CN104422693B - 冷轧辊表面微小线性缺陷的定性检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷轧辊表面微小线性缺陷的定性检测方法，本方法采用超声表面波和磁粉探伤对冷轧辊表面进行检测；对微小线性缺陷采用金相缺陷定位标尺定位；对缺陷部位采用砂纸粗磨、精磨、抛光并腐蚀，然后将线性缺陷以及线性缺陷周围组织形貌用醋酸纤维纸复制下来，并标记出缺陷，完成缺陷复型片制备；将复型片进行真空喷碳，在显微镜下观察缺陷的显微组织形貌并观察缺陷附近的显微组织变化，记录缺陷形貌以及周围组织形貌特征；根据微小线性缺陷的显微形貌特征以及缺陷周围的显微组织特征，定性判断辊面线性缺陷的性质。本检测方法可对冷轧辊表面微小线性缺陷作出定性判断，方便冷轧辊后续修磨处理，避免冷轧辊上机服役事故，保证板材的冷轧质量。

Description

冷轧辊表面微小线性缺陷的定性检测方法

技术领域

本发明涉及一种冷轧辊表面微小线性缺陷的定性检测方法。

背景技术

锻钢冷轧辊使用后在维修过程中需磨去冷轧辊表面诸如凹坑、辊印等缺陷，同时当冷轧辊在使用中发生粘钢、卡钢等轧钢事故后，因冷轧辊表面热冲击烧伤而形成局部表面显微裂纹；据统计80%冷轧辊带状疲劳剥落是由于表面显微裂纹引起。因此冷轧辊绝不能在有表面裂纹的状态下使用。

冷轧辊表面的微小缺陷一旦未消除干净，上机服役极易造成板材质量降级，冷轧辊剥落、断辊等重大事故。为避免此种情况的发生，现有的检测技术是轧辊磨床均安装有自动涡流探伤装置检测冷轧辊表面的线性缺陷。但对一些修磨后的冷轧辊，辊面会出现一些细小的线性点状缺陷，这些缺陷用肉眼较难发现，用自动涡流探伤装置通常也难以发现，用超声表面波检测和磁粉探伤可以观察到，但无法确定该线性缺陷的性质，对后续的修磨工艺的处理造成一定的难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种冷轧辊表面微小线性缺陷的定性检测方法，利用本检测方法可对冷轧辊表面微小线性缺陷作出定性判断，方便冷轧辊后续的修磨处理，避免冷轧辊上机服役事故，保证板材的冷轧质量。

为解决上述技术问题，本发明冷轧辊表面微小线性缺陷的定性检测方法包括如下步骤：

步骤一、对冷轧辊表面进行超声表面波检测，对经超声表面波检测出的异常部位作磁粉探伤，对磁粉探伤后的微小磁痕显微部位进行宏观观察，观察微小磁痕显微部位的微小线性缺陷的宏观形貌；

步骤二、对0.2-2mm的微小线性缺陷采用金相缺陷定位标尺将磁粉探伤显示的缺陷部位定位；

步骤三、对冷轧辊线性缺陷部位进行现场金相制样，采用砂纸粗磨、精磨、抛光并腐蚀，然后将线性缺陷以及线性缺陷周围组织形貌用醋酸纤维纸复制下来，并在醋酸纤维纸上标记出缺陷，完成缺陷复型片的制备；

步骤四、将带有缺陷标记的复型片进行真空喷碳，然后在显微镜下观察缺陷的显微组织形貌，记录缺陷的长度，并观察缺陷附近的显微组织变化，记录缺陷形貌以及周围组织形貌特征；

步骤五、根据微小线性缺陷的显微形貌特征以及缺陷周围的显微组织特征，定性判断冷轧辊辊面线性缺陷的性质；当微小线性缺陷的宏观形貌在辊面上呈点状且随机分布在辊面，在显微镜下观察显示为连续或断续细条形夹杂性缺陷或显示为拉长的气孔性缺陷，缺陷的走向呈平行于冷轧辊轴向分布或呈两条或多条聚集分布的状态，缺陷长度范围在10～100μm，缺陷周围组织形貌属于正常回火组织，则判断为辊面的微小线性缺陷是辊坯内残存的发纹；当微小线性缺陷的宏观形貌裂纹多为平行于辊面的裂纹，且裂纹扩展呈枝杈型，在显微镜下观察的微观形貌显示裂纹具有沿晶穿晶特征或裂纹的尖端大多为沿晶特点，并裂纹的深度和长度均大于发纹，缺陷周围组织形貌出现回火组织和白亮组织，且白亮组织周围有塑性变形的痕迹或辊面局部有碳化物沿晶界的偏聚，判断为辊面的微小线性缺陷是轧钢事故产生的表面显微裂纹。

由于本发明冷轧辊表面微小线性缺陷的定性检测方法采用了上述技术方案，即本方法采用超声表面波和磁粉探伤对冷轧辊表面进行检测，观察微小线性缺陷的宏观形貌；对0.2-1mm的微小线性缺陷采用金相缺陷定位标尺将磁粉探伤显示的缺陷部位定位；对缺陷部位采用砂纸粗磨、精磨、抛光并腐蚀，然后将线性缺陷以及线性缺陷周围组织形貌用醋酸纤维纸复制下来，并在醋酸纤维纸上标记出缺陷，完成缺陷复型片的制备；将带有缺陷标记的复型片进行真空喷碳，然后在显微镜下观察缺陷的显微组织形貌，记录缺陷的长度，并观察缺陷附近的显微组织变化，记录缺陷形貌以及周围组织形貌特征；根据微小线性缺陷的显微形貌特征以及缺陷周围的显微组织特征，从而定性判断冷轧辊辊面线性缺陷的性质。本检测方法可对冷轧辊表面微小线性缺陷作出定性判断，方便冷轧辊后续的修磨处理，避免冷轧辊上机服役事故，保证板材的冷轧质量。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为冷轧辊线性缺陷长度的测量示意图；

图2为冷轧辊发纹缺陷以及组织形貌示意图；

图3为冷轧辊裂纹缺陷以及组织形貌示意图。

具体实施方式

本发明冷轧辊表面微小线性缺陷的定性检测方法包括如下步骤：

步骤一、对冷轧辊表面进行超声表面波检测，对经超声表面波检测出的异常部位作磁粉探伤，对磁粉探伤后的微小磁痕显微部位进行宏观观察，观察微小磁痕显微部位的微小线性缺陷的宏观形貌；

步骤二、对0.2-2mm的微小线性缺陷采用金相缺陷定位标尺将磁粉探伤显示的缺陷部位定位；

步骤三、对冷轧辊线性缺陷部位进行现场金相制样，采用砂纸粗磨、精磨、抛光并腐蚀，然后将线性缺陷以及线性缺陷周围组织形貌用醋酸纤维纸复制下来，并在醋酸纤维纸上标记出缺陷，完成缺陷复型片的制备；

步骤四、将带有缺陷标记的复型片进行真空喷碳，然后在显微镜下观察缺陷的显微组织形貌，记录缺陷的长度，并观察缺陷附近的显微组织变化，记录缺陷形貌以及周围组织形貌特征；

步骤五、根据微小线性缺陷的显微形貌特征以及缺陷周围的显微组织特征，定性判断冷轧辊辊面线性缺陷的性质；当微小线性缺陷的宏观形貌在辊面上呈点状且随机分布在辊面，在显微镜下观察显示为连续或断续细条形夹杂性缺陷或显示为拉长的气孔性缺陷，缺陷的走向呈平行于冷轧辊轴向分布或呈两条或多条聚集分布的状态，缺陷长度范围在10～100μm，缺陷周围组织形貌属于正常回火组织，则判断为辊面的微小线性缺陷是辊坯内残存的发纹；当微小线性缺陷的宏观形貌裂纹多为平行于辊面的裂纹，且裂纹扩展呈枝杈型，在显微镜下观察的微观形貌显示裂纹具有沿晶穿晶特征或裂纹的尖端大多为沿晶特点，并裂纹的深度和长度均大于发纹，缺陷周围组织形貌出现回火组织和白亮组织，且白亮组织周围有塑性变形的痕迹或辊面局部有碳化物沿晶界的偏聚，判断为辊面的微小线性缺陷是轧钢事故产生的表面显微裂纹。

冷轧辊辊坯内残存发纹的形成原因为：在辊坯的原料锭的铸造过程中，钢水中存在的非金属夹杂物和气孔保留在钢锭内，这些夹杂物和气孔缺陷在钢锭锻造成形过程中随着金属的变形而拉伸延长，从而形成微小线性缺陷，称其为发纹；绝大多数发纹是由非金属夹杂物(如硫化物或氧化物)或气孔构成的，并因变形机理发纹随着纤维走向而可能弯曲。由于发纹不是因轧钢事故而产生的，其周围属于正常回火组织，通过金相试验可以证实该点，因此发纹缺陷周围辊面残余应力状态不会有明显异常。

冷轧辊辊面因轧钢事故产生的表面显微裂纹的形成原因为：在轧钢过程中由于轧材跑偏、甩尾、叠轧等而发生的卡钢、粘钢、缠辊及打滑等轧制事故难以完全避免，这将导致冷轧辊辊身局部受到强烈热冲击作用，因冷轧辊表面热冲击烧伤而局部表层发生重复淬火，其辊面下一定深度组织被高温回火，使辊面局部残余应力状态发生变化，在随后的冷却过程中因热应力和组织应力而形成局部表面裂纹。冷轧辊在使用过程中因受到挤压，打滑，摩擦发热，造成辊面局部出现回火组织和白亮组织，当冷轧辊表面受到较大的轧制力和摩擦力时，辊面局部的晶界碳化物发生脱落，形成不连续的微小线性缺陷，微小线性缺陷发展形成裂纹。

通常发纹缺陷不会诱发辊面的带状剥落事故，鉴于发纹的分布具有随机性，即一处的发纹磨去后，在另一处又可能出现，因此在轧材板面质量允许的前提下，对此类细小缺陷可予以接受，毋需无休止地修磨而无谓地增大辊耗和磨床工时。而对于冷轧辊辊面因轧钢事故产生的表面显微裂纹则需进行修磨后，在无超声表面波异常和磁痕显示时方可上机服役。

如有一根冷轧辊,在下线磨削过程中，磨床上安装的自动涡流探伤装置显示某个部位有异常信号，经超声表面波检测和磁粉探伤检测，能清晰分辨出为线性缺陷，如图1所示，采用金相缺陷定位标尺1测量，该磁痕显示的线性缺陷2测量长度大约为1mm左右。为了能对该线性缺陷进行定性分析，判断该缺陷是因原始的非金属夹杂物和气孔保留在钢锭形成，还是因轧钢过程中轧辊表面局部粘钢或打滑产生的表面微裂纹。采用本方法对缺陷部位进行宏观观察、显微组织检验，并对缺陷的显微组织形貌以及缺陷附近的组织形貌变化进行观察、分析、判定。经本方法检验，该缺陷为断续状夹杂性的线性缺陷，在显微镜下测量缺陷2的长度为 817μm，小于1mm，且缺陷周围的组织无异常，其缺陷2以及组织形貌如图2所示，为冷轧辊的正常组织，组织为马氏体＋颗粒状碳化物＋残余奥氏体，判断为该磁痕显示的缺陷为发纹缺陷。

又如某冷轧辊材质为Cr：5％锻钢，使用至直径456.50mm,经超声表面波检测，发现距非编号侧200mm左右有一定高度的表面波回波显示，该部位经磁粉检测，磁痕显示约1mm。经对磁痕显示部位采用本方法对缺陷部位进行宏观观察、显微组织检验，其缺陷3以及组织形貌如图3所示。。对缺陷的显微组织形貌以及缺陷附近的组织形貌变化进行观察、分析、判定，并对微小线性缺陷进行判定，磁痕显示部位是因为轧制中裂纹由组织中偏聚的块状液析碳化物处萌生并扩展的，建议修磨，该部位经修磨至直径454.465mm，在相同部位仍有磁痕显示，再通过本方法进行相关的检测，发现偏聚的碳化物尺寸变小，裂纹长短也明显变小，通过对线性缺陷的定性检测判断，建议对该冷轧辊再进行修磨，直至无超声表面波异常和磁痕显示后才可上机使用。

本方法能直观的反映出冷轧辊辊面微小线性缺陷的微观组织形貌，并根据缺陷的形貌以及组织形貌特征，对冷轧辊辊面微小线性缺陷的成因进行准确的定性分析判断；能够实现在非破坏性取样的前提下，实现对冷轧辊辊表面微小缺陷定性检测判定；是对超声表面波检测辊面线性缺陷，对不同的反射特性判断辊面裂纹和细小发纹缺陷检测方法的补充，使冷轧辊辊面微小线性缺陷的检测、评定、处置方法更加完整、可靠。

Claims (1)

1.一种冷轧辊表面微小线性缺陷的定性检测方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、对冷轧辊表面进行超声表面波检测，对经超声表面波检测出的异常部位作磁粉探伤，对磁粉探伤后的微小磁痕显微部位进行宏观观察，观察微小磁痕显微部位的微小线性缺陷的宏观形貌；

步骤二、对0.2-2mm的微小线性缺陷采用金相缺陷定位标尺将磁粉探伤显示的缺陷部位定位；

步骤三、对冷轧辊线性缺陷部位进行现场金相制样，采用砂纸粗磨、精磨、抛光并腐蚀，然后将线性缺陷以及线性缺陷周围组织形貌用醋酸纤维纸复制下来，并在醋酸纤维纸上标记出缺陷，完成缺陷复型片的制备；

步骤四、将带有缺陷标记的复型片进行真空喷碳，然后在显微镜下观察缺陷的显微组织形貌，记录缺陷的长度，并观察缺陷附近的显微组织变化，记录缺陷形貌以及周围组织形貌特征；

步骤五、根据微小线性缺陷的显微形貌特征以及缺陷周围的显微组织特征，定性判断冷轧辊辊面线性缺陷的性质；当微小线性缺陷的宏观形貌在辊面上呈点状且随机分布在辊面，在显微镜下观察显示为连续或断续细条形夹杂性缺陷或显示为拉长的气孔性缺陷，缺陷的走向呈平行于冷轧辊轴向分布或呈多条聚集分布的状态，缺陷长度范围在10～100μm，缺陷周围组织形貌属于正常回火组织，则判断为辊面的微小线性缺陷是辊坯内残存的发纹；当微小线性缺陷的宏观形貌裂纹多为平行于辊面的裂纹，且裂纹扩展呈枝杈型，在显微镜下观察的微观形貌显示裂纹具有沿晶穿晶特征或裂纹的尖端大多为沿晶特点，并裂纹的深度和长度均大于发纹，缺陷周围组织形貌出现回火组织和白亮组织，且白亮组织周围有塑性变形的痕迹或辊面局部有碳化物沿晶界的偏聚，判断为辊面的微小线性缺陷是轧钢事故产生的表面显微裂纹。