CN112083062A - 一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，包括以下步骤：1)将阵列涡流探伤仪安装于方棒磁粉检测线入口位置；2)开启阵列涡流探伤仪，对其灵敏度进行校准，并保存仪器参数；3)开启辅助机械及电气装置，让被检测的小方坯进入阵列涡流探伤仪；4)通过多维度贴合机架，使阵列涡流探伤仪上的阵列涡流探头下降，分别覆盖在小方坯的四个角部区域；5)阵列涡流探伤仪进行检测，并将检测信息输出成像图形；6)根据探伤结果，阵列涡流探伤仪进行分选，若小方坯角部具有缺陷，则在缺陷位置上进行喷涂标识。本发明能够满足初轧方坯角部表面缺陷的自动检测，提高方坯角裂表面缺陷检出能力。

Description

一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法

技术领域

本发明涉及初轧方坯自动涡流探伤技术，更具体地说，涉及一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法。

背景技术

钢铁企业的初轧产线设计主要功能是将一炼钢的钢锭轧制为热轧、线材、无缝钢管用的坯料，后经初轧三电改造、大方坯长材配套改造、高合金配套改造等一系列改造。目前主要产品包括厚板、板坯、矩形坯、模具钢、方钢成品材、特钢线棒材用大方坯、线材用方坯、圆钢商品材及管坯等。

现在生产过程中，初轧小方坯四个角部断续出现折叠、裂纹等表面缺陷，以SCM435等钢种为主，其角裂缺陷深度、取向不一，发现难度较高。流向后道线材工序后，在轧制过程中，经过金相分析验证，线材盘条极易出现结疤等缺陷(如图1所示)，严重影响线材收得率及生产效率。

目前初轧小方坯工艺流程主要为：电炉大方坯→初轧厂轧制小方坯→空冷→取样尺寸检查→抛丸→超声波探伤→磁粉探伤→砂轮修磨→表面检查→标记入库。

初轧小方坯质量检验虽然配备了超声波、磁粉及表面检查工序，但由于角裂缺陷出现在方坯角部位置，检出能力均较低，原因如下：

1)对于超声波探伤而言，一般主要用于检测芯部缺陷，方坯近表面存在约10mm检测盲区，加之超声波探伤对于覆盖型折叠缺陷不敏感，因此角部缺陷基本无法检出；

2)对于磁粉探伤而言，磁粉探伤时，方坯通过输送辊道菱形进入检测工位，方坯上下两个角部因视角问题，该位置缺陷存在漏检风险；

3)对于表面检查而言，下表面两个角部同样不易观察，检出可靠性差。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，能够满足初轧方坯角部表面缺陷的自动检测，提高方坯角裂表面缺陷检出能力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，包括以下步骤：

1)将阵列涡流探伤仪安装于方棒磁粉检测线入口位置；

2)开启阵列涡流探伤仪，对其灵敏度进行校准，并保存仪器参数；

3)开启辅助机械及电气装置，让被检测的小方坯进入阵列涡流探伤仪；

4)通过多维度贴合机架，使阵列涡流探伤仪上的阵列涡流探头下降，分别覆盖在小方坯的四个角部区域；

5)阵列涡流探伤仪进行检测，并将检测信息输出成像图形；

6)根据探伤结果，阵列涡流探伤仪进行分选，若小方坯角部具有缺陷，则在缺陷位置上进行喷涂标识。

所述阵列涡流探头中均包含几个或几十个线圈。

所述阵列涡流探头根据线圈组合与排布，具有差分型检测线圈和绝对型检测线圈。

所述阵列涡流探头检测小方坯四个角部的外凸曲面，覆盖外凸曲面区域50mm。

所述阵列涡流探伤仪上涡流阵列仪表的前端连接时分复用器，实现阵列涡流探头的驱动。

所述涡流阵列仪表内含三路时分复用调解通道，每路时分复用调解通道驱动四点阵列涡流探头，共可驱动十二点阵列涡流探头。

所述多维度贴合机架由两级贴合机械装置实现，第一级用于远距离接近，实现贴合动作以及方棒跳动所引起的大范围距离变，由气缸实现；第二级，用于适应棒材表面的轧制/氧化皮等波浪起伏，由多维探头机械实现。

所述辅助机械及电气装置，包括三组对穿试光电开关感应小方坯来料，用于触发编码轮、探头架机械装置的气缸下压阵列涡流探头，以及喷涂标识。

所述编码轮具有两组，均由聚氨酯被动轮和增量编码器组成，实现一毫米一脉冲。

所述辅助机械及电气装置，还包括一路实时报警、两路延迟喷标/表面吹扫输出。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，能解决长期困扰初轧小方坯角部表面缺陷检出可靠性差的问题，有利于线材产线冷镦钢等产品成材率的提高，为上工序质量改进提供依据。

附图说明

图1是现有线材盘条表面出现结疤的金相特征图片；

图2是本发明方坯角部表面缺陷检测方法的流程图；

图3是本发明方坯角部表面缺陷检测方法阵列涡流探伤仪的工作原理图；

图4是本发明方坯角部表面缺陷检测方法阵列涡流探头的工作原理图；

图5是本发明方坯角部表面缺陷检测方法阵列涡流探头绝对型的示意图；

图6是本发明方坯角部表面缺陷检测方法阵列涡流探头差分型的示意图；

图7是本发明方坯角部表面缺陷检测方法涡流阵列仪表的示意图；

图8是本发明方坯角部表面缺陷检测方法阵列涡流探头在小方坯上检测位置的示意图

图9是本发明方坯角部表面缺陷检测方法涡流检测工作原理图；

图10是本发明方坯角部表面缺陷检测方法涡流检测工作原理曲线图；

图11至图14是本发明方坯角部表面缺陷检测方法实施例一的输出成像图形。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图2所示，本发明所提供的一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，包括以下步骤：

1)将阵列涡流探伤仪安装于方棒磁粉检测线入口位置，避免磁悬液引起的污垢积累以及磁粉检测交直流磁化引起的剩磁干扰，使阵列涡流探伤仪安装不影响原辊道正常功能；

2)开启阵列涡流探伤仪，采用小方坯探伤样棒对应等级的人工缺陷，对其灵敏度进行校准，并保存仪器参数；

3)开启辅助机械及电气装置，让被检测的小方坯进入阵列涡流探伤仪；

4)通过多维度贴合机架，使阵列涡流探伤仪上的阵列涡流探头下降，分别覆盖在小方坯的四个角部区域；

5)阵列涡流探伤仪进行检测，并将检测信息输出成像图形，以图形方式显示，以色彩/宽度显示信号幅度的变化剧烈程度，方便人工直观的显示与观察实际表面缺损形态。提供幅度评判报警输出，提示操作人员以及喷标；

6)根据探伤结果，阵列涡流探伤仪进行分选，若小方坯角部具有缺陷，则在缺陷位置上进行喷涂标识。

如图3、图4所示，阵列涡流探头是由多个独立工作的线圈构成，这些线圈按照特殊的方式排布。且激励(又称发射)与检测(又称接收)线圈之间形成两种方向相互垂直的电磁场传递方式。线圈的这种排布方式，有利于发现取向不同的线型缺陷。

为提高检测效率。阵列涡流探头中包含有几个或几十个线圈，不论是激励线圈，还是检测线圈，相互之间距离都非常近，保证各个激励线圈的激励磁场之间、检测线圈的感应磁场之间不相互干扰，是阵列涡流技术的关键。

涡流阵列探头的工作过程如下:相对于A组线圈来说,B组线圈为激励线圈,由于电磁感应定律,线圈B1产生的磁场在工件中激励产生涡流,涡流所产生的磁场被作为检测线圈的A1和A2所接收,并将检测信号传递到阵列涡流设备中进行处理。同理,线圈B2产生的涡流再生磁场信号被线圈A2和 A3接收,依此类推。以这种方式电磁耦合形成的涡流适于发现位于管材轴线方向上的缺陷。线圈B1作为激励线圈产生的涡流磁场被检测线圈B2接收,而B2作为激励线圈产生的磁场又被检测线圈B3接收,依此类推。以这种方式电磁耦合形成的涡流适于发现管材周向的缺陷。这种阵列线圈排列方式,形成了行列垂直的电磁场传递方向,有利于检测取向不同的线性缺陷。

如图5、图6所示，所述阵列涡流探头根据线圈组合与排布，具有差分型检测线圈和绝对型检测线圈，实现小方坯角部素有缺陷的检测。差分型检测线圈主要针对表面裂纹，例如横向、纵向短裂纹；绝对型检测线圈可对表面凹凸坑洞，长V型开口拉伤等缺陷进行检测，其特点是检测探头与被检工件之间的距离，一旦工件外轮廓变化其主要体现在距离读数变化。针对边缘过渡平缓的表面内凹坑洞、表面缺失、长条型表面凹槽，不同类型的线圈模式分为电场、磁场(正交)的检测。

如图7所示，所述阵列涡流探伤仪上涡流阵列仪表的前端连接时分复用器，实现阵列涡流探头的驱动。所述涡流阵列仪表内含三路时分复用调解通道，每路时分复用调解通道驱动四点阵列涡流探头，共可驱动十二点阵列涡流探头，用以实现激励与检测线圈之间相互垂直的电磁场传递，从而满足不同取向缺陷的检测。

如图8所示，所述阵列涡流探头1以检测小方坯2四个角部的外凸曲面，覆盖外凸曲面区域50mm，共计四组。

较佳的，所述多维度贴合机架由两级贴合机械装置实现，第一级用于远距离接近，实现贴合动作以及方棒跳动所引起的大范围距离变，由气缸实现；第二级，用于适应棒材表面的轧制/氧化皮等波浪起伏，由多维探头机械实现。

较佳的，所述辅助机械及电气装置，包括三组对穿试光电开关感应小方坯来料，用于触发编码轮、探头架机械装置的气缸下压阵列涡流探头，以及喷涂标识。

较佳的，所述编码轮具有两组，均由聚氨酯被动轮和增量编码器组成，实现一毫米一脉冲。

较佳的，所述辅助机械及电气装置，还包括一路实时报警、两路延迟喷标/表面吹扫输出。

涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，它适用于导电材料。当把一块导体置于交变磁场之中，在导体中就有感应电流存在，即产生涡流。由于导体自身各种因素(如电导率、磁导率、形状，尺寸和缺陷等)的变化，会导致涡流的变化，利用这种现象判定导体性质、状态的检测方法。

如图9、图10所示，电涡流检测的工作原理是检测激励线圈磁场和感应涡流磁场之间的交互作用。当敏感线圈通入交流电流时，线圈周围就会产生交变磁场，如果此时将金属导体工件移入此交变磁场中，工件表面就会感应出电涡流，而此电涡流又会产生一个磁场，该磁场的方向与原线圈磁场的方向正好相反，从而减弱了原磁场。

而当工件中有缺陷存在，则工件表面感应出的电涡流就会被扰动破坏，从而反馈回探头的信号也相应发生变化。在最终的平面阻抗图中体现的就是，缺陷的相位与工件在空气中的提离信号的相位产生一定相位差，通过观察这个与提离信号有相位差的信号来判断工件表面是否有缺陷存在。

本发明方坯角部表面缺陷检测方法通过阵列涡流探伤仪，实现小方坯四角曲面区域的表面裂纹(闭口纵横型)、凹坑、长V型开口凹槽的检测。 (人工缺陷加工位置均为方棒四角曲面区域)。

实施例一

闭口裂纹类缺陷检测技术指标0.5mm，长20mm；凹坑类缺陷检测技术指标5mm平底孔，深度0.5mm；V型开口凹槽类缺陷检测技术指标1mm深， V型开口角＞60度，长100mm。为了避免头部弯曲以及头部有毛刺，初试阶段方棒的两端盲区各500mm。阵列涡流探头覆盖方棒的4个圆弧角，每个圆弧曲面区域由一组涡磁阵列探头覆盖，表面周向覆盖长度为50mm。

现场取一段142mm方坯，四个角部分别加工10mm×1mm×0.2mm(长×宽×深)、10mm×1mm×0.4mm、10mm×1mm×0.6mm、10mm×1mm×0.8mm四个刻槽，并使用阵列涡流检测进行探伤，检验效果如下：

如图11所示，10mm×1mm×0.2mm检测情况，缺陷A赋值＝8.86V,信噪比＝8.52。

如图12所示，10mm×1mm×0.4mm检测情况，缺陷B赋值＝21.7V,信噪比＝20.87。

如图13所示，10mm×1mm×0.6mm检测情况，缺陷C赋值＝40.9V,信噪比＝39.33。

如图14所示，10mm×1mm×0.8mm检测情况，缺陷D赋值＝47.15V,信噪比＝45.34。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将阵列涡流探伤仪安装于方棒磁粉检测线入口位置；

2)开启阵列涡流探伤仪，对其灵敏度进行校准，并保存仪器参数；

3)开启辅助机械及电气装置，让被检测的小方坯进入阵列涡流探伤仪；

4)通过多维度贴合机架，使阵列涡流探伤仪上的阵列涡流探头下降，分别覆盖在小方坯的四个角部区域；

5)阵列涡流探伤仪进行检测，并将检测信息输出成像图形；

6)根据探伤结果，阵列涡流探伤仪进行分选，若小方坯角部具有缺陷，则在缺陷位置上进行喷涂标识。

2.如权利要求1所述的一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，其特征在于：所述阵列涡流探头中均包含几个或几十个线圈。

3.如权利要求2所述的一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，其特征在于：所述阵列涡流探头根据线圈组合与排布，具有差分型检测线圈和绝对型检测线圈。

4.如权利要求3所述的一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，其特征在于：所述阵列涡流探头检测小方坯四个角部的外凸曲面，覆盖外凸曲面区域50mm。

5.如权利要求1所述的一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，其特征在于：所述阵列涡流探伤仪上涡流阵列仪表的前端连接时分复用器，实现阵列涡流探头的驱动。

6.如权利要求5所述的一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，其特征在于：所述涡流阵列仪表内含三路时分复用调解通道，每路时分复用调解通道驱动四点阵列涡流探头，共可驱动十二点阵列涡流探头。

7.如权利要求1所述的一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，其特征在于：所述多维度贴合机架由两级贴合机械装置实现，第一级用于远距离接近，实现贴合动作以及方棒跳动所引起的大范围距离变，由气缸实现；第二级，用于适应棒材表面的轧制/氧化皮等波浪起伏，由多维探头机械实现。

8.如权利要求1所述的一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，其特征在于：所述辅助机械及电气装置，包括三组对穿试光电开关感应小方坯来料，用于触发编码轮、探头架机械装置的气缸下压阵列涡流探头，以及喷涂标识。

9.如权利要求8所述的一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，其特征在于：所述编码轮具有两组，均由聚氨酯被动轮和增量编码器组成，实现一毫米一脉冲。

10.如权利要求8所述的一种基于涡流探伤的方坯角部表面缺陷检测方法，其特征在于：所述辅助机械及电气装置，还包括一路实时报警、两路延迟喷标/表面吹扫输出。

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