NO165694B - Fremgangsmaate for detektering og registrering av defekterunder overflaten paa varme metallurgiske halvfabrikata. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for detektering og registrering for reparasjon av feil under overflaten i et varmt halvferdig jern- eller stålprodukt ved å føre produktet forbi en oksygenmatet fakkel for å høvle produktoverflaten.

Metallurgiske halvfabrikata som plater, blokker og barrer i for eksempel stål, slik de oppnås fra en satsvis eller kontinuerlig støping, overføres vanligvis til flate produkter ved varmvalsing.

I et permanent forsøk på å økonomisere med energien og å redusere produksjonsomkostningene søker metallurgen å trekke maksimal fordel av halvfabrikatets varme slik den kommer fra støpingen for å gjennomføre denne valsing.

Imidlertid kan disse halvfabrikata nær overflaten oppvise synlige og usynlige defekter som sprekker, revner, falser eller annet som kan følge med de valsede produktene eller sogar forsterke seg og medføre at produktet må kasseres, for ikke å snakke om en eventuell skade på valsens overflate.

Det er derfor det er ansett nødvendig før man starter valsingen, å undersøke disse halvfabrikata for å vite om de kan valses direkte eller om de må behandles på forhånd for å redusere eller reparere de defekter som er til stede, eller sogar om kvaliteten på dette punkt er så dårlig at halvfabrikatet må resirkuleres.

Hittil har denne undersøkelsen for detektering av feil på grunn av den prosess som har vært benyttet og det materiell som har vært benyttet, nødvendiggjort en foregående avkjøling av halvfabrikatet, noe som har virket mot metallurgens forsøk på å økonomisere med energien.

Dette er grunnen til at det har vært gjort forsøk av de metallurgiske bedrifter, både i Europa, De Forente Stater og

Japan, på a finne en metode i stand til samtidig å detektere defekter i varm tilstand, og å reparere disse, og som eventuelt kan innføres i driftskjeden med støping og valsing for å oppnå en helt og holdent kontinuerlig prosess.

Da disse halvfabrikata er varme kan fagmannen ikke undersøke dem direkte. Alle studier gjennomført til idag har således vært basert på prinsippet om å opprette på avstand et bilde av feilene som så tjener som rettesnor for en automatisk reparasjon.

For å anvende dette prinsipp er det kjent en hel serie av prosesser, mer eller mindre sofistikerte, som skiller seg både når det gjelder midlene for å oppnå bilde og når det gjelder midlet for registrering av dette bildet og midlene for anvendelse av denne registrering for å gjennomføre en reparering av halvfabrikatene.

Disse prosesser oppviser, bortsett fra det faktum at de nødvendiggjør et langt og vanskelig arbeid, generelt mangler, spesielt når det gjelder detektering av feil. Således er bildet som oppnås ikke en refleksjon av det en observatør hadde kunnet se, men hyppigere en samling av punkter opprettet ut fra fysiske karakteristika som anses å represen-tere halvfabrikatets "sunnhet". På grunn av dette er det praktisk talt umulig for observatøren å skille mellom punkter som reelt tilsvarer halvfabrikatets tilstand og "forvirrende" punkter som skyldes forstørrelser i overføringen av signaler fra disse karakteristika; fagmannens evne til tolkning og bedømmelse er således praktisk talt helt gått tapt. Registreringen av slike bilder og deres anvendelse for repara-tøren kan videre føre til gale halvfabrikata ved valsingen.

Hver av disse prosesser oppviser likeledes spesifikke mangler. For eksempel observerer man, alt efter den benyttede detekteringsmetode, at: infrarødt kamera og TV gir forstyrrede bilder på grunn av nærvær av smørepulver i støpeformene, oksydasjonsfeil, overflateirregulariteter på grunn av støpeformenes oscillasjon, noe som gjør analysen vanskelig.

Videre gir slike systemer ingen indikasjon på feilens dybde, fjernsynet og Foucoultstrømmene tillater å visualisere

feil i dybden, men kun med liten lengde (1-5 mm), elektromagnetiske systemer og ultralydsonorer er følsomme overfor metallurgiske transformasjoner nær Curiepunktet (600-700°C), noe som forstyrrer transmisjon av bølger og fører til parasitteffekter. Videre nødvendiggjør dette en foregående desoksydasjon av overflaten av disse halvfabrikata for å tillate en hensiktsmessig hydraulisk

kobling tranductør-stål,

systemene med forvarming ved induksjon og infrarød detektering gir resultater som er bestemt av feilens vinkel i forhold til måleaksen da feil på tvers eller som oppviser vinkler under 15° i forhold til tverraksen, vanskelig påvises.

Stilt overfor de problemer hver av disse teknikker viser, har man søkt og har også kommet frem til en prosess som anvender relativt enkle detekteringsmidler og som fører til et bilde som reelt og på pålitelig måte reflekterer makrostrukturen til halvfabrikatene og der, ut fra disse, operatøren kan fortsette å spille sin rolle som observatør og tolke feilene slik han har gjort inntil idag ved undersøkelse av kolde halvfabrikata.

Med disse detekteringsmidler har man kombinert registrerings-midler av bildet, noe som tillater reparatøren på effektiv måte å gripe inn kun der overflaten til halvfabrikatene effektivt er defekt.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte av innledningsvis nevnte art og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at høvlingen gjennomføres slik at metalloverflaten smeltes og så fjernes for å eksponere det underliggende metall og at et kamera er til stede for å detektere den visuelle indikasjon på en feil under overflaten og gi denne informasjon på et annet sted for senere reparasjon av den påviste feil under overflaten.

Den nærmestliggende kjente teknikk på dette området represen-teres US-A-2 260 186 som angår detektering av feil under overflaten. I henhold til dette patent blir metalloverflaten oppvarmet og så tillatt avkjøling. De arealer som ligger over defektene oppvarmes til en høyere temperatur og ved avkjøling kommer det dannede oksydsjikt til syne som lokalisert overflatemisfarving.

Det nye ved foreliggende oppfinnelse som beskrevet ovenfor er at det overliggende metallet fjernes, det vil si smeltes og blåses bort, et trekk som ikke fremgår av den kjente teknikk.

På grunn av oksygenets kinetisk virkning blir det smeltede metall progressivt påvirket slik at metallet lokalt fjernes. Denne fjerning er en virkning av eksponeringsvarigheten til flammeoverflaten, dybden av badet, for en gitt brenner avhengig av forskyvningshastigheten. Generelt bringer man seg mellom betingelser som gir en baddybde, det vil si en tykkelse av smeltet metall på 1-2 mm.

Når flammen under forskyvningen av halvfabrikatets overflate nærmer seg en defekt på overflaten, blir tilførselen av varme på grunn av oksydasjonen av jern for stor på dette sted på grunn av diskontinuiteten i den metalliske masse, noe som fremtvinger en lokal overoppheting av metallet. Denne overoppheting gir seg utslag i en hvit flekk som skiller seg fra bunnen av badet med gul farve.

Man kan således ved å observere de hvite flekker ha en meget nøyaktig indikasjon på nærværet av feil på overflaten av halvfabrikatet. Videre, når overhetingen og som følge derav flekken forblir, kan man, selv om det er diskontinuitet, ved å følge flekkens form innhente opplysninger om feilens dimensjoner og dens orientering i forholdet til flamme-retningen. Videre vil, idet man arbeider med konstant hastighet for brennerforskyvningen, og således har en konstant baddybde, hvis feilen er dypere enn dybden av fjernet metall, flekken forbli og således gi en indikasjon på feilens dybde.

Hvis det dreier seg om feil som ikke kommer til uttrykk på overflaten av produktet slik som inklusjoner eller lignende, blir denne type feil frilagt efter at metallet er fjernet i det øyeblikket diskontinuiteten når overflaten og likeledes gir seg utslag ved opptreden av hvite flekker. Man har således ved denne innretning et middel som ikke bare tillater påvisning av feil men også bestemmelse av deres art og dimensjoner på overflaten og i dybden.

Mesteparten av de kjente flammer kan anvendes for detekte-. ring, uansett om de er runde eller har andre former.

Kun enkle tilpasninger er nødvendig i visse tilfeller.

For å oppnå gode undersøkelsesresultater sørger man generelt for på halvfabrikatet å ha treff soner for flammen med en overflate på ca. 300-500 mm<2> idet brenneraksen er skrådd i forhold til overflaten som skal undersøkes under en vinkel mellom 5 og 15°.

Når det gjelder forskyvningshastigheten for brenneren er den fortrinnsvis mellom 15 og 30 m/min.

Man kan likeledes variere oksygenmengden for å oppnå den ønskede baddybde.

På grunn av anvendelse av fremgangsmåten på et varmt halvfabrikat der den termiske stråling er vesentlig, er det ikke mulig for operatøren å manipulere flammen på under-søkelsesstedet. Det er derfor man generelt anbringer den på en bærer plassert over halvfabrikatet og man styrer den på avstand. Forskyvningen av treffpunktet for flammen i forhold til overflaten som skal undersøkes kan oppnås ved å forskyve bæreren eller ved å holde bæreren fast mens halvfabrikatet føres forbi flammen. Denne sistnevnte fremgangsmåte kan anvendes for halvfabrikater som er kuttet til på forhånd og anbragt på en rullebane den er spesielt tilpasset behandling av halvfabrikata som er oppnådd ved kontinuerlig støping.

Da halvfabrikatene kan ha størrelser på flere meter og da størrelsen av flammetreffpunktet høyst er 5-6 cm, kan man tenke seg at det er nødvendig å øke antallet flammer eller sikre en systematisk sveiping av overflaten som skal undersøkes med en enkel flamme for å oppnå en korrekt deteksjon. Dette spiller ingen rolle fordi statiske studier har vist at på den ene side tilstanden av inklusjoner avhenger av støpebetingelsene, at på den annen side sprekker og feil som munner på overflaten skyldes sammensetningen av det støpte halvfabrikat, enten dekarburiseringsbetingelsene, eller gjenoppretting av halvfabrikatet under støpingen, eller videre mekaniske fastholdingsmidler; alt faktorer som virker på symmetrisk måte. Som et resultat er det generelt tilstrekkelig for et halvfabrikat med relativt liten størrelse å benytte en enkelt flamme og for større halvfabrikata å anbringe maksimalt tre flammer der to anbringes nær kantene og den tredje på midtdistanse mellom disse.

Under forskyvningen av halvfabrikatet beskriver således treffpunktet eller treffpunktene for flammen eller flammene parallelle veier i langsgående retning på halvfabrikatet og dette blir således undersøkt enhetlig langs det langsgående bånd. Denne begrensede undersøkelse tillater ved ekstra-polering å fastslå med sikkerhet sunnhetstilstandene til hele produktets overflate. Således er det når halvfabrikatets kvalitet krever det, nødvendig å multiplisere antall undersøkte bånd. Dette er lett gjennomført ved at man kan forskyve flammen med en hastighet 10-20 ganger mer enn fremføringshastigheten til halvfabrikatet.

Av de samme symmetrigrunner begrenser undersøkelsen av halvfabrikatet seg generelt til den ene flate av produktet, nemlig den øvre, eller indre når det dreier seg om kontinuerlig støping.

Videre kan i tillegg til forskyvningen av en eller flere flammer ved flytting av bæreren eller halvfabrikatet, flammen være skrådd forskjellig i forhold til overflaten som undersøkes under en vinkel der man tar hensyn til tolkningen av feilen. Flammen gies likeledes en tverrgående feie-bevegelse i retning av sin forskyvning for å kunne bestemme størrelsen av de defekte soner.

Denne feiing som kan oppnås på en hvilken som helst kjent måte med styring på avstand, skjer ikke bare i en retning loddrett på forskyvningsretningen for bæreren eller halvfabrikatet, men i en skrådd retning for å unngå utslynging av smeltet metall mot bærerstøttene.

Denne feiing kan skje på kontinuerlig måte ved alternativ forskyvning av flammen fra en side til en annen over bredden eller i sekvenser; hver sekvens er separert i perioder der flammen beskriver en parallell med halvfabrikatets akse, på denne måte oppnår man en følge av langstrakte bånd og skråbevegelser som tillater en bedre undersøkelse av halvfabrikatet.

Midlene ifølge oppfinnelsen består likeledes av en fast-holdelse av bildet av overflaten som gis av flammen eller flammene samt overføring av dette.

Man har sett at direkte observasjon på detekteringsstedet for semifabrikatene er umulig på grunn av termisk stråling derfra. Det er således nødvendig å overføre feilbildet til et annet sted.

For dette benytter man et videokamera av egnet type som generelt er festet til flammebæreren og der objektivet er sentrert på flammetreffpunktet. Dette kamera overfører bilder som oppfanges mot en skjerm slik at operatøren kan følge oppdukking av hvite flekker like lett som om han skulle hatt halvfabrikatet direkte under sine øyne.

Denne oppfangingsart og videre transmittering er i det vesentlige kjent. Det som imidlertid er av interesse ifølge oppfinnelsen er muligheten for operatøren til kontinuerlig å gjennomføre sin analyse av art og dimensjon, samt dybde av feilene og så ta de nødvendige forholdsregler for å bøte på skaden med perfekt kjennskap til denne.

Således dreier det seg her ikke om parasittbilder eller mer eller mindre fiktive eller upålitelige bilder av halvfabrikatene slik de har vært avgitt av de kjente innretninger, men reelle bilder der enhver deformasjon på grunn av detek-teringssystemet i seg selv er utelukket.

Da bildene er flyktige fordi de kommer som funksjon av flammeposisjonen, er det nødvendig å memorere den. Til dette formål opprefter observatøren i forholdet til skjermen et kart som representerer posisjonen av den undersøkte overflate og på hvilken han registrerer feilene som detekteres og derav samtidig presiserer deres posisjon, deres dimensjon samt deres art og dybde, noe som kan materialiseres ved hjelp av konvensjonelle tegn eller forskjellige farver.

Registreringen kan skje manuelt eller helst ved kjente hensiktsmessige informasjonsmidler.

Dette kart gis så til en reparatør som innfører det i hukommelsen til en automatisk mekanisert anordning og repareringen av halvfabrikatet gjennomføres mere effektivt enn ved de kjente teknikker der reparasjonen skjer visuelt ved markeringer av områdene der det skal skje.

Oppfinnelsen omfatter således enkle midler for detektering og registrering av defekter på varme metallurgiske halvfabrikata og som tillater at man fører disse direkte mot laminering, eller mot reparasjon, eller mot resirkulering, og som samtidig underretter operatøren om støpeanomalier før støpesekvensen er avsluttet. Oppfinnelsen skal illustreres ved hjelp av følgende anvendelseseksempel.

En stålplate med dimensjoner 12 m x 2,1 m x 0,22 m ved en temperatur på 900'C anbringes flatt under en bærer som forskyver seg med en hastighet på 20 m/min. På denne bærer er det festet en brenner slik at treffpunktet har form av en ellipse med en stor akse på 90 mm og en liten akse på 50 mm og en dybde på 3 mm. Flammen forskyves parallelt med platelengden, avvekslende i midten og langs kantene.

Flekkene som opptrer når flammen treffer over hele lengden av halvfabrikatet holdes fast av et videokamera av typen Ultricom. Bildene overføres mot en skjerm 50 m fra detekteringsstedet og tillater en observatør å registrere feil slik som vist i figur 1 og å fastslå et repareringskart vist i figur 2. På figur 1 ser man bildet av platen 1 på hvilken man ser de langsgående treffpunktsbånd for flammen: kant-båndene 2 og 3 og det midtre bånd 4.

På hvert av disse bånd fastslår man soner 4 uten feil, soner 5 med inklusjoner og feil fra støpingen, soner 6 med sprekker på kanten. På figur 2 har man registrert inklusjonsover-flaten 7 som må repareres og overflater 8 og 9 nær kantene der man må fjerne sprekker.

Dette kart benyttes av en reparatør og tillater han å gjennomføre reparasjoner slik at det flate produktet som oppnås ved valsing ikke oppviser noen feil.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for detektering og registrering for reparasjon av feil under overflaten i et varmt halvferdig jern- eller stålprodukt ved å føre produktet forbi en oksygenmatet fakkel for å høvle produktoverflaten, karakterisert ved at høvlingen gjennomføres slik at metalloverflaten smeltes og så fjernes for å eksponere det underliggende metall og at et kamera er til stede for å detektere den visuelle indikasjon på en feil under overflaten og gi denne informasjon på et annet sted for senere reparasjon av den påviste feil under overflaten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fakkelen beveges med en relativ hastighet på mellom 15 og 30 m/min.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at fakkelen har et aktivt område på ca.

300-500 mm<2> overflateareal.

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1, 2 eller 3, karakterisert ved at fakkelaksen er skrådd i en vinkel på mellom 5 og 15" i forhold til overflaten som skal behandles.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at høvlingen gjennomføres i overføringer i en sveipende bevegelse på tvers av bevegelsesretningen for overflaten som skal behandles.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det tildannes et feilkart som mates til en mekanisk automatisk flamme-høvlingsinnretning som så reparerer feilene under overflaten ved flammehøvling.