CN104807884A - 一种钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法，从钢锭的一端到另一端每隔S距离进行探伤，可操作性强，通过结合实际探伤情况进行研究，将对钢锭的探伤情况分为“0-4”五个等级，从而更加全面、准确、直观的对钢锭内部的缺陷进行分类，这都为缺陷的分级管理最终判定提供了有利的判定依据。可获得缺陷对应的探伤等级，进而获得缺陷的级别和形状特征。这为钢锭的质量评定，锻造的工艺卡设计和产品的力学性能评定等提供了准确的预测依据，也为后续的锻造过程，如何消除万能锻造工艺卡，提供了有效的质量保证。钢锭作为锻造的原材料，一些缺陷在铸态状被准确的检测出，有助于锻造工艺的合理选择，有利于充分打碎铸态状晶粒，确保锻件无任何缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法。
背景技术
钢锭是众多钢材中的一种，但由于现代使用的钢材品种，都是由钢锭轧制或锻造而成的，因此在钢铁产业飞速发展的今天，对钢锭质量的追求一直是大型钢铁企业追求的目标。在钢锭的生产过程中，钢锭质量检测是最重要的一个环节。企业只有及时准确对产品进行质量检测，才能够根据具体生产情况正确的调整生产策略。可以看出有效的钢锭的质量检测能保证其生产效率和产品质量，同时也是企业获得经济效益的有力保障。
钢锭是由精炼钢水凝固而成的。钢锭的成形一般分为连铸、模铸和电渣重熔三种方式。连铸法是通过结晶器使铸件成形并迅速凝固结晶，再由拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的坯料。模铸法就是把在炼钢炉中或炉外精炼得到的合格钢水，经过盛钢桶等浇注设备，注入到一定形状和尺寸的钢锭模中，再凝固成钢锭。电渣重熔法是将电极棒(自耗电极)作为原料，在重熔过程中电极棒被通过电流的渣池加热并逐渐熔化掉，形成金属熔滴。然后金属熔滴从电极棒顶部脱落，穿过渣池进入金属熔池。由于水冷结晶器的冷却作用，液态金属逐渐凝固形成铸锭。
近年来，随着冶金、石化、航天、造船等工业发展，锻件的需求量在不断增加，因此对钢锭的质量要求和数量需求也相应提高。由于钢锭质量直接影响到后面的加工过程甚至成品质量，所以对钢锭表面和内部质量的检验很重要。通常对钢锭进行化学成分检验、表面质量检验、超声波探伤、磁粉探伤及低倍检验等检验手段，以保证钢锭的内在质量。
超声波探伤在制造行业中已广泛运用对金属构件进行内部缺陷的无损检测，原理主要是通过其反射波位置、强度、声程、波形特征等来对金属内部缺陷进行判定，从定量角度来说，超声波探伤可以快捷和准确地判定金属内部缺陷的位置与当量大小，但从定性角度来说，金属内部不同的缺陷可能会得到同样的波形特征。在对钢锭的超声波探伤检测中，如何准确地对其内部缺陷进行定性描述，这是锻造行业对钢锭质量判定及锻造前通过改进工艺来提高锻造质量的关键所在。
因此，需要一种钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中超声波扫描对于钢锭缺陷的判断不够准确、形象、直观的缺点，提供一种简单方便的钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法。
为实现上述发明目的，本发明钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法可采用如下技术方案：
一种钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法，从钢锭的一端到另一端每隔S距离进行探伤：
当超声波探伤的波形为草状波且草状波的波高逐渐减低，缺陷为整体晶粒粗大，缺陷的探伤等级为0；
当超声波探伤的波形包括一个最高峰，最高峰两侧的波形逐渐降低，缺陷为中心疏松缺陷，缺陷的探伤等级为1；
当超声波探伤的波形包括一个最高峰和一个尖脉冲，最高峰两侧的波形逐渐降低，缺陷为中心疏松缺陷；尖脉冲位于始波和底波的中心位置，缺陷为中心缩孔缺陷；而且从从钢锭的一端到另一端进行探伤，出现中心疏松缺陷的范围大于出现中心缩孔缺陷的范围，缺陷的探伤等级为2；
当超声波探伤的波形包括一个最高峰和一个尖脉冲，最高峰两侧的波形逐渐降低，缺陷为中心疏松缺陷；尖脉冲位于始波和底波的中心位置，缺陷为中心缩孔缺陷；而且从从钢锭的一端到另一端进行探伤，出现中心疏松缺陷的范围小于出现中心缩孔缺陷的范围，缺陷的探伤等级为3；
当超声波探伤的波形包括一个尖脉冲，尖脉冲位于始波和底波的中心位置，缺陷为中心缩孔缺陷，缺陷的探伤等级为4。
更进一步的，S距离为100mm。
更进一步的，当钢锭为方钢锭时，在互成直角的两个侧面上均布置探头进行探伤。
更进一步的，当钢锭为圆钢锭时，在圆钢锭侧面布置三个探头，相邻探头之间的夹角为45°或120°。
更进一步的，当钢锭为梅花钢锭时，在梅花钢锭相邻的三个侧面上均布置探头进行探伤。
有益效果：本发明的钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法可操作性强，通过结合实际探伤情况进行研究，将对钢锭的探伤情况分为“0-4”五个等级，从而更加全面、准确、直观的对钢锭内部的缺陷进行分类，这都为缺陷的分级管理最终判定提供了有利的判定依据。可获得缺陷对应的探伤等级，进而获得缺陷的级别和形状特征。这为钢锭的质量评定，锻造的工艺卡设计和产品的力学性能评定等提供了准确的预测依据，也为后续的锻造过程，如何消除万能锻造工艺卡，提供了有效的质量保证。钢锭作为锻造的原材料，一些缺陷在铸态状被准确的检测出，有助于锻造工艺的合理选择，有利于充分打碎铸态状晶粒，确保锻件无任何缺陷。
附图说明
图1为方钢锭探伤中探头的分布图；
图2为圆钢锭探伤中探头的分布图；
图3为圆钢锭探伤中探头的分布图；
图4为梅花钢锭探伤中探头的分布图；
图5为探伤等级为0的波形图；
图6为探伤等级为0的钢锭低倍示意图；
图7为探伤等级为1的波形图；
图8为探伤等级为1的钢锭低倍示意图；
图9为探伤等级为2的波形图；
图10为探伤等级为2的钢锭低倍示意图；
图11为探伤等级为3的波形图；
图12为探伤等级为3的钢锭低倍示意图；
图13为探伤等级为4的波形图；
图14为探伤等级为4的钢锭低倍示意图；
图15为实施例1中A位置探伤缺陷分布图；
图16为实施例1中B位置探伤缺陷分布图；
图17为实施例1中C位置探伤缺陷分布图；
图18为实施例2中A位置探伤缺陷分布图；
图19为实施例2中B位置探伤缺陷分布图；
图20为实施例2中C位置探伤缺陷分布图；
图21为实施例3中锻造前钢锭的探伤波形特征；
图22为实施例3中锻造前钢锭的低倍图；
图23为实施例3中锻造前钢锭的低倍图的局部放大图；
图24为实施例3中锻造后锻件的低倍图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
请参阅图1、图2、图3和图4所示，本发明的钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法，采用0°、90°或0°、45°、90°或0°、120°、240°间隔、宽度约100mm的方式对钢锭表面进行打磨，使得表面粗糙度为10μm-30μm或可见50％以上光亮，评定区域为100mm×100mm。从钢锭的一端到另一端每隔100mm进行探伤，探伤灵敏度采用试块DAC法，将底波调到适当高度，再提高ndB(如：18dB)作为探伤灵敏度。利用超声波检测仪对钢锭进行无损检测，通过超声波波形特征得出探伤等级；其中，超声波探伤分级方法将对钢锭的探伤情况分为“0-4”(请分别参阅图5-图14所示)五个等级，从而更加全面、准确、直观的对钢锭内部的缺陷进行分类。建立不同波形特征的缺陷等级，对分析钢锭质量及钢锭形成各过程缺陷的主要来源，起着重要的促进作用。
表1超声波探伤分级表
实施例1对连铸锭进行检测，连铸坯材料为AISI 4130，尺寸为Ф600×6000mm。从一端到另一端每隔100mm进行探伤。采用0°、45°、90°间隔、宽度约100mm的方式对钢锭表面进行打磨，使得表面粗糙度为10μm-30μm，评定区域为100mm×100mm。采用A0、B45、C90的周向角度操作，并以A、B、C作为标识。探伤灵敏度采用试块DAC法，将底波调到适当高度，再提高ndB(如：18dB)作为探伤灵敏度，并且记录探伤的当量结果。缺陷“A”角度的探伤当量从-14到-30dB；“B”角度的探伤当量从-13到-30dB；“C”角度的探伤当量从-14到-23dB。请参阅图15、16和17所示；
实施例2对连铸锭进行检测，连铸坯材料为AISI 4130，尺寸为Ф600×6000mm。从一端到另一端每隔100mm进行探伤。采用0°、120°、240°间隔、宽度约100mm的方式对钢锭表面进行打磨，使得表面粗糙度为10μm-30μm，评定区域为100mm×100mm。采用A0、B120、C240的周向角度操作，并以A、B、C作为标识。探伤灵敏度采用试块DAC法，将底波调到适当高度，再提高ndB(如：18dB)作为探伤灵敏度，并且记录探伤的等级划分。缺陷“A”角度的探伤等级从1到3；“B”角度的探伤等级从2到3；“C”角度的探伤等级从2到3。请参阅图18、19和20所示；
实施例3对连铸锭进行检测，连铸坯材料为AISI 4130，尺寸为Ф600×6000mm。从一端到另一端每隔100mm进行探伤。采用0°、120°、240°间隔、宽度约100mm的方式对钢锭表面进行打磨，使得表面粗糙度为10μm-30μm，评定区域为100mm×100mm。采用A0的周向角度操作，并以“A”作为标识。探伤灵敏度采用试块DAC法，将底波调到适当高度，再提高ndB(如：18dB)作为探伤灵敏度，并且记录探伤的等级划分。缺陷“A”角度的探伤等级从0到4。锯切中心缩孔缺陷的部分并进行低倍检验分析，通过低倍示意图所示分析局部中心有集中孔洞，且有少量分散细小孔洞。对于探伤等级为“4”的缺陷中心缩孔部分，将锻造工艺的锻造比增大到“8”、变形工艺采用“拔长、锻形、修整”进行锻打。锻造完成后对工件进行低倍检验分析。锻造前缺陷被及时的发现，锻造工艺被及时的改进，从而提高了锻造的质量。请参阅图21、22、23和24所示。
Claims (5)
1.一种钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法，其特征在于：从钢锭的一端到另一端每隔S距离进行探伤：
当超声波探伤的波形为草状波且草状波的波高逐渐减低，缺陷为整体晶粒粗大，缺陷的探伤等级为0；
当超声波探伤的波形包括一个最高峰，最高峰两侧的波形逐渐降低，缺陷为中心疏松缺陷，缺陷的探伤等级为1；
当超声波探伤的波形包括一个最高峰和一个尖脉冲，最高峰两侧的波形逐渐降低，缺陷为中心疏松缺陷；尖脉冲位于始波和底波的中心位置，缺陷为中心缩孔缺陷；而且从从钢锭的一端到另一端进行探伤，出现中心疏松缺陷的范围大于出现中心缩孔缺陷的范围，缺陷的探伤等级为2；
当超声波探伤的波形包括一个最高峰和一个尖脉冲，最高峰两侧的波形逐渐降低，缺陷为中心疏松缺陷；尖脉冲位于始波和底波的中心位置，缺陷为中心缩孔缺陷；而且从从钢锭的一端到另一端进行探伤，出现中心疏松缺陷的范围小于出现中心缩孔缺陷的范围，缺陷的探伤等级为3；
当超声波探伤的波形包括一个尖脉冲，尖脉冲位于始波和底波的中心位置，缺陷为中心缩孔缺陷，缺陷的探伤等级为4。
2.如权利要求1的钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法，其特征在于：S距离为100mm。
3.如权利要求1的钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法，其特征在于：当钢锭为方钢锭时，在互成直角的两个侧面上均布置探头进行探伤。
4.如权利要求1的钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法，其特征在于：当钢锭为圆钢锭时，在圆钢锭侧面布置三个探头，相邻探头之间的夹角为45°或120°。
5.如权利要求1的钢锭内部缺陷的超声波探伤分级方法，其特征在于：当钢锭为梅花钢锭时，在梅花钢锭相邻的三个侧面上均布置探头进行探伤。
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