CN111604785A - 一种用表面波检测方法处理热轧支撑辊局部缺陷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用表面波检测方法处理热轧支撑辊局部缺陷的方法，属于轧钢生产工艺技术领域。本发明的技术方案是：局部缺陷处理，将打磨部位磨成圆弧凹形坑；把缺陷周围打磨成圆形或椭圆形，底部平整，过渡区域平缓圆滑的类似盘碟餐具的凹形坑形状，利用圆弧过渡以减少应力集中；利用表面波探头对磨后轧辊凹形坑的表面进行检测。本发明的有益效果是：无损检测，对轧辊没有额外损伤，不用把局部缺陷全部磨除，大幅节约支撑辊的消耗量，同时不增加磨削成本,提高支撑辊的磨削和周转效率。

Description

一种用表面波检测方法处理热轧支撑辊局部缺陷的方法
技术领域
本发明涉及一种用表面波检测方法处理热轧支撑辊局部缺陷的方法，属于轧钢生产工艺技术领域。
背景技术
热轧支撑辊在生产过程中由于冶炼、铸造、锻造工艺影响，凝固后聚集夹杂物、皮下气泡等超标缺陷存在。同时四辊轧机中的支撑辊用于支撑直径小的工作辊挠曲，在机服役周期长、辊身长期与工作辊滚动接触承受极大的压力, 因为使用特性，支撑辊经常会出现局部损伤。常规处理方法是直接进行减小直径的磨削处理，该种方法虽然有效，但是存在磨削时间长、效率低、成本高的问题。
采取局部磨除缺陷的方式，一方面是把缺陷部分磨除，俗称“挖坑”；另一方面是磨除缺陷后的形状要适合进行表面波探伤，利用表面波检测缺陷是否完全去除干净；三是磨除缺陷的表面粗糙度要与辊身其他部位的粗糙度保持一致。
表面波是超声波在介质中传播的一种形式，它只在固体表面传播。当其在沿工件表面传播的过程中遇到裂纹时，表面波在裂纹开口处以表面波形式反射，沿物体表面返回。轧辊表面波检测就是利用表面波的这一特性来检测轧辊表面和近表面裂纹。超声波具有周期短、成本低、设备简单，对人体基本没有损害等优点。
对局部“挖坑”处采用着色渗透未能有效检测缺陷的原因可能有以下几种：
1、对辊面侧面挖坑进行着色渗透，工件非水平面放置时，着色液渗入不理想。
2、如果是闭口裂纹或开口裂纹渗入油污，着色剂渗入困难，无法达到良好显影效果。
发明内容
本发明目的是提供一种用表面波检测方法处理热轧支撑辊局部缺陷的方法，对有缺陷的部位进行局部磨除处理，利用人工超声波检测的表面波检测技术判断局部缺陷是否完全处理干净，该方法是无损检测，对轧辊没有额外损伤，不用把局部缺陷全部磨除，可以避免使用减径的处理方法，大幅节约支撑辊的消耗量，同时不增加磨削成本；操作简单，轧辊的超声波检测人员均可以掌握，不需要特殊的专业培训，只需要仔细阅读操作方法，认真执行操作规定即可；效率高，有效提高了支撑辊的磨削和周转效率，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种用表面波检测方法处理热轧支撑辊局部缺陷的方法，包含以下步骤：（1）位置判断，热轧支撑辊除去边部0--300 mm的位置外，出现局部缺陷可以用该方法处理；（2）局部缺陷处理，热轧支撑辊的辊身出现局部缺陷后，首先把辊身的疲劳层去除干净后，局部仍存在较严重的缺陷，用45角度斜探头确认裂纹深度和裂纹扩展范围；标记好缺陷范围后，对该部位进行打磨，根据裂纹、小块剥落面等缺陷状态，用手持的电动角磨机把缺陷全部磨除，以肉眼看不到该部位缺陷为准，然后再将打磨部位磨成圆弧凹形坑；（3）缺陷周围打磨，磨除缺陷后，把缺陷周围打磨成圆形或椭圆形凹形坑，底部平整，过渡区域平缓圆滑的类似盘碟餐具的形状，与凹形坑接触的辊身其他部位也必须磨形成弧形，表面光洁度达到Ra 1.6um以上标准；（4）超声波表面检测，去除缺陷后磨成圆弧形的凹形坑，采用超声表面波检测；检测时当端面反射波清晰、在检测范围内无其它反射波为合格，当屏幕时间轴（工件端部反射波前）出现反射波时确认为异常波；检测时当端面反射波清晰、在检测范围内有杂波（微热裂缝），或者有较小反射波时，首先考虑表面光洁度是否达标，边缘倒圆角是否不够圆滑，上述问题解决后仍有异常波，可以进行继续磨削处理；确认缺陷磨净方可安全使用。
所述步骤（3）中，缺陷周围凹形坑的深度一般可以为5mm左右为宜，原则上深度不超过10mm，凹形坑的直径一般100-150 mm左右为宜，原则上直径不超过200mm，处理的局部缺陷可以是一处也可以多处。
所述步骤（4）中，包含设定超声波检测灵敏度和表面波探头检测；设定超声波检测灵敏度，在辊身（在没有微热裂缝的轧辊上进行）直角端面的1000mm、500mm距离进行探伤灵敏度校整，调整增益（衰减）使反射回波达到20%，在辊身直角端面的1000mm时增益35dB，500mm时增益32dB，另外探伤前轧辊表面必须经过磨床的精磨，保持辊面清洁，轧辊磨后刮除残存的切削液以及油污等杂物；表面波探头检测，在凹形坑周围刷四条封闭油道，用表面波探头在凹坑边部某一点开始，晶片方向指向凹坑内部，探头扫描速度不大于100mm/s，探头扫描时晶片覆盖率应不小于90% ，检测凹形坑内部和周围是否有缺陷反射波；检测过程中，表面探头需要不断倾斜一定的角度，轧辊表面缺陷的方向与探头的超声波发射方向垂直的时候，缺陷检测灵敏度达到最优，缺陷的方向与探头的超声波发射方向平行时可能会对缺陷造成漏探。
该种方法处理后的热轧支撑辊，在使用中无特殊要求，但是为了保证成品板带的版面质量，尽量避免使用在成品机架。
本发明的有益效果是：对有缺陷的部位进行局部磨除处理，利用人工超声波检测的表面波检测技术判断局部缺陷是否完全处理干净，该方法是无损检测，对轧辊没有额外损伤，不用把局部缺陷全部磨除，可以避免使用减径的处理方法，大幅节约支撑辊的消耗量，同时不增加磨削成本；操作简单，轧辊的超声波检测人员均可以掌握，不需要特殊的专业培训，只需要仔细阅读操作方法，认真执行操作规定即可；效率高，有效提高了支撑辊的磨削和周转效率。
附图说明
图1是本发明的缺陷周围打磨示意图；
图2是本发明的表面波探头检测路线图；
图3是本发明的检测波示意图；
图中：探头1、探头移动方向2、表面超声波发射方向3、异常波4、底波5。
具体实施方式
为了使本发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
一种用表面波检测方法处理热轧支撑辊局部缺陷的方法，包含以下步骤：（1）位置判断，热轧支撑辊除去边部0--300 mm的位置外，出现局部缺陷可以用该方法处理；（2）局部缺陷处理，热轧支撑辊的辊身出现局部缺陷后，首先把辊身的疲劳层去除干净后，局部仍存在较严重的缺陷，用45角度斜探头确认裂纹深度和裂纹扩展范围；标记好缺陷范围后，对该部位进行打磨，根据裂纹、小块剥落面等缺陷状态，用手持的电动角磨机把缺陷全部磨除，以肉眼看不到该部位缺陷为准，然后再将打磨部位磨成圆弧凹形坑；（3）缺陷周围打磨，磨除缺陷后，把缺陷周围打磨成圆形或椭圆形凹形坑，底部平整，过渡区域平缓圆滑的类似盘碟餐具的形状，与凹形坑接触的辊身其他部位也必须磨形成弧形，表面光洁度达到Ra1.6um以上标准；（4）超声波表面检测，去除缺陷后磨成圆弧形的凹形坑，采用超声表面波检测；检测时当端面反射波清晰、在检测范围内无其它反射波为合格，当屏幕时间轴（工件端部反射波前）出现反射波时确认为异常波；检测时当端面反射波清晰、在检测范围内有杂波（微热裂缝），或者有较小反射波时，首先考虑表面光洁度是否达标，边缘倒圆角是否不够圆滑，上述问题解决后仍有异常波，可以进行继续磨削处理；确认缺陷磨净方可安全使用。
所述步骤（3）中，缺陷周围凹形坑的深度一般可以为5mm左右为宜，原则上深度不超过10mm，凹形坑的直径一般100-150 mm左右为宜，原则上直径不超过200mm，处理的局部缺陷可以是一处也可以多处。
所述步骤（4）中，包含设定超声波检测灵敏度和表面波探头检测；设定超声波检测灵敏度，在辊身（在没有微热裂缝的轧辊上进行）直角端面的1000mm、500mm距离进行探伤灵敏度校整，调整增益（衰减）使反射回波达到20%，在辊身直角端面的1000mm时增益35dB，500mm时增益32dB，另外探伤前轧辊表面必须经过磨床的精磨，保持辊面清洁，轧辊磨后刮除残存的切削液以及油污等杂物；表面波探头检测，在凹形坑周围刷四条封闭油道，用表面波探头在凹坑边部某一点开始，晶片方向指向凹坑内部，探头扫描速度不大于100mm/s，探头扫描时晶片覆盖率应不小于90% ，检测凹形坑内部和周围是否有缺陷反射波；检测过程中，表面探头需要不断倾斜一定的角度，轧辊表面缺陷的方向与探头的超声波发射方向垂直的时候，缺陷检测灵敏度达到最优，缺陷的方向与探头的超声波发射方向平行时可能会对缺陷造成漏探。
该种方法处理后的热轧支撑辊，在使用中无特殊要求，但是为了保证成品板带的版面质量，尽量避免使用在成品机架。
热轧支撑辊出现局部缺陷后，首先进行位置判断。距离边部0--300 mm的位置不适合该种方法的处理。因为两侧边部0--300 mm的位置是支撑辊的倒角位置，支撑辊辊身端部的倒角区域在轧钢过程中支撑辊与工作辊接触，支撑辊长期承受交变应力，是应力集中区。
热轧支撑辊的辊身出现局部缺陷后，首先把辊身的疲劳层去除干净。支撑辊按正常磨削量控制磨削后辊身仍存在较严重的缺陷，用45度角斜探头确认裂纹深度和裂纹扩展范围。标记好缺陷范围后，对该部位进行打磨，根据裂纹、小块剥落面等缺陷状态，用手持的电动角磨机把缺陷全部磨除，以肉眼看不到该部位缺陷为准，然后再将打磨部位磨成圆弧凹形坑。凹形坑的深度一般可以为5mm左右为宜，原则上深度不超过10mm。凹形坑的直径一般100-150 mm左右为宜，原则上直径不超过200mm。处理的局部缺陷可以是一处也可以多处。
磨除缺陷后，还要把缺陷周围打磨成圆形或椭圆形凹形坑，底部平整，过渡区域平缓圆滑的类似盘碟餐具的形状，与凹形坑接触的辊身其他部位也必须磨形成弧形，如图1，一是利用圆弧过渡以减少应力集中，二是圆弧过渡的表面光洁度达到Ra 1.6标准，可以保证表面波可以正常工作。
去除缺陷后磨成圆弧形的凹形坑，采用超声表面波检测，确认缺陷磨净方可安全使用。
检测凹形坑的工具
1、主机：符合 ZBY230-84 A型脉冲反射式超声波探伤仪通用条件的超声波探伤仪
2、表面波探头：探头频率：1MHz（90度角斜探头，入射角65°、折射角90°）、
探头晶片尺寸：10×12 ~ 15×15（热轧支撑辊的辊身尺寸较大，可以选用较大的晶片尺寸探头，选用原则为确保探头与被检工件的有效接触）
3、配套探头线。
4、耦合剂：一般为机油
检测条件
1、探伤仪参数设定：
检测范围：0 –1000 mm
声速：3200 mm/s
2、设定超声波检测灵敏度：（在没有微热裂缝的轧辊上进行）。在辊身直角端面的1000mm、500mm距离进行探伤灵敏度校整。调整增益（衰减）使反射回波达到20%，1000mm时增益35dB，500mm时增益32dB。
3、探伤前轧辊表面必须经过磨床的精磨，保持辊面清洁，轧辊磨后刮除残存的切削液以及油污等杂物。
4、该种方法处理后的支撑辊，在使用中无特殊要求，但是为了保证成品板带的版面质量，尽量避免使用在成品机架。
在实际应用中，利用表面波探头对磨后轧辊凹形坑的表面进行检测，如图2。检测时从凹形坑的外接四边形的四个方向进行全覆盖检测，可以有效避免缺陷漏检。在凹形坑周围刷四条封闭油道，用表面波探头在凹坑边部某一点开始，晶片方向指向凹坑内部。探头扫描速度不大于100mm/s，探头扫描时晶片覆盖率应不小于90% ，检测凹坑内部和周围是否有缺陷反射波。凹形坑的形状满足底部平整，过渡区域平缓圆滑，表面光洁度达到Ra 1.6um以上标准，可以保证表面波在凹形坑表面正常传播，检测打磨后的表面是否还有缺陷存在。
为确保检测灵敏度，表面波探头移动的路线上需要涂涮机油等耦合剂，利用耦合剂排除探头与轧辊之间的空气，使探头的有机玻璃斜楔直接与轧辊表面紧密接触，探头发出的超声波可以最大程度的穿透轧辊工件。如果凹坑的底部边缘、以及与辊身过渡的边部没有打磨光滑，凹坑的边缘不圆滑，表面波探伤可探到坑边缘位置两个面交界的棱面有两条很明显的反射异常波，影响缺陷波的判定。此时上机使用可能因为边部应力集中易产生崩边掉块事故。检测过程中，表面探头需要不断倾斜一定的角度（10-15度），轧辊表面缺陷的方向与探头的超声波发射方向垂直的时候，缺陷检测灵敏度达到最优，缺陷的方向与探头的超声波发射方向平行时可能会对缺陷造成漏检。
检测时当端面反射波清晰、在检测范围内无其它反射波为合格。当屏幕时间轴（工件端部反射波前）出现反射波时确认为异常波，如图3。
检测时当端面反射波清晰、在检测范围内有杂波（微热裂缝），或者有较小反射波时，首先考虑表面光洁度是否达标，边缘倒圆角是否不够圆滑，上述问题解决后仍有异常波，可以进行继续磨削处理。
本发明采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明方法操作比较简单、可以广泛应用于热轧支撑辊局部缺陷的处理。
2、该局部处理缺陷的方法，可以避免使用减径的处理方法，大幅节约支撑辊的消耗量，同时不增加磨削成本。
3、该表面波的检测方法是无损检测，对轧辊没有额外损伤。
4、该检测方法操作简单，轧辊的超声波检测人员均可以掌握，不需要特殊的专业培训，只需要仔细阅读操作方法，认真执行操作规定即可。
5、该种处理热轧支撑辊局部缺陷的方法，一方面不用把局部缺陷全部磨除，另一方面检测方法效率高，有效提高了支撑辊的磨削和周转效率。

Claims (4)

1.一种用表面波检测方法处理热轧支撑辊局部缺陷的方法，其特征在于包含以下步骤：（1）位置判断，热轧支撑辊除去边部0--300 mm的位置外，出现局部缺陷进行处理；（2）局部缺陷处理，热轧支撑辊的辊身出现局部缺陷后，首先把辊身的疲劳层去除干净后，局部仍存在较严重的缺陷，用45角度斜探头确认裂纹深度和裂纹扩展范围；标记好缺陷范围后，对该部位进行打磨，根据裂纹、小块剥落面等缺陷状态，用手持的电动角磨机把缺陷全部磨除，以肉眼看不到该部位缺陷为准，然后再将打磨部位磨成圆弧凹形坑；（3）缺陷周围打磨，磨除缺陷后，把缺陷周围打磨成圆形或椭圆形凹形坑，底部平整，过渡区域平缓圆滑的类似盘碟餐具的形状，与凹形坑接触的辊身其他部位也必须磨形成弧形，表面光洁度达到Ra1.6um以上标准；（4）超声波表面检测，去除缺陷后磨成圆弧形的凹形坑，采用超声表面波检测；检测时当端面反射波清晰、在检测范围内无其它反射波为合格，当屏幕时间轴出现反射波时确认为异常波；检测时当端面反射波清晰、在检测范围内有杂波，或者有较小反射波时，首先考虑表面光洁度是否达标，边缘倒圆角是否不够圆滑，上述问题解决后仍有异常波，进行继续磨削处理；确认缺陷磨净后使用。
2.根据权利要求1所述的一种用表面波检测方法处理热轧支撑辊局部缺陷的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，缺陷周围凹形坑的深度为5mm，凹形坑的直径100-150 mm。
3.根据权利要求1所述的一种用表面波检测方法处理热轧支撑辊局部缺陷的方法，其特征在于：所述步骤（4）中，包含设定超声波检测灵敏度和表面波探头检测；设定超声波检测灵敏度，在辊身直角端面的1000mm、500mm距离进行探伤灵敏度校整，调整增益使反射回波达到20%，在辊身直角端面的1000mm时增益35dB，500mm时增益32dB，另外探伤前轧辊表面必须经过磨床的精磨，保持辊面清洁，轧辊磨后刮除残存的切削液以及油污等杂物；表面波探头检测，在凹形坑周围刷四条封闭油道，用表面波探头在凹坑边部某一点开始，晶片方向指向凹坑内部，探头扫描速度不大于100mm/s，探头扫描时晶片覆盖率应不小于90% ，检测凹形坑内部和周围是否有缺陷反射波；检测过程中，轧辊表面缺陷的方向与探头的超声波发射方向垂直的时候，缺陷检测灵敏度达到最优。
4.根据权利要求1所述的一种用表面波检测方法处理热轧支撑辊局部缺陷的方法，其特征在于：处理后的热轧支撑辊，避免使用在成品机架。
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