CN1115214C - 连铸坯表面及近表面裂纹检出方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种连铸坯表面及近表面裂纹检出方法及装置，其主要检测步骤如下：1)在被检测在线连铸坯上施加磁场，使其温度≤600℃的冷却层内磁场达到近饱和状态；2)用涡流探头在上述连铸坯达到磁场近饱和状态的冷却层表面采集由裂纹缺陷导致磁场歧变引起的漏磁场。将磁性检测与涡流检测相结合，偏磁的作用不仅使连铸坯的裂纹处出现磁力线偏移歧变，而且涡流的渗透深度也有所增加，使得涡流探头能够对连铸坯表面和近表面裂纹一次性、经济、高灵敏度地在线检出。

Description

连铸坯表面及近表面裂纹 检出方法及装置

本发明涉及一种连铸坯表面及近表面裂纹检出方法及装置，属于利用涡流测试对连铸坯的裂纹缺陷进行在线测试的方法及其装置。

现有技术中，有关在常温～600℃的磁性区段，对连铸坯裂纹进行检测的方法和装置主要有两种：一种是通过测试漏磁进行检测，另一种是利用涡流进行检测。通过测试漏磁进行检测，从原理上讲，只要磁化方式和磁化结构选择合理，它可以检测表面裂纹和皮下裂纹。但由于连铸坯表面十分粗糙致使“磁粉”到处滞留、无法流动而不能正常显示缺陷，而检测器件(线圈或磁敏二极管)又难以对坎坷不平的工件表面进行正常的扫描，使得此种检测方法难以实施。欧洲专利EP0115735公开了一种《连铸钢板板坯裂纹检测装置》，是利用涡流感测器对温度在300～600℃的连铸坯进行在线检测的装置。它包含两台裂纹探测装置，配置在板坯通道的两侧边。每台装置含有一个垂直感测器，保持在板坯的上表面；同时含有一系列在不同水平面上的水平感测器，保持靠近板坯的侧面。还有两个脱鳞及冷却装置位于板坯通道两侧，上述探测装置的上流。其发明目的是通过结构和机械装配的设计，使得对任何形状和表面粗糙度的板坯，涡流感测器终端始终与其保持一个恒定的极小间隙，以控制感测器的磨损速度，保证感测器在整个连铸寿命周期内可靠工作。该装置机械结构配置合理，完全能够满足其发明目的所提出的控制要求，实现对铸坯表面裂纹的在线检测。但连铸坯裂纹属于热裂纹，里面宽外面窄，有些甚至不露出表面形成皮下裂纹(近表面裂纹)。由于涡流检测具有“趋肤效应”，特别是在600℃以下的铁磁状态下，这种趋肤效应尤为显著，致使该装置对皮下裂纹的检测无能为力。而能否有效地检测出连铸坯的皮下裂纹，对热轧成品的质量有着致关重要的影响，尤其是对于连铸坯热装热送直接轧制技术，能否对连铸坯的皮下裂纹进行有效检测，是关系到该技术能否实施的关键。为此，日本住友金属开发了一套全新火焰清理装置，将连铸坯表面剥掉1.5mm，使皮下裂纹转变成开口裂纹，然后再进行涡流检测。避免了趋肤效应对涡流检测造成的影响，检测效果良好。其所存在的问题是：增加了检测的辅助工序，对所有连铸坯都无一例外地剥掉1.5mm，降低了成材率，造成生产成本的增加。

本发明的目的是通过利用涡流测试磁变量的原理，提供一种连铸坯表面及近表面裂纹检出方法及装置，使连铸坯表面及近表面裂纹可以一次性、经济、高灵敏度地在线检出。

本发明的目的是通过以下技术解决方案实现的。

一种连铸坯表面及近表面裂纹检出方法，利用涡流，其检测步骤如下：

1)在被检测在线连铸坯上施加磁场，使其温度≤600℃的冷却层内磁场达到近饱和状态；

2)用涡流探头在上述连铸坯达到磁场近饱和状态的冷却层表面采集由裂纹缺陷导致磁场歧变引起的漏磁场。

被检测在线连铸坯为红热状态下的铸坯，在施加磁场前对其表面进行水冷，使其形成一温度≤600℃的冷却层。连铸坯涡流检测属于材料的表面检测，通常是检测材料表面至皮下3-5mm范围的裂纹等缺陷，一般把这个区域定为预检测层。通过强制冷却，只使得预检测层冷却至温度≤600℃。冷却层较薄，使其在较小的磁场作用下即可达到磁场近饱和状态，便于经济有效地进行工业实施。

施加于被检测连铸坯的磁场，其磁场磁力线的方向垂直于连铸坯的裂纹所在平面，使得由裂纹缺陷导致的磁场歧变明显，便于涡流探头拾取到漏磁场，有利于检测灵敏度的提高。

根据上述方法设计的连铸坯表面及近表面裂纹检出装置，具有涡流探头，涡流探头的两侧对称安装设置有两个磁极，涡流探头和两个磁极上均安装有使其与被检测连铸坯热隔离的水冷却套。

磁极是由永磁体制成的，在被检测连铸坯的预检测的冷却层较薄的情况下，永磁体磁极无须很大，即可使冷却层磁场达到近饱和状态，而采用永磁体磁极可使装置的结构大为简化。

本发明是在连铸坯的有磁性的温度范围内采用磁性检测与涡流检测相结合的方法对连铸坯表面及近表面裂纹进行复合检测。在涡流探头的两侧加足够强的偏磁，使连铸坯的预检层内磁场达到近饱和状态。由于连铸坯表面及近表面裂纹的存在增加了磁力线的流通阻力，使磁力线偏移，即在缺陷附近到连铸坯表面范围磁力线密度增大，干扰涡流场，使涡流探头拾取到由于连铸坯表面及近表面裂纹存在而引起的磁场歧变，间接地检测到连铸坯表面及近表面裂纹的存在。由于偏磁的作用除在有裂纹处出现磁力线偏移歧变外，涡流的渗透深度也有所增加，从而使连铸坯的检测不仅对表面裂纹而且对皮下裂纹也具有很高的灵敏度，使此种复合检测方法对皮下裂纹的检测效果与对表面裂纹的检测效果相接近。另外由于磁力线偏移歧变和涡流渗透深度增加的双重作用，使得涡流探头只需在连铸坯裂纹表面上方数毫米处掠过，即可拾取到裂纹信号。

本发明与现有技术相比所具有的优点在于：由于采用磁性检测与涡流检测相结合的方法对连铸坯进行复合检测，偏磁的作用不仅造成连铸坯的裂纹处出现磁力线偏移歧变，而且涡流的渗透深度也有所增加，使涡流探头对连铸坯表面和近表面裂纹信号的拾取均具有较高的灵敏度，使得连铸坯表面及近表面裂纹可以一次性、经济、高灵敏度地在线检出，打破了现有技术中无损检测方法对连铸坯皮下裂纹无能为力的现状。涡流探头只需在连铸坯裂纹表面上方数毫米处掠过，即可拾取到裂纹信号，避免了检测装置与连铸坯表面接触造成的磨损，使检测装置具有较高的使用寿命。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细论述。

图1为本发明连铸坯表面及近表面裂纹检出方法的原理图。

图2为本发明连铸坯表面及近表面裂纹检出装置的结构示意图。

本发明连铸坯表面及近表面裂纹检出方法，原理如图1所示，其主要检测步骤如下：

1)被检测在线连铸坯3为红热状态下的铸坯，对其表面进行水冷使其4mm以内的表面至近表面形成温度为300～600℃的冷却层；

2)在经进行表面水冷后的被检测在线连铸坯3上施加磁场，磁场磁力线4的方向垂直于连铸坯3的裂纹6所在平面，使其冷却层磁场达到近饱和状态；

3)用涡流探头1在上述连铸坯3达到磁场近饱和状态的冷却层表面采集由裂纹缺陷6导致磁场歧变引起的漏磁场。

根据上述方法设计的连铸坯表面及近表面裂纹检出装置，如图2所示，主要由涡流探头1、磁极5、磁极水冷却套7和涡流探头水冷却套8组成。涡流探头1具有两个差动连接的涡流线圈，其两侧对称安装设置有两个由永磁体制成磁极5。涡流探头1和两个磁极5上均安装有使其与被检测连铸坯3热隔离的水冷却套8和7。

涡流探头1的信号输出引线1a与信号处理装置的信号输入端相连接。工作时，被检测红热状态在线连铸坯3经对其表面进行水冷，使其4mm以内的表面至近表面形成温度为300～600℃冷却层。将本发明检出装置置于经水冷却的连铸坯3预检测区域的表面附近，两磁极5在连铸坯3该区域的冷却层内施加磁场，并使其达到近饱和状态。当该区域表面或近表面存在裂纹6时，裂纹6增加了磁力线4的流通阻力，使磁力线4偏移歧变，在缺陷附近到铸坯表面范围磁力线密度增大，所产生的漏磁通干扰涡流线圈的涡流场2，涡流探头1即可拾取到由于连铸坯3表面及近表面裂纹6存在而引起的磁场歧变，检测出连铸坯3表面及近表面裂纹6的存在。

本发明连铸坯表面及近表面裂纹检出装置，在结构上只相当于现有技术中的一个感测头，它可以配合现有技术中的各种驱动机构和水冷却装置使用，如可以与欧洲专利EP0115735《连铸钢板板坯裂纹检测装置》中公开的驱动机械结构和脱鳞冷却装置配合使用。

Claims (5)

1.一种连铸坯表面及近表面裂纹检出方法，利用涡流，其特征在于它采用如下检测步骤：

1)在被检测在线连铸坯(3)上施加磁场，使其温度≤600℃的冷却层内磁场达到近饱和状态；

2)用涡流探头(1)在上述连铸坯(3)达到磁场近饱和状态的冷却层表面采集由裂纹缺陷(6)导致磁场歧变引起的漏磁场。

2.根据权利要求1所述的连铸坯表面及近表面裂纹检出方法，其特征在于：所述的被检测在线连铸坯(3)为红热状态下的铸坯，在施加磁场前对其表面进行水冷，使其形成一温度≤600℃的冷却层。

3.根据权利要求1所述的连铸坯表面及近表面裂纹检出方法，其特征在于：所述的施加于被检测连铸坯(3)的磁场，其磁场磁力线(4)的方向垂直于连铸坯(3)的裂纹所在平面。

4.一种根据权利要求1所述的方法设计的连铸坯表面及近表面裂纹检出装置，具有涡流探头，其特征在于：涡流探头(1)的两侧对称安装设置有两个磁极(5)，涡流探头(1)和两个磁极上均安装有使其与被检测连铸坯(3)热隔离的水冷却套(8)和(7)。

5.根据权利要求4所述的连铸坯表面及近表面裂纹检出装置，其特征在于：所述的磁极(5)是由永磁体制成的。

Images