CN114280145A - 一种钢锭的超声检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢锭的超声检测方法，包括：表面清洁和打磨，当钢锭表面检测部位为机械加工平整时，在被检验工件表面上进行检验，并以此扫查到整个检测面，探头每次移动要有重叠，其重叠范围至少应为换能器垂直于扫查方向尺寸的10%，对垂直的两个面进行超声波实施检测；当钢锭表面检测部位为打磨平整时，采用0°、90°或0°、45°、90°或0°、120°、240°间隔、宽度约100 mm的方式对钢锭表面进行打磨；质量等级：钢锭心部缺陷分级方法为“0‑4”五个等级，0级材料为致密性最好、4级材料为致密性最差；钢锭偏析缺陷分级方法为三个等级，A级材料为致密性最好、C级材料为致密性最差。本发明为钢锭产品缺陷的分级管理最终判定提供了有利的依据。

Description

一种钢锭的超声检测方法

技术领域

本发明涉及一种钢锭的超声检测方法，属于无损检测的技术领域。

背景技术

我国正努力使锻件产品质量（一般指内部的缺陷数量、分布、种类、大小信息）趋向于更加纯净及稳定，并在不影响质量的前提下需要使用成本更低的钢锭。然而目前世界上能有效地检测钢锭质量的无损检测方法很少。钢锭的表面粗糙度会对检测结果产生影响，探伤的结果不能很好的指导材料的利用率，所以要研究一种能适用于钢锭探伤，更为准确的探伤低频技术。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种钢锭的超声检测方法，其具体技术方案如下：

一种钢锭的超声检测方法，包括以下步骤：

步骤1：表面清洁和打磨：钢锭表面检测部位机械加工或打磨平整，使其符合表面粗糙度要求，

步骤2：检验：

2.1当钢锭表面检测部位为机械加工平整时，在被检验工件表面上进行检验，并以此扫查到整个检测面，探头每次移动要有重叠，其重叠范围至少应为换能器（压电晶体）垂直于扫查方向尺寸的10%，对垂直的两个面进行超声波实施检测；

2.2当钢锭表面检测部位为打磨平整时，采用0°、90°或0°、45°、90°或0°、120°、240°间隔、宽度约100 mm的方式对钢锭表面进行打磨，评定区域为100mm×100mm；

步骤3：质量等级：质量等级以探伤面内100 mm×100 mm评定框所含缺陷面积进行划分，钢锭心部缺陷分级方法为“0-4”五个等级， 0级材料为致密性最好、4级材料为致密性最差；钢锭偏析缺陷分级方法为三个等级，A级材料为致密性最好、C级材料为致密性最差。从钢锭的一端到另一端每隔100 mm进行探伤，将底波调到适当高度，再提高ndB(如：18 dB)作为探伤灵敏度，n取正整数。

进一步的，所述步骤1中表面粗糙度应满足以下要求：

1.1机械加工表面，Ra等于或小于6.3 μm；

1.2 打磨表面，表面打磨粗糙度Ra控制为10 μm至30 μm之间或可见50%以上光亮。

3、根据权利要求2所述的钢锭的超声检测方法，其特征在于：所述步骤2检验过程对探头频率的要求为：

钢锭探测频率主要取决于晶粒尺寸、组织是否均匀，要保证足够的穿透力和更好的分辨力，探头频率采用0.5 MHz－2.5 MHz，当钢锭晶粒较均匀或厚度较薄，采用较高频率以便提高分辨率，

当钢锭厚度为100 mm－400 mm时，探头频率采用1.25 MHz -2.5 MHz，当钢锭厚度为400 mm以上厚度时，探头频率采用0.5 MHz－1.25 MHz；

探测频率初选后进行测试，如果钢锭探伤第一次底面回波高度达80%满刻度高时，此频率即可选用；

只要探伤灵敏度足够，即达到参考灵敏度，原则上尽量选择高频率的探头。

进一步的，所述步骤2检验过程对探头尺寸的要求为：探头面积具有最大有效区域650 mm²，最小尺寸20 mm，最大尺寸30 mm。

进一步的，所述步骤3中八个等级的缺陷的探伤波形，以及检验过程中波形变化依次为：

3.0：等级为“0”缺陷的探伤，呈指数下降的探伤波形的特征为：成降低草状特征，反射波波峰清晰，伤波模糊不清晰，波与波之间难于分辨，移动探头时伤波跳动迅速；

3.1：等级为“1”缺陷的探伤，中心宝塔状的探伤波形的特征为：反射波波峰不断地上升，至塔顶又不断地下降，宝塔两边波峰近似对称；

3.2：等级为“2”缺陷的探伤，中心疏松状和少量缩孔状的探伤波形的特征为：中心区域多个尖脉冲，树林状特征，反射波波峰清晰，并伴有缩孔峰；

3.3：等级为“3”缺陷的探伤，中心缩孔状和少量疏松状的探伤波形的特征为：中心区域波底宽大，成束状，在主伤波附近常伴有小伤波，并伴有树林状特征的多个尖脉冲；

3.4：等级为“4”缺陷的探伤，中心缩孔状的探伤波形的特征为伤波反射强烈，波底宽大，成束状，在主伤波附近常伴有小伤波，对底波影响严重，常使底波消失；

3.5：等级为“A”缺陷的探伤，锭型偏析分布在钢锭横截面的大约1/3或1/4的位置，超声波探伤锭型偏析为A类；

3.6：等级为“B”缺陷的探伤，锭型偏析分布在钢锭横截面的大约2/3或3/4的位置，超声波探伤锭型偏析为B类；

3.7：等级为“C”缺陷的探伤，锭型偏析分布在钢锭横截面的大约1/4和3/4位置同时出现，或1/3和2/3位置同时出现，超声波探伤锭型偏析通常为C类。

本发明的有益效果是：

本发明通过研究将钢锭的质量等级分为八个级别，从而更加全面、准确、直观的对钢锭内部的缺陷进行分类，为钢锭产品缺陷的分级管理最终判定提供了有利的依据。钢锭超声波探伤窄波低频技术的研究可解决锻件的原材料探伤质量问题。这对改进和提高超声波无损检测低频技术具有很大的促进作用，为锻件的生产提供了可以接纳的改进措施，有利于锻件产品质量控制。

附图说明

图1是本发明的钢锭的锭型偏析的实物图，

其中，（a）圆锭钢锭的锭型偏析的实物图，

（b）为方锭的锭型偏析的实物图，

图2是本发明的锭型偏析超声波探伤图，

其中，（a）为A类偏析，

（b）为B类偏析，

（c）为C类偏析。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

一种钢锭的超声检测方法，包括以下步骤：

步骤1：表面清洁和打磨：钢锭表面检测部位机械加工或打磨平整，使其符合表面粗糙度要求，

当为机械加工表面，Ra等于或小于6.3 μm；

当为打磨表面，表面打磨粗糙度Ra控制为10 μm至30 μm之间或可见50%以上光亮。

步骤2：检验：检验过程对探头频率和尺寸的要求为：

钢锭探测频率主要取决于晶粒尺寸、组织是否均匀，要保证足够的穿透力和更好的分辨力，探头频率采用0.5 MHz－2.5 MHz，当钢锭晶粒较均匀或厚度较薄，采用较高频率以便提高分辨率，

当钢锭厚度为100 mm－400 mm时，探头频率采用1.25 MHz -2.5 MHz，当钢锭厚度为400 mm以上厚度时，探头频率采用0.5 MHz－1.25 MHz；

探测频率初选后进行测试，如果钢锭探伤第一次底面回波高度达80%满刻度高时，此频率即可选用；

只要探伤灵敏度足够，即达到参考灵敏度，原则上尽量选择高频率的探头。

探头面积具有最大有效区域650 mm²，最小尺寸20 mm，最大尺寸30 mm。

2.1当钢锭表面检测部位为机械加工平整时，在被检验工件表面上进行检验，并以此扫查到整个检测面，探头每次移动要有重叠，其重叠范围至少应为换能器（压电晶体）垂直于扫查方向尺寸的10%，对垂直的两个面进行超声波实施检测；

2.2当钢锭表面检测部位为打磨平整时，采用0°、90°或0°、45°、90°或0°、120°、240°间隔、宽度约100 mm的方式对钢锭表面进行打磨，评定区域为100mm×100mm；

步骤3：质量等级：质量等级以探伤面内100 mm×100 mm评定框所含缺陷面积进行划分，钢锭心部缺陷分级方法为“0-4”五个等级， 0级材料为致密性最好、4级材料为致密性最差；钢锭偏析缺陷分级方法为三个等级，A级材料为致密性最好、C级材料为致密性最差。从钢锭的一端到另一端每隔100 mm进行探伤，将底波调到适当高度，再提高ndB(如：18 dB)作为探伤灵敏度，n取正整数。

八个等级的缺陷的探伤波形，以及检验过程中波形变化依次为：

3.0：等级为“0”缺陷的探伤，呈指数下降的探伤波形的特征为：成降低草状特征，反射波波峰清晰，伤波模糊不清晰，波与波之间难于分辨，移动探头时伤波跳动迅速；

3.1：等级为“1”缺陷的探伤，中心宝塔状的探伤波形的特征为：反射波波峰不断地上升，至塔顶又不断地下降，宝塔两边波峰近似对称；

3.2：等级为“2”缺陷的探伤，中心疏松状和少量缩孔状的探伤波形的特征为：中心区域多个尖脉冲，树林状特征，反射波波峰清晰，并伴有缩孔峰；

3.3：等级为“3”缺陷的探伤，中心缩孔状和少量疏松状的探伤波形的特征为：中心区域波底宽大，成束状，在主伤波附近常伴有小伤波，并伴有树林状特征的多个尖脉冲；

3.4：等级为“4”缺陷的探伤，中心缩孔状的探伤波形的特征为伤波反射强烈，波底宽大，成束状，在主伤波附近常伴有小伤波，对底波影响严重，常使底波消失；

3.5：等级为“A”缺陷的探伤，锭型偏析分布在钢锭横截面的大约1/3或1/4的位置，超声波探伤锭型偏析为A类，参见图2（a）；

3.6：等级为“B”缺陷的探伤，锭型偏析分布在钢锭横截面的大约2/3或3/4的位置，超声波探伤锭型偏析为B类，参见图2（b）；

3.7：等级为“C”缺陷的探伤，锭型偏析分布在钢锭横截面的大约1/4和3/4位置同时出现，或1/3和2/3位置同时出现，超声波探伤锭型偏析通常为C类，参见图2（c）。

锭型偏析偏析通常是由于原材料带来的，分布在钢锭横截面的大约1/3或1/4的位置，超声波探伤锭型偏析通常分为A类（如仅1/4位置出现）、B类（如仅3/4位置出现）和C类（如1/4和3/4位置同时出现）锭型偏析，具体如图2（a）、2（b）、2（c）对应所示。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种钢锭的超声检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：表面清洁和打磨：钢锭表面检测部位机械加工或打磨平整，使其符合表面粗糙度要求，

步骤2：检验：

2.1当钢锭表面检测部位为机械加工平整时，在被检验工件表面上进行检验，并以此扫查到整个检测面，探头每次移动要有重叠，其重叠范围至少应为换能器垂直于扫查方向尺寸的10%，对垂直的两个面进行超声波实施检测；

2.2当钢锭表面检测部位为打磨平整时，采用0°、90°或0°、45°、90°或0°、120°、240°间隔、宽度约100 mm的方式对钢锭表面进行打磨，评定区域为100mm×100mm；

步骤3：质量等级：质量等级以探伤面内100 mm×100 mm评定框所含缺陷面积进行划分，钢锭心部缺陷分级方法为五个等级，钢锭偏析缺陷分级方法为三个等级，评定质量等级时，评定框应置于缺陷程度最严重的部位，钢锭心部缺陷分级为0级材料为致密性最好、4级材料为致密性最差；钢锭偏析缺陷分级为A级材料为致密性最好、C级材料为致密性最差，从钢锭的一端到另一端每隔100 mm进行探伤，将底波调到适当高度，再提高ndB作为探伤灵敏度，n取正整数。

2.根据权利要求1所述的钢锭的超声检测方法，其特征在于：所述步骤1中表面粗糙度应满足以下要求：

1.1机械加工表面，Ra等于或小于6.3 μm；

1.2 打磨表面，表面打磨粗糙度Ra控制为10 μm至30 μm之间或可见50%以上光亮。

3.根据权利要求2所述的钢锭的超声检测方法，其特征在于：所述步骤2检验过程对探头频率的要求为：

钢锭探测频率主要取决于晶粒尺寸、组织是否均匀，要保证足够的穿透力和更好的分辨力，探头频率采用0.5 MHz－2.5 MHz，当钢锭晶粒较均匀或厚度较薄，采用较高频率以便提高分辨率，

当钢锭厚度为100 mm－400 mm时，探头频率采用1.25 MHz -2.5 MHz，当钢锭厚度为400 mm以上厚度时，探头频率采用0.5 MHz－1.25 MHz；

探测频率初选后进行测试，如果钢锭探伤第一次底面回波高度达80%满刻度高时，此频率即可选用；

只要探伤灵敏度足够，即达到参考灵敏度，原则上尽量选择高频率的探头。

4.根据权利要求1所述的钢锭的超声检测方法，其特征在于：所述步骤2检验过程对探头尺寸的要求为：探头面积具有最大有效区域650 mm²，最小尺寸20 mm，最大尺寸30 mm。

5.根据权利要求1所述的钢锭的超声检测方法，其特征在于：所述步骤3中八个等级的缺陷的探伤波形，以及检验过程中波形变化依次为：

3.0：等级为“0”缺陷的探伤，呈指数下降的探伤波形的特征为：成降低草状特征，反射波波峰清晰，伤波模糊不清晰，波与波之间难于分辨，移动探头时伤波跳动迅速；

3.1：等级为“1”缺陷的探伤，中心宝塔状的探伤波形的特征为：反射波波峰不断地上升，至塔顶又不断地下降，宝塔两边波峰近似对称；

3.2：等级为“2”缺陷的探伤，中心疏松状和少量缩孔状的探伤波形的特征为：中心区域多个尖脉冲，树林状特征，反射波波峰清晰，并伴有缩孔峰；

3.3：等级为“3”缺陷的探伤，中心缩孔状和少量疏松状的探伤波形的特征为：中心区域波底宽大，成束状，在主伤波附近常伴有小伤波，并伴有树林状特征的多个尖脉冲；

3.4：等级为“4”缺陷的探伤，中心缩孔状的探伤波形的特征为伤波反射强烈，波底宽大，成束状，在主伤波附近常伴有小伤波，对底波影响严重，常使底波消失；

3.5：等级为“A”缺陷的探伤，锭型偏析分布在钢锭横截面的大约1/3或1/4的位置，超声波探伤锭型偏析为A类；

3.6：等级为“B”缺陷的探伤，锭型偏析分布在钢锭横截面的大约2/3或3/4的位置，超声波探伤锭型偏析为B类；

3.7：等级为“C”缺陷的探伤，锭型偏析分布在钢锭横截面的大约1/4和3/4位置同时出现，或1/3和2/3位置同时出现，超声波探伤锭型偏析通常为C类。

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