzt. Die eine Seite der Schweissverbindung (Naht) wird mit Kalk- oder Kreidemörtel überzogen und getrocknet, auf die andere Seite der Schweissnahtwird hingegen eine Flüssigkeit auf Erdölgrundlage aufgetragen.
Die vorhandenen Nahtrisse treten am weissen Untergrund deutlich hervor.
Bekannt ist auch ein Verfahren zur Oberflächenfehlerer- kennung der Erzeugnisse (DE-PS 1 951 947), nach dem die Indikatoreindringungszusammensetzung eines Farbstoffs auf die Oberfläche des Probekörpers aufgebracht, danach von der Oberfläche des Erzeugnisses entfernt und die Schicht eines in einer schnelltrocknenden Flüssigkeit gelösten Entwicklungsadsorptionsmittels aufgetragen wird. Nach dem Vorhandensein von intensiven Farbflecken und Äderchen am Untergrund des Entwicklers urteilt man über das Vorhandensein von Fehlern im Erzeugnis.
Bekannt ist auch ein solches Verfahren zur Oberflächenfehlererkennung der Erzeugnisse (GB-PS 1 326 255), nach dem auf die Oberfläche des Erzeugnisses ein spezieller Ein
dringungsstoff aufgetragen, dessen Überschuss entfernt und die Oberfläche des Erzeugnisses getrocknet wird. Danach wird der Entwickler aufgebracht, der einen unter dem Einfluss der Ultraviolettstrahlen fluoreszierenden Stoff enthält.
Während der Wechselwirkung zwischen dem Eindringungsstoff und dem Entwickler büsst der letztere die Leuchtfähigkeit unter dem Einfluss der Ultraviolettstrahlen ein. Letzten Endes sind dunkle Abschnitte, die von der Ortslage der Fehler zeugen, am Untergrund des fluoreszierenden Stoffes sichtbar.
Wie aus den behandelten Kapillarverfahren zur Oberflächenfehlererkennung der Erzeugnisse zu ersehen ist, haben sie wesentliche Nachteile:
Sie erfordern eine zusätzliche Oberflächenvorbehandlung des Erzeugnisses (z.B. Reinigen und Waschen),
Sie haben eine komplizierte Technologie der Kontrolle, die es in bedeutendem Masse erschwert und in einigen Fällen schlechthin nicht gestattet, eine laufende Kontrolle der Erzeugnisse zu schaffen,
Es treten Schwierigkeiten bei der Fehlerortserkennung auf. die von der Erfahrung und den subjektiven Eigenschaften des Prüfers, seiner Qualifikation abhängig ist,
Sie erfordern Entzunderung bei der Kontrolle der Walzerzeugnisse,
Zur Feststellung der Fehlerortslage an grossen Erzeugnissen müssen zusätzliche Fehleranzeigegeräte verwendet werden,
Es liegt eine geringe Leistung der Kontrolle der Erzeugnisse vor.
Es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung von Oberflächen- und oberflächennahen Fehlern eines Walzerzeugnisses zu schaffen, das bei einer entsprechenden Wahl eines Indikatorüberzugs eine wirksame Fehlerprüfung des Erzeugnisses ohne dessen Oberflächenvorbehandlung zu gewährleisten vermag.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zur Erkennung von Oberflächen- und oberflächennahen Fehlern eines Walzerzeugnisses, das die Auftragung eines einen untergrund- und kontrastbildenden Stoff enthaltenden Indikatorüberzugs auf das Erzeugnis einschliesst, erfindungsgemäss ein temperaturempfindlicher Stoff, der seine Farbe bei einer bestimmten Umwandlungstemperatur verändert, als kontrastbildender Stoff Verwendung findet, wobei der Indikatorüberzug bei einer relativ zur Umwandlungstemperatur niedrigen Temperatur des Erzeugnisses aufgetragen und danach das Erzeugnis einer Hochfrequenzerwärmung bis auf eine Temperatur ausgesetzt wird, die zur Bildung eines Temperaturgradienten ausreicht, bei dem an den Fehlerstellen des Erzeugnisses eine thermochemische Umwandlung des kontrastbildenden Stoffes des Überzugs mit Veränderung dessen Farbe vor sich geht.
Ein Mittel zur Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 5 gekennzeichnet. Das vorliegende Verfahren gestattet: - Walzerzeugnisse mit einem beliebigen Profil zu prüfen, - Fehler an zundrigen Erzeugnissen sowie an Erzeugnissen zu erkennen, deren Oberfläche mit Schmirgelscheibe, Fräser, Flammbrenner oder Plasmalichtbogen gereinigt wurde, - über 0,2 mm tief liegende Oberflächenfehler zu erkennen, - etwa 2 mm tiefliegende oberflächennahe Fehler zu erkennen, - die Walzerzeugnisse mit einer Bewegungsgeschwindigkeit derselben von 0,4 bis 1 m/s zu prüfen, die Ortslage des Fehlers an der Oberfläche des Erzeugnisses automatisch zu markieren, was die Notwendigkeit der Verwendung von Fehleranzeigegeräten ausschliesst, - sich eine Vorstellung von der Art des Fehlers zu machen, weil die Abbildung des Fehlers seiner Form entspricht.
Eines der wesentlichen Unterscheidungsmerkmale des erfindungsgemässen Verfahrens vom Bekannten ist die Hochfrequenzerwärmung des Erzeugnisses. Dabei liegt eine Dichtekonzentration der Wirbelströme an den Stellen, wo Unregelmässigkeiten im Werkstoff des Erzeugnisses festgestellt worden sind, (Fehlerstellen) vor. Dadurch erwärmen sich die Fehlerstellen viel stärker, was zur örtlichen Überhitzung der Oberfläche des Erzeugnisses an den Fehlerstellen führt. Der Temperaturgradient zwischen den fehlerhaften und fehlerfreien Abschnitten der Oberfläche reicht aus, dass der kontrastbildende Stoff des Indikatorüberzugs ayf den fehlerhaften Abschnitten des Erzeugnisses eine thermische Umwandlung erfährt, indem er seine Farbe verändert, und auf den fehlerfreien Abschnitten unverändert bleibt.
Die Erwärmungszeit des Erzeugnisses oder die Bewegungsgeschwindigkeit desselben relativ zu dem Induktor werden vorzugsweise so gewählt, dass der Induktorüberzug auf den fehlerhaften Abschnitten der Oberfläche ein kontrastreiches Bild der Fehler gewährt und auf den fehlerfreien Abschnitten seine Farbe gar nicht oder in einem überaus geringen Masse verändert.
Als untergrundbildende Stoffe des Indikatorüberzugs ist es zweckmässig, Stoffe zu verwenden, die eine helle Farbe haben und diese bei der Erwärmung in einem weiten Temperaturintervall nicht verändern, z.B. wässrige Kalziumhydroxidlösung, wässrige Kreidelösung u.dgl. m.
Als kontrastbildende Stoffe des Indikatorüberzugs ist es zweckmässig, Stoffe zu verwenden, die bei der Erwärmung auf 200 bis 300 C eine thermochemische Umwandlung erfahren und ihre Farbe verändern, z.B. wässrige Kartoffelstärkelösung.
Der Indikatorüberzug kann am Erzeugnis durch aufeinanderfolgendes Auftragen des untergrund- und kontrastbildenden Stoffes auf das Erzeugnis auf beliebige Weise - mit Hilfe von Pinsel, Walze oder Farbspritzmaschine - gebildet werden. In diesem Fall kann ein breites Sortiment temperaturempfindlicher Stoffe als kontrastbildender Stoff verwendet werden.
Vor der Hochfrequenzerwärmung des Erzeugnisses ist es zweckmässig, den Indikatorüberzug bei einer Temperatur trocknen zu lassen, die die Temperatur der thermochemischen Umwandlung des kontrastbildenden Stoffes des Überzugs nicht überschreitet. Nach Kontrolloperationen bleibt dann der Überzug hinreichend erhalten, was die Möglichkeit bietet, die Informationen über die Ortslage der Fehler eine längere Zeit aufzubewahren und unmittelbar zur Beseitigung der fehlerhaften Abschnitte der Oberfläche des Erzeugnisses auszunutzen.
Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung wird der Indikatorüberzug durch Auftragen einer kolloidalen Suspension auf das Erzeugnis gebildet.
Das gestattet, die Anzahl der Arbeitsgänge für die Bildung des Indikatorüberzugs herabzusetzen und diese zu vereinfachen. In diesem Fall kann aber eine beschränkte Menge von temperaturempfindlichen Stoffen als kontrastbildender Stoff eingesetzt werden.
Als kolloidale Suspension kann eine wässrige Kalziumhydroxidlösung und eine wässrige Lösung von löslicher Kartoffelstärke mit folgendem Mischungsverhältnis (in g/l): Kalziumhydroxid 30 bis 160 lösliche Kartoffelstärke 5 bis 20 verwendet werden.
Die kolloidale Suspension ermöglicht, einen beständigen Überzug mit einer hinreichenden kontrastreichen Abbildung der Fehler, die eine längere Zeit erhalten bleibt, auf der Oberfläche des Erzeugnisses zu erhalten.
In der vorgeschlagenen kolloidalen Suspension zur Bildung des Indikatorüberzugs stellt das Kalziumhydroxid den untergrundbildenden Stoff dar, weil es in einem weiten Temperaturintervall seine Eigenschaften und Farbe nicht ver ändert.
Die lösliche Kartoffelstärke bildet in der betreffenden Suspension den kontrastbildenden Stoff. Bei der Erwärmung der Oberfläche des Erzeugnisses über 250 bis 300 C wird sie thermisch umgewandelt und verändert ihre Farbe.
Der untere Grenzwert des Gehaltes an Kalziumhydroxid ist in der in Rede stehenden Suspension durch die Möglichkeit eines Bedeckens der Oberfläche des Walzerzeugnisses mit der Suspension ohne Fliessspurenbildung derselben gegeben.
Bei einem im Vergleich zu dem erwähnten Grenzwert geringeren Gehalt an Kalziumhydroxid nimmt die Möglichkeit eines Bedeckens der Oberfläche des Erzeugnisses mit diesem ab, was einen Kontrastabfall zwischen den fehlerhaften und fehlerfreien Abschnitten der Oberfläche bis zu einem solchen Grad, bei dem die Möglichkeit der Fehlererkennung stark abnimmt, nach sich zieht.
Der obere Grenzwert des Gehaltes an Kalziumhydroxid ist in der in Rede stehenden Suspension eine Grenze, über die hinaus die Möglichkeit eines Bedeckens der Oberfläche des Erzeugnisses beim Auftragen der Suspension auf diese ohne Fliessspurenbildung nicht zunimmt und folglich auch keine Kontraststeigerung des Bildes der fehlerhaften Abschnitte am Untergrund der fehlerfreien Abschnitte ergibt.
Der untere Grenzwert des Stärkegehaltes in der kolloidalen Suspension legt eine Grenze der deutlichen Erkennung der fehlerhaften Abschnitte am Untergrund der fehlerfreien mit einem Mindestgehalt an Kalziumhydroxid in der in Rede stehenden Suspension fest.
Der obere Grenzwert des Stärkegehaltes in der kolloidalen Suspension legt eine Grenze, über die hinaus der Bildkontrast der fehlerhaften Abschnitte am Untergrund der fehlerfreien nicht zunimmt, fest.
Der untergrund- und der kontrastbildende Stoff sowie die kolloidale Suspension können auf beliebige Weise - mit Hilfe von Pinsel, Walze oder Farbspritzpistole - auf das Erzeugnis aufgetragen werden.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand eines detaillierten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnung, die eine Einrichtung zur Verwirklichung des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt, näher erläutert.
Der zu prüfende Knüppel 1 befindet sich auf einem Rollgang 2, der es ermöglicht, die Knüppelgeschwindigkeit von 0,3 bis 1 m/s zu regeln. In Bewegungsrichtung des Knüppels 1, die mit einem Pfeil bezeichnet ist, sind über seiner Oberfläche Spritzapparate 3 und 4 zum Auftragen des untergrundbzw. kontrastbildenden Stoffes des Indikatorüberzugs auf den Knüppel 1 adfeinanderfolgend angeordnet. Hinter den Spritzapparaten 3,4 sind in Bewegungsrichtung des Knüppels 1 über seiner Oberfläche Düsen 5 und 6 zur Warmluftzufuhr an die Oberfläche des Knüppels 1 zum Vortrocknen des untergrund- bzw. kontrastbildenden Stoffes des Indikator überzugs untergebracht.
Ferner in Bewegungsrichtung des Knüppels 1 ist über seiner Oberfläche ein Induktor 7 angeordnet. Der Induktor 7 ist mit einem Hochfrequenzgenerator 8 elektrisch verbunden.
Zur Vereinfachung der graphischen Darstellung zeigt die Figur eine Variante der Einrichtung zur Erkennung von Oberflächen- und oberflächennahen Fehlern auf einer Be grenzungsfläche des Knüppels 1. Der Durchführung der gleichzeitigen Kontrolle von allen vier Begrenzungsflächen des Knüppels 1, Hochkanten miteinbegriffen, stehen jedoch keine Hindernisse im Wege. In diesem Falle muss die Anzahl der Spritzapparate 3,4 und der Düsen, 5,6 bis zu der Anzahl der zu prüfenden Begrenzungsflächen des Knüppels 1 vergrössert werden, und der Induktor 7 muss die ganze Oberfläche des Knüppels 1 umfassen.
Die Zweckmässigkeit der Wahl der Variante der Kontrolle von einer Begrenzungsfläche des Walzerzeugnisses oder gleichzeitig allen seinen Begrenzungsflächen ist sowohl von der Art und dem Verwendungszweck als auch von dem Verfahren zur Organisierung der Ausbesserung (Putzen) der fehlerhaften Abschnitte der Oberfläche des Walzerzeugnisses ab hängig.
Mit einer der in der Figur dargestellten ähnlichen Einrichtung können Oberflächen- und oberflächennahe Fehler bei der Metallproduktion mit einem beliebigen Profil wie Schienen, Träger, Rohre sowie Walzblech erkannt werden.
Bei der Ausnutzung der kolloidalen Suspension für die Bildung des Indikatorüberzugs enthält die Einrichtung zur Oberflächenprüfung einen Spritzapparat 4 zum Auftragen der Suspension und eine Düse 6 zu deren Trocknen.
Vor Arbeitsbeginn der Einrichtung werden die Bestandteile des Indikatorüberzugs aufbereitet. Als untergrundbildender Stoff des Indikatorüberzugs kann eine wässrige Kalziumhydroxidlösung von 1,12 bis 1,15 gicm3 Dichte und als kontrastbildender Stoff eine wässrige Kartoffelstärkelösung von 10%-iger Konzentration verwendet werden. Die Lösungen werden durch Vermischen der erwähnten Bestandteile mit Wasser aufbereitet.
Findet eine kolloidale Suspension zur Bildung des Indikatorüberzugs Verwendung, so wird diese wie folgt aufbereitet: die erforderliche Menge von löslicher Kartoffelstärke wird genommen und mit Wasser übergossen. Die entstandene Lösung wird durchgemischt und bis zum Sieden erwärmt. Danach wird die wässrige Kalziumhydroxidlösung der Lösung zugesetzt. Zur Bildung der Suspension wird ferner Wasser mit folgendem Mischungsverhältnis (in g/l) zugesetzt: lösliche Kartoffelstärke 5 bis 20 Kalziumhydroxid 30 bis 160
Der Knüppel 1, dessen Oberfläche geprüft werden muss, wird auf dem Rollgang 2 untergebracht. Dabei kann die Oberfläche des Knüppels 1 gebeizt, mit Schmirgelscheibe, Fräser, Flammbrenner oder Plasmabrenner geputzt werden oder unmittelbar nach dem Warmwalzen zundrig sein.
Danach wird der Rollgang 2 eingeschaltet, und man beginnt den Knüppel 1 mit einer Geschwindigkeit von 0,3 bis 1 m/s in Pfeilrichtung zu verschieben. Beim Herannahen des vorderen Abschnitts des Knüppels 1 an den Spritzapparat 3 wird er gleichzeitig mit der Düse 5 eingeschaltet. Auf diese Weise wird der untergrundbildende Stoff auf den Knüppel 1 aufgetragen und mit einem Warmluftstrahl vorgetrocknet.
Beim Herannahen des vorderen Abschnitts des Knüppels 1 an den Spritzapparat 4 wird der letztere ebenfalls gleichzeitig mit der Düse 6 eingeschaltet und der kontrastbildende Stoff auf den Knüppel 1 aufgetragen und auch mit dem Warmluftstrahl vorgetrocknet. Dabei muss die Trockenlufttemperatur niedriger als die der thermochemischen Umwandlung des kontrastbildenden Stoffes sein.
Der Verbrauch an untergrund-, kontrastbildendem Stoff oder kolloidaler Suspension liegt innerhalb 0,2 bis 0,5 I/m2 Oberfläche des Walzerzeugnisses.
Weiter wird der Knüppel mit dem aufgetragenen Indikator-Überzug unter dem Induktor 7 des Hochfrequenzgenerators 8 geführt. Der Induktor 7 erregt in der Oberflächenschicht des Knüppels 1 Wirbelströme, deren Dichte auf der Oberfläche des Knüppels 1 verschieden ist. Auf den fehlerhaften Abschnitten der Oberfläche des Knüppels list die Dichte der Wirbelströme höher, weswegen diese Abschnitte eine örtliche Überhitzung aufweisen. Der Temperaturgradient zwi schen den fehlerhaften und übrigen Abschnitten der Oberfläche des Knüppels 1 reicht dazu aus, dass der kontrastbildende Stoff des Indikatorüberzugs auf den fehlerhaften Abschnitten eine thermochemische Umwandlung erfährt und seine Farbe verändert und auf den fehlerfreien Abschnitten unverändert bleibt.
Die auf der weissen Oberfläche des Indikatorüberzugs entstandenen gefärbten Spuren 9 weisen auf die Ortslage der Oberflächen- und oberflächennahen Fehler des Knüppels 1 hin.
Als kontrastbildender Stoff des Indikatorüberzugs können verwendet werden: - kolloidale wässrige Lösungen von organischen Verbindungen (Stärke, Seife, Agar-Agar u.dgl.m.) in einer Konzentration von 0,5 Gew.-% bis zur gesättigten Lösung, - kolloidale Lösungen von siliziumorganischen Verbindungen (Harze), - wässrige Lösungen von makromolekularen organischen Verbindungen (z.B. Kohlenhydrate) in einer Konzentration von 1,0 Gew.% bis zur gesättigten Lösung, - wässrige Lösungen von organischen Verbindungen, die bei der Erwärmung auf eine Temperatur von 100 bis 600 C sich nicht zersetzen, sondern verbrennen (z.B. Oxalsäure).
Im Gesamtfall wird das Hochfrequenzerwärmungsverfah- ren wie folgt gewählt.
Nach den Sollmassen des Erzeugnisses mit Rücksicht auf dessen eventuelle Flächenkrümmung werden Form und Konstruktionsmasse des Induktors gemäss den in der Technik der Hochfrequenzerwärmung allbekannten Abhängigkeiten gewählt. Es wird eine durchschnittliche Erwärmungstemperatur der Oberfläche des Erzeugnisses vorgegeben, die etwa um 30 bis 50 C niedriger als die der thermochemischen Umwandlung des kontrastbildenden Stoffes des Indikatorüberzugs sein muss.
Die Stromfrequenz des Hochfrequenzgenerators wird in Abhängigkeit von dem Werkstoff des Erzeugnisses gewählt: für ferromagnetische Werkstoffe wird die Stromfrequenz niedriger als für unmagnetische gewählt. Je nach der erforderlichen Leistung der Einrichtung zur Fehlererkennung der Erzeugnisse oder je nach der Geschwindigkeit des Fertigungsflusses, in dem sich die Einrichtung befindet, wird die Geschwindigkeit des zu prüfenden Erzeugnisses gewählt.
Nach den bekannten Abmessungen des Erzeugnisses, der Form und den Massen des Induktors sowie der durchschnittlichen Erwärmungstemperatur der Oberfläche des zu prüfenden Erzeugnisses und dessen Geschwindigkeit wird die Leistung des Hochfrequenzgenerators auch gemäss den in der Technik der Hochfrequenzerwärmung allbekannten Abhängigkeiten gewählt.
Nach vorgeschriebenen, gewählten und ermittelten Daten (Abmessungen des Erzeugnisses, seine Geschwindigkeit, Stromfrequenz, Leistung des Hochfrequenzgenerators) werden die Konstruktionsdaten des Induktors (Form des Induktors, Abmessungen des Elektrizitätsleiters des Induktors, Windungszahl) zur Erzielung der höchsten Wirtschaftlichkeit des HochIrequenzgeneratorbetriebes präzisiert.
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PATENT CLAIMS
1. A method for the detection of surface and near-surface defects of a rolled product, which includes the application of an indicator coating containing a background and a contrast-forming substance to the product, characterized in that a temperature-sensitive substance which changes its color at a certain transition temperature as Contrast-forming material is used, wherein the indicator coating is applied at a temperature of the product (1) which is low relative to the transition temperature and the product is then subjected to high-frequency heating to a temperature which is sufficient to form a temperature gradient at which the defects (9) of the Product (1) thermochemical transformation of the contrasting material of the coating with a change in color.
2. The method according to claim 1, characterized in that the indicator coating is formed by successive application of a background and a contrast-forming substance on the product (1).
3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the indicator coating is dried before the high-frequency heating of the product (1) at a temperature which is below the temperature of the thermochemical conversion of the contrast-forming substance.
4. The method according to claim 1, characterized in that the indicator coating is formed by applying a colloidal suspension to the product (1).
5. Colloidal suspension for performing the method according to claim 4, characterized in that it is formed from an aqueous solution of calcium hydroxide and soluble potato starch with the following mixing ratio, in gil: calcium hydroxide 30 to 160 soluble potato starch 5 to 20.
The present invention relates to a method for detecting surface and near-surface defects of a rolled product and a means for carrying out the method.
The invention can be used most advantageously in the surface inspection of hot-rolled billets (blooms and slabs) without descaling their surface and in the surface inspection of rolled products with a shaped profile (rails, supports).
At the moment, the surface inspection of rolled products in metallurgy is usually done visually. The visual viewing process, in which the visual acuity and experience of the examiner play a crucial role, is subjective and cannot be a complete idea of
Communicate product defects. In particular, this refers to the surface inspection of scaled billets. When cleaning the damaged sections of the
For this reason, the surface of the billet must be machined to exceed the damaged surface many times over.
The constant growth of the demands on the quality of the metal goods on the part of the leading branches of industry requires a reliable quality control of both the finished rolled products and the billets that are subject to further rolling.
The timely detection and elimination of surface defects on the billets at the earlier stage of their manufacture (processing) is a guarantee of the absence of defects in the finished metal goods.
The surface defect detection of the billets at the earlier stage of their processing offers the possibility, instead of cleaning the entire billet surface, of cleaning only the defective surface, which results in a reduction in labor when cleaning the billets and reduces the metal loss.
For the automatic surface inspection of rolled products, electromagnetic methods are used in world practice: magnetic powder, magnetographic and eddy current methods.
The magnetographic and eddy current methods for error detection have limited use because they place increased demands on the surface of the billet (surface roughness, surface curvature). These processes usually require descaling, do not allow the presence of sharp edges on the product and do not allow sharp-edged surface defects.
In this context, billets with a pickled surface and pretreated billets can be tested using the relevant methods.
The magnetic powder method can be used for the surface defect detection of the billets without descaling, but has a relatively low sensitivity. The minimum depth of the defects to be detected is 0.5 to 1.0 mm.
When testing the rectangular billets using the magnetic powder method, there is a variety of sensitivity to error detection on boundary surfaces and on the edges.
One of the main disadvantages of the magnetic powder process is that the error detection and marking is carried out visually by the inspector. This reduces the degree of objectivity of the control. The disadvantages of the method can also include the need to use ultraviolet lighting for error detection.
One of the common disadvantages of the electromagnetic methods mentioned is the impossibility of recognizing the near-surface defects in the products.
Capillary methods for detecting surface defects in metal products are known. The test specimen is wetted with a coloring liquid (wetting agent), washed and its surface dried. Then a layer of white quick-drying coating (substrate) is applied. The wetting agent that has penetrated into the surface defects of the product colors the coating red or otherwise, as a result of which traces of defects on the white background of the surface of the product are clearly visible.
A welding connection test method is known (Konstr. Elem. Meth., 1973, March), which uses an undercoating coating. One side of the welded joint (seam) is coated with lime or chalk mortar and dried, while on the other side of the welded seam, a petroleum-based liquid is applied.
The existing seam cracks stand out clearly on the white background.
Also known is a method for surface defect detection of the products (DE-PS 1 951 947), according to which the indicator penetration composition of a dye is applied to the surface of the test specimen, then removed from the surface of the product and the layer of a development adsorbent dissolved in a quick-drying liquid is applied. After the presence of intense color spots and veins on the developer surface, one judges the existence of defects in the product.
Also known is such a method for surface defect detection of the products (GB-PS 1 326 255), according to which a special one is applied to the surface of the product
applied urgency substance, its excess is removed and the surface of the product is dried. The developer is then applied, which contains a substance which fluoresces under the influence of the ultraviolet rays.
During the interaction between the penetrant and the developer, the latter loses its luminosity under the influence of the ultraviolet rays. Ultimately, dark sections, which testify to the location of the defects, are visible on the background of the fluorescent material.
As can be seen from the treated capillary processes for surface defect detection of the products, they have major disadvantages:
They require additional surface pretreatment of the product (e.g. cleaning and washing),
They have a complex technology of control, which makes it considerably more difficult and in some cases absolutely impossible to create an ongoing control of the products,
Difficulties with fault location detection occur. which depends on the experience and the subjective characteristics of the examiner, his qualification,
They require descaling when checking rolled products,
Additional error display devices must be used to determine the fault location on large products,
The control of the products is poor.
It is the purpose of the present invention to overcome the drawbacks mentioned above.
The invention has for its object to provide a method for the detection of surface and near-surface defects of a rolled product which, with an appropriate choice of an indicator coating, can ensure an effective defect check of the product without its surface pretreatment.
This object is achieved in that, in a method for detecting surface and near-surface defects of a rolled product, which includes the application of an indicator coating containing a background and contrast-forming substance to the product, according to the invention a temperature-sensitive substance which changes its color at a certain transition temperature modified, is used as a contrast-forming substance, the indicator coating being applied at a temperature of the product which is low relative to the transition temperature, and then the product is subjected to high-frequency heating to a temperature which is sufficient to form a temperature gradient in which a thermochemical Conversion of the contrasting material of the cover with a change in color.
A means for performing the method is characterized in claim 5. The present method allows: - to check rolled products with any profile, - to recognize defects on scaled products as well as on products whose surface has been cleaned with an emery wheel, milling cutter, flame burner or plasma arc, - to detect surface defects that are more than 0.2 mm deep, - to detect defects close to the surface of about 2 mm, - to check the rolled products at a movement speed of 0.4 to 1 m / s, to automatically mark the location of the defect on the surface of the product, which eliminates the need to use fault indicators , - to get an idea of the type of error because the image of the error corresponds to its shape.
One of the essential distinguishing features of the method according to the invention from the known is the high-frequency heating of the product. There is a density concentration of the eddy currents at the points where irregularities in the material of the product have been found (defects). As a result, the flaws heat up much more, which leads to local overheating of the surface of the product at the flaws. The temperature gradient between the defective and defect-free sections of the surface is sufficient for the contrast-forming substance of the indicator coating ayf to undergo a thermal transformation in the defective sections of the product by changing its color and remaining unchanged on the defect-free sections.
The heating time of the product or the speed of movement of the product relative to the inductor are preferably selected such that the inductor coating on the defective sections of the surface provides a high-contrast image of the defects and does not change its color on the defect-free sections or changes them to an extremely small extent.
As the background-forming substances of the indicator coating, it is expedient to use substances which have a light color and do not change them when heated over a wide temperature interval, e.g. aqueous calcium hydroxide solution, aqueous chalk solution and the like. m.
As contrast-forming substances of the indicator coating, it is expedient to use substances which undergo thermochemical conversion when they are heated to 200 to 300 C and change their color, e.g. aqueous potato starch solution.
The indicator coating can be formed on the product by successively applying the background and contrast-forming substance to the product in any way - with the aid of a brush, roller or paint spraying machine. In this case, a wide range of temperature sensitive fabrics can be used as a contrasting fabric.
Before the high-frequency heating of the product, it is advisable to let the indicator coating dry at a temperature which does not exceed the temperature of the thermochemical transformation of the contrast-forming substance of the coating. After control operations, the coating is then sufficiently preserved, which makes it possible to keep the information about the location of the defects for a longer period of time and to use them immediately to remove the defective sections of the surface of the product.
According to a preferred variant of the invention, the indicator coating is formed by applying a colloidal suspension to the product.
This allows the number of operations for forming the indicator coating to be reduced and simplified. In this case, however, a limited amount of temperature-sensitive substances can be used as the contrast-forming substance.
An aqueous calcium hydroxide solution and an aqueous solution of soluble potato starch with the following mixing ratio (in g / l): calcium hydroxide 30 to 160 soluble potato starch 5 to 20 can be used as the colloidal suspension.
The colloidal suspension makes it possible to obtain a permanent coating on the surface of the product with a sufficient high-contrast image of the defects, which is retained over a longer period of time.
In the proposed colloidal suspension for forming the indicator coating, the calcium hydroxide is the background-forming substance because it does not change its properties and color over a wide temperature range.
The soluble potato starch forms the contrast-forming substance in the suspension in question. When the surface of the product is heated above 250 to 300 C, it is thermally transformed and changes its color.
The lower limit of the calcium hydroxide content in the suspension in question is given by the possibility of covering the surface of the rolled product with the suspension without the formation of flow marks.
With a lower calcium hydroxide content compared to the limit value mentioned, the possibility of covering the surface of the product with it decreases, which causes a decrease in the contrast between the faulty and faultless sections of the surface to such a degree that the possibility of fault detection greatly decreases , entails.
The upper limit of the calcium hydroxide content in the suspension in question is a limit beyond which the possibility of covering the surface of the product when the suspension is applied to it does not increase without the formation of flow marks and consequently also no increase in the contrast of the image of the defective sections on the substrate which results in error-free sections.
The lower limit of the starch content in the colloidal suspension sets a limit for the clear detection of the defective sections on the subsurface of the error-free sections with a minimum content of calcium hydroxide in the suspension in question.
The upper limit of the starch content in the colloidal suspension sets a limit beyond which the image contrast of the faulty sections on the background of the faultless sections does not increase.
The background and contrast-forming material as well as the colloidal suspension can be applied to the product in any way - with the help of a brush, roller or paint spray gun.
Further advantages of the present invention are explained in more detail below with the aid of a detailed exemplary embodiment and the attached drawing, which shows a device for realizing the method according to the invention.
The stick 1 to be tested is located on a roller table 2, which makes it possible to regulate the stick speed from 0.3 to 1 m / s. In the direction of movement of the stick 1, which is denoted by an arrow, spray devices 3 and 4 for applying the underground or. Contrast-forming material of the indicator coating on the stick 1 arranged consecutively. Behind the spraying devices 3, 4, nozzles 5 and 6 for supplying warm air to the surface of the stick 1 for predrying the background or contrast-forming substance of the indicator coating are accommodated in the direction of movement of the stick 1 above its surface.
Further in the direction of movement of the stick 1, an inductor 7 is arranged over its surface. The inductor 7 is electrically connected to a high-frequency generator 8.
To simplify the graphical representation, the figure shows a variant of the device for detecting surface and near-surface defects on a boundary surface of the stick 1. However, carrying out the simultaneous control of all four boundary surfaces of the stick 1, including upright edges, is no obstacle . In this case, the number of spray devices 3, 4 and nozzles 5, 6 must be increased up to the number of boundary surfaces of the stick 1 to be tested, and the inductor 7 must cover the entire surface of the stick 1.
The expediency of the choice of the variant of the control of a boundary surface of the rolled product or all of its boundary surfaces at the same time depends both on the type and the intended use and on the method for organizing the repair (cleaning) of the defective sections of the surface of the rolled product.
With a device similar to that shown in the figure, surface and near-surface defects in metal production can be recognized with any profile, such as rails, supports, pipes and rolled sheet.
When the colloidal suspension is used to form the indicator coating, the surface inspection device contains a spraying device 4 for applying the suspension and a nozzle 6 for drying it.
The components of the indicator cover are prepared before the facility begins. An aqueous calcium hydroxide solution with a density of 1.12 to 1.15 gm.sup.3 can be used as the background-forming substance of the indicator coating and an aqueous potato starch solution with a 10% concentration as the contrast-forming substance. The solutions are prepared by mixing the components mentioned with water.
If a colloidal suspension is used to form the indicator coating, it is prepared as follows: the required amount of soluble potato starch is taken and water is poured over it. The resulting solution is mixed and heated to boiling. The aqueous calcium hydroxide solution is then added to the solution. Water with the following mixing ratio (in g / l) is also added to form the suspension: soluble potato starch 5 to 20 calcium hydroxide 30 to 160
The stick 1, the surface of which has to be checked, is placed on the roller table 2. The surface of the billet 1 can be pickled, cleaned with an emery wheel, milling cutter, flame burner or plasma torch or be ignited immediately after hot rolling.
Then the roller table 2 is switched on and the stick 1 is started to be moved in the direction of the arrow at a speed of 0.3 to 1 m / s. When the front section of the stick 1 approaches the spray gun 3, it is switched on simultaneously with the nozzle 5. In this way, the background-forming material is applied to the stick 1 and pre-dried with a warm air jet.
When the front section of the stick 1 approaches the spray gun 4, the latter is also switched on simultaneously with the nozzle 6 and the contrast-forming material is applied to the stick 1 and also pre-dried with the warm air jet. The dry air temperature must be lower than that of the thermochemical conversion of the contrast-forming substance.
The consumption of background, contrast-forming material or colloidal suspension is within 0.2 to 0.5 I / m2 surface of the rolled product.
Furthermore, the stick with the applied indicator coating is guided under the inductor 7 of the high-frequency generator 8. The inductor 7 excites eddy currents in the surface layer of the stick 1, the density of which varies on the surface of the stick 1. The density of the eddy currents is higher on the faulty sections of the surface of the billet, which is why these sections have local overheating. The temperature gradient between the faulty and remaining sections of the surface of the stick 1 is sufficient for the contrast-forming substance of the indicator coating to undergo thermochemical conversion on the faulty sections and to change its color and remain unchanged on the faultless sections.
The colored traces 9 formed on the white surface of the indicator coating indicate the location of the defects of the stick 1 near the surface and near the surface.
The following can be used as the contrast-forming substance of the indicator coating: - colloidal aqueous solutions of organic compounds (starch, soap, agar-agar, etc.) in a concentration of 0.5% by weight up to the saturated solution, - colloidal solutions of organosilicon compounds (resins), - aqueous solutions of macromolecular organic compounds (e.g. carbohydrates) in a concentration of 1.0% by weight to the saturated solution, - aqueous solutions of organic compounds, which, when heated to a temperature of 100 to 600 C do not decompose but burn (eg oxalic acid).
In the overall case, the high-frequency heating method is selected as follows.
The shape and constructional mass of the inductor are selected according to the dependencies that are well known in high-frequency heating technology, based on the target dimensions of the product, taking into account its possible surface curvature. An average heating temperature of the surface of the product is specified, which must be approximately 30 to 50 ° C lower than that of the thermochemical conversion of the contrast-forming substance of the indicator coating.
The current frequency of the high-frequency generator is chosen depending on the material of the product: for ferromagnetic materials, the current frequency is chosen lower than for non-magnetic ones. The speed of the product to be tested is selected depending on the required performance of the device for error detection of the products or on the speed of the production flow in which the device is located.
According to the known dimensions of the product, the shape and the masses of the inductor as well as the average heating temperature of the surface of the product to be tested and its speed, the power of the high frequency generator is also selected according to the dependencies which are well known in the art of high frequency heating.
According to the prescribed, selected and determined data (dimensions of the product, its speed, current frequency, power of the high-frequency generator), the design data of the inductor (shape of the inductor, dimensions of the electricity conductor of the inductor, number of turns) are specified in order to achieve the highest efficiency of the high-frequency generator operation.