WO2016071323A1 - Verfahren und vorrichtung zur bildlichen darstellung des makrogefüges eines metallurgischen produktes mittels ultraschall - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur bildlichen darstellung des makrogefüges eines metallurgischen produktes mittels ultraschall Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016071323A1 WO2016071323A1 PCT/EP2015/075559 EP2015075559W WO2016071323A1 WO 2016071323 A1 WO2016071323 A1 WO 2016071323A1 EP 2015075559 W EP2015075559 W EP 2015075559W WO 2016071323 A1 WO2016071323 A1 WO 2016071323A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- product
- macrostructure
- ultrasonic
- specimen
- sample piece
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
- G01N29/0645—Display representation or displayed parameters, e.g. A-, B- or C-Scan
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0654—Imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4445—Classification of defects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/023—Solids
- G01N2291/0234—Metals, e.g. steel
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/10—Number of transducers
- G01N2291/102—Number of transducers one emitter, one receiver
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/26—Scanned objects
- G01N2291/263—Surfaces
- G01N2291/2632—Surfaces flat
Definitions
- the invention is directed to a method for imaging the macrostructure of a cast and / or rolled metallurgical product, in particular a steel or metal strip or sheet or a steel or metal slab, or a sample piece separated therefrom by means of ultrasound.
- the invention is directed to a device for imaging the macrostructure of a cast and / or rolled metallurgical product, in particular a steel or metal strip or sheet or a steel or metal slab or a sample piece separated therefrom.
- a metallurgical product such as a steel strip or metal strip or sheet or a steel or metal slab
- the quality of the result of this procedure is largely determined, for example, by the steel grade of the sample and the etching parameters.
- this object is achieved in that on a first side of the product or specimen ultrasonic waves in the product or specimen emitting transmitter and on this first side of the product or specimen or an opposite second side of the product or A ultrasonic wave sensor signals detecting receiver are coupled and
- an ultrasound method is used for the high-resolution imaging of the microstructure.
- an ultrasonic sensor is focused on a first side of the product or of the sample piece, for example the back or rear wall.
- the (intensity) signals reflected (or transmitted) from the opposite side, for example the front or front wall, are then distributed over the metrological surface, in particular exclusively, and detected
- the ultrasonic wave is focused on the rear wall and the window is set to the return signal.
- the result image shows the size and orientation of the primary structures, such. B. dendrites and globulites. From an ultrasound image obtained in this way, the size of the soft reduction zone, the influence zone of magnetic stirrers, the uniformity of the cooling in a slab produced in the continuous casting process, but also other process parameters can be assessed, the assessment then being used to evaluate and change / optimize the process parameters can be derived.
- the pictorial representation and detection of the macrostructure according to the invention is not concerned with the determination of grain sizes (via backscattering) at a characteristic angle or with a reference body, but with the image of a superordinate microstructure parameter (macrostructure or primary structure), as in casting, continuous casting
- ultrasonic heads which include both the emitting transmitter and the detecting receiver.
- the invention is characterized in another embodiment therefore characterized in that the for the pictorial representation
- the ultrasound emitting emitters and the ultrasonic wave measuring signals detecting the receiver comprehensive ultrasonic probe or ultrasonic sensor is detected by measurement.
- the method according to the invention is furthermore also characterized in that a quality assessment of the product produced is carried out on the basis of the pictorial representation obtained.
- the product is a metallurgical cast product which is continuously cast, for example, in a continuous casting plant
- this makes it possible to carry out a particularly high-quality evaluation of the internal quality of continuously cast casting products, which are based on the regulations developed in connection with the findings of the macroetching, without, however, having to accept at least the disadvantages of a macro-etching test method.
- a particularly expedient application of the method according to the invention consists in separating a sample from the product produced by casting and / or rolling and then subjecting it to the ultrasound process for producing the image representation of the macrostructure.
- the invention therefore further provides that a sample piece is separated from the metallurgical product and the coupling of the sample piece to an ultrasonic probe or ultrasonic sensor and the coupling of the ultrasound by means of a water bath, in which the sample piece is inserted.
- a particularly advantageous coupling of the ultrasound into the sample piece can be achieved.
- other types of coupling of the ultrasound e.g. electromagnetically or with laser,
- the invention provides a pictorial representation of each macrostructure also generated inline or online during the manufacturing process, d. H. especially during the casting process to produce a steel or metal slab.
- the method is carried out inline during the production process of the metallurgical product by means of a contactless ultrasonic sensor or a plurality of contactless ultrasonic sensors.
- FIGS. 1 and 2 Exemplary pictorial representations, which were obtained with the method according to the invention and the device according to the invention, can be seen from FIGS. 1 and 2.
- FIG. 1 a shows an ultrasonic image of a slab transverse sample obtained by the method according to the invention, which was separated from the slab edge of a slab continuously cast by the continuous casting process.
- Fig. 1 a is in the upper part of the uncooled slab edge 1 outgoing directional growth front 2 of the dendrites to recognize.
- a finer structure or a finer microstructure of the sample can be seen.
- the macroscopic microstructure, the primary structure and thus the macrostructure is shown in this ultrasound image (FIG. 1 a) at least as well as on an etched sample, as can be seen from comparison figure 1 b showing such an etched sample surface.
- FIG. 2 shows a received ultrasound image in a merely schematic representation with the marking of different regions which can be identified in the case of an ultrasound image of a transverse sample of a pre-block.
- Page 7 2 underlying ultrasound image can be in the middle of a range of a globolitic solidification 3 identify.
- an equally fine solidification microstructure 3 ' can also be found on all four billet sides not too far away from the respective associated surface side of the transverse sample of the billet. These outer regions correspond to the zone of action of the magnetic stirrer or magnetic stirrer during the casting process. Based on the size and extent of the individual microstructure zones, the casting models on which the production process is based can be optimized for the particular steel grade investigated.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Bei einem Verfahren zur bildlichen Darstellung des Makrogefüges eines gegossenen und/oder gewalzten metallurgischen Produktes, insbesondere eines Stahl-oder Metallbandes oder -bleches oder einer Stahl-oder Metallbramme, oder eines daraus herausgetrennten Probenstücks mittels Ultraschall, soll eine Lösung geschaffen werden, die es ermöglicht, eine bildliche Darstellung des Makrogefüges eines Produktes oder Probenstückes zu erzeugen. Dies wird dadurch erreicht, dass an einer ersten Seite des Produktes oder Probenstücks ein Ultraschallwellen in das Produkt oder Probenstück emittierender Sender und von dieser ersten Seite des Produktes oder Probenstücks oder einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Produktes oder Probenstücks ein Ultraschallwellenmesssignale detektierender Empfänger angekoppelt werden und, vorzugsweise ausschließlich, die von der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Produktes oder Probenstücks reflektierten bzw. durchgelassenen Ultraschallintensitätssignale von dem Empfänger detektiert und die Verteilung der detektierten Ultraschallsignale über die von dem Empfänger messtechnisch erfasste Fläche zu einer bildlichen Darstellung des im Bereich dieser Fläche von den erfassten Ultraschallwellen durchlaufenen Makrogefüges des Produktes oder Probestücks aufbereitet werden.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur bildlichen Darstellung des Makrogefüges eines metallurgischen Produktes mittels Ultraschall
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur bildlichen Darstellung des Makrogefüges eines gegossenen und/oder gewalzten metallurgischen Produktes, insbesondere eines Stahl- oder Metallbandes oder -bleches oder einer Stahl- oder Metallbramme, oder eines daraus herausgetrennten Probenstücks mittels Ultraschall.
Ebenso richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur bildlichen Darstellung des Makrogefüges eines gegossenen und/oder gewalzten metallurgischen Produktes, insbesondere eines Stahl- oder Metallbandes oder -bleches oder einer Stahl- oder Metallbramme oder eines daraus herausgetrennten Probenstücks.
Zur Beurteilung des Primärgefüges oder Makrogefüges eines metallurgischen Produktes, wie es ein Stahlband- oder Metallband oder -blech oder eine Stahloder Metallbramme darstellt, ist es heute noch üblich, Probenstücke zu nehmen und die metallische Oberfläche anzuätzen. Erst mit Hilfe eines aufwändigen Ätzprozesses kann z. B. ein Gussgefüge (Primärgefüge) sichtbar gemacht werden. Die Ergebnisqualität dieser Vorgehensweise ist maßgeblich beispielsweise von der Stahlsorte der Probe und den Ätzparametern bestimmt. Manche Stahlsorten lassen sich kaum oder auch gar nicht einätzen, so dass aus der erhaltenen bildlichen Darstellung nur Vermutungen hinsichtlich des abgebildeten Makrogefüges angestellt werden können. Dies erschwert die Optimierung von Prozess- oder Verfahrensparametern und/oder Gießmodellen, die bei der Herstellung von Stahl- oder Metallband oder Stahl- oder Metallbrammen im Rahmen von Gießprozessen (Stranggießen) oder Walzprozessen eingestellt werden oder Verwendung finden. Auch die unmittelbare Herstellung von angeätzten Oberflächen ist insofern aufwendig und problematisch, als hierbei aufwändige Maßnahmen zum Gesundheitsschutz einzuhalten sind.
Seite 1
Oft wird bei einer Ultraschallprüfung eines Gussproduktes der Einfluss von Makrogefüge als eher störend empfunden, weswegen heutzutage Gussproben vor Ultraschallprüfungen wärmebehandelt bzw. verformt werden. Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 302 003 A2 ein Verfahren zur Herstellung von Proben für die Ermittlung von Verunreinigungen in Metallen und Stählen, insbesondere von im Stranggießverfahren vergossenen Stählen, bekannt, bei welchen für eine Anzeige und Ermittlung der Verunreinigungen mittels Ultraschall aus einem Gusserzeugnis oder einem bereits verformten Erzeugnis ein Probenrohling mit einer mindestens 10-fachen Dicke der für die Ultraschalluntersuchung geeigneten Probendicke ausgeschnitten, erwärmt und verformt wird. Die anschließende Ultraschallprüfung wird nicht weiter erläutert.
In Veröffentlichungen wird häufig über die Ultraschallprüfung eines Materials auf Innenfehler berichtet. In wenigen wird die Korngrößenmessung mittels Ultraschall beschrieben.
Schließlich ist es aus der WO 99/36769 A1 bekannt, mittels eines Ultraschallpulses in der Wellenlänge der Korngrößen die innere Textur einer Probe darzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, eine hoch aufgelöste bildliche Darstellung des Makrogefüges eines Produktes oder Probenstückes zu erzeugen.
Bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an einer ersten Seite des Produktes oder Probenstücks ein Ultraschallwellen in das Produkt oder Probenstück emittierender Sender und auf dieser ersten Seite des Produktes oder Probenstücks oder einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Produktes oder Probenstücks ein Ultraschallwellenmesssignale detektierender Empfänger angekoppelt werden und,
Seite 2
vorzugsweise ausschließlich, die von der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Produktes oder Probenstücks reflektierten bzw. durchgelassene Ultraschallsignale von dem Empfänger detektiert (Sender und Empfänger können in einem Sensor integriert sein = Pulse-Echo-Mode) und die Verteilung der detektierten Ultraschallintensitätssignale über die von dem Empfänger messtechnisch erfasste Fläche zu einer bildlichen Darstellung des im Bereich dieser Fläche von den erfassten Ultraschallwellen durchlaufenen Makrogefüges des Produktes oder Probenstücks aufbereitet werden. Ebenso wird die vorstehende Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art gelöst durch einen, an eine erste Seite des Produktes oder Probenstücks ankoppelbaren, Ultraschallwellen in das Produkt oder Probenstück emittierenden Sender und einen an diese erste Seite oder eine gegenüberliegende zweite Seite des Produktes oder Probenstücks ankoppelbaren, Ultraschallwellenmesssignale detektierender Empfänger, der die von der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Produktes oder Probestücks reflektierten bzw. durchgelassenen Ultraschallsignale, vorzugsweise ausschließlich, detektiert (Sender und Empfänger können in einem Sensor integriert sein = Pulse-Echo-Mode) sowie eine Auswerteeinheit, die die Verteilung der detektierten Ultraschallsignale über die von dem Empfänger messtechnisch erfasste Fläche zu einer bildlichen Darstellung des im Bereich dieser Fläche von den erfassten Ultraschallwellen durchlaufenen Makrogefüges des Produktes oder Probenstücks aufbereitet. Erfindungsgemäß wird also ein Ultraschallverfahren für die hoch aufgelöste Abbildung des Gefüges eingesetzt. Hierbei wird beispielsweise ein Ultraschallsensor auf einer ersten Seite des Produktes oder des Probenstückes, beispielsweise der Rückseite oder Rückwand, fokussiert. Die von der gegenüberliegenden Seite, beispielsweise der Vorderseite oder Vorderwand, reflektierten (bzw. durchgelassenen) (Intensitäts)Signale werden dann über die messtechnische Fläche verteilt, insbesondere ausschließlich, detektiert und zur
Seite 3
Erstellung der bildlichen Darstellung ausgewertet, so dass die Verteilung des von der ersten Seite oder Vorderwand ausgesandten und von der zweiten Seite oder Rückwand reflektierten (bzw. durchgelassenen) (Intensitäts)Signals über die Probenfläche ein Abbild des Makrogefüges oder Primärgefüges, beispielsweise Gussgefüges, des Produktes oder des Probestückes darstellt. Hierbei kann beispielsweise in Anlehnung an den so genannten C-Scan oder C-Mode von Ultraschallverfahren, der bei der so genannten akustischen Mikroskopie Verwendung findet, ein Ultraschallprüfkopf oder ein Ultraschallsensor oder eine Ultraschalllinse mit einem XY-Scanner über die Probenfläche gerastert werden. Für jeden Messpunkt wird dabei dann ein zeitlich aufgelöstes Messsignal aufgenommen, wobei innerhalb des Signals ein Fenster gesetzt wird und nur Informationen mit Laufzeiten innerhalb dieses Fensters für die Abbildung genutzt werden. Erfindungsgemäß ist hier nun vorgesehen, dass um eine hohe Auflösung der Messung zu erhalten, die Ultraschallwelle auf die Rückwand fokussiert wird und das Fenster auf Rückwandsignal gesetzt wird. Somit steht nicht das Probenvolumen, sondern die Probenrückseite im Mittelpunkt der Untersuchung. Das Ergebnisbild zeigt Größe und Ausrichtung der Primärstrukturen, wie z. B. Dendriten und Globuliten. Aus einem solchermaßen erhaltenen Ultraschallbild lassen sich die Größe der Softreduction-Zone, der Einflusszone von magnetischen Rührern, die Gleichmäßigkeit der Kühlung bei einer im Stranggießprozess hergestellten Bramme, aber auch andere Prozessparameter beurteilen, wobei aus der Beurteilung dann eine Bewertung und Änderung/Optimierung der Prozessparameter abgeleitet werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen bildlichen Darstellung und Erfassung des Makrogefüges geht es nicht um die Bestimmung von Korngrößen (über Rückstreuung) unter einem charakteristischen Winkel oder mit Referenzkörper, sondern um die Abbildung eines übergeordneten Gefügeparameters (Makrogefüge oder Primärgefüge), so wie es sich beim Gießen, Stranggießen
Seite 4
oder Walzen einstellt, sowie die Abbildung dessen Ausrichtung (Kornorientierung) und der im Gefüge bestehenden klaren Strukturtrennungen (Gefügezonen). Dies unterscheidet das erfindungsgemäße Verfahren auch insofern von dem vorbekannten Stand der Technik der akustischen Mikroskopie, beispielsweise mittels einer Ultraschallbetriebsart im C-Modus. Dort werden hauptsächlich eine Materialungänze (Defekte) bzw. eine Funktionsfähigkeit von Mehrstrukturkomponenten erfasst. Erfindungsgemäß werden insbesondere ausschließlich die von der dem Sensor oder Prüf köpf abgewandten, zweiten Seite des Produktes oder Probenstücks reflektierten (bzw. durchschallten) Ultraschallwellensignale detektiert, messtechnisch erfasst und zu der bildlichen Darstellung des Makrogefüges genutzt.
Aus dem gewonnenen Ultraschallbild des Makrogefüges wird eine Bewertung des Makrogefüges gewonnen. Die Bewertung ergibt sich aus dem Gefügebild, d. h. der Primärgefügestruktur, beispielsweise der Anordnung und Verteilung der Gebiete mit feinem bzw. grobem Gefüge, der Gebiete mit Globuliten, gerichteten oder ungerichteten Dendriten und der dadurch ausgebildeten Wachstumsfront. Daraus lassen sich Rückschlüsse auf die bei der Herstellung des geschallten Produktes oder Probenstückes vorhandenen Prozessparameter oder Maschineneinstellungen gewinnen. Will man Änderungen vornehmen und ein anderes Makrogefügebild und damit im Zusammenhang stehende geänderte Eigenschaften des metallurgischen Produktes oder Probenstückes erhalten, ist dies möglich, wenn aus dem Bild des Makrogefüges und/oder der Bewertung eine Optimierung der bei der Herstellung des Produktes einzuhaltenden Gieß- und/oder Walzparameter und/oder Maschineneinstellungen abgeleitet wird, was die Erfindung in Ausgestaltung ebenfalls vorsieht.
Besonders zweckmäßig ist es, auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Ultraschall köpfe zu verwenden, die sowohl den emittierenden Sender als auch den detektierenden Empfänger umfassen. Die Erfindung zeichnet sich in weiterer Ausgestaltung daher dadurch aus, dass die für die bildliche Darstellung
Seite 5
vorgesehene Fläche von einem, den die Ultraschallwellen emittierenden Sender und den die Ultraschallwellenmesssignale detektierenden Empfänger umfassenden Ultraschallprüfkopf oder Ultraschallsensor messtechnisch erfasst wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin auch dadurch gekennzeichnet, dass anhand der erhaltenen bildlichen Darstellung eine Qualitätsbewertung des hergestellten Produktes durchgeführt wird. Insbesondere wenn es sich bei dem Produkt um ein beispielsweise in einer Stranggießanlage kontinuierlich vergossenes metallurgisches Gießprodukt handelt, lässt sich anhand des erhaltenen Ultraschallbildes, d. h. anhand der Abbildung des Makrogefüges, in Abhängigkeit von vorgegebenen, definierten Bewertungskriterien das Produkt z.B. einer Qualitätsklasse zuordnen. Insbesondere kann hierdurch eine besonders hochwertige Bewertung der Innenqualität von kontinuierlich vergossenen Gießprodukten vorgenommen werden, welche auf Grundlage der im Zusammenhang mit den Erkenntnissen aus der Makroätzung entwickelten Vorschriften basieren, ohne jedoch zumindest die Nachteile einer Makroätz- Prüfmethode in Kauf nehmen zu müssen. Eine besonders zweckmäßige Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, aus dem durch Vergießen und/oder Walzen erzeugten Produkt ein Probenstück herauszutrennen und dieses dann dem Ultraschallverfahren zur Erzeugung der bildlichen Darstellung des Makrogefüges zu unterziehen. Die Erfindung sieht daher weiterhin vor, dass aus dem metallurgischen Produkt ein Probenstück herausgetrennt wird und die Ankopplung des Probenstückes an einen Ultraschallprüfkopf oder Ultraschallsensor sowie die Einkopplung des Ultraschalls mittels eines Wasserbades erfolgt, in welches das Probenstück eingelegt wird. Im Wasserbad lässt sich eine besonders vorteilhafte Einkopplung des Ultraschalles in das Probenstück erreichen. Jedoch sind auch andere Ankopplungsarten des Ultraschalls, z.B. elektromagnetisch oder mit Laser,
Seite 6
möglich. Besonders häufig werden für Gefügedarstellungen Querproben eines Langproduktes genommen.
Schließlich sieht die Erfindung vor, eine bildliche Darstellung des jeweils erzeugten Makrogefüges auch inline oder online während des Herstellungsprozesses, d. h. insbesondere während des Gießprozesses zu einer Stahl- oder Metallbramme, zu erzeugen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist daher auch vorgesehen, dass das Verfahren inline während des Herstellprozesses des metallurgischen Produktes mittels eines kontaktlosen Ultraschallsensors oder mehrerer kontaktloser Ultraschallsensoren durchgeführt wird.
Beispielhafte bildliche Darstellungen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten wurden, sind aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich.
So zeigt die Fig. 1 a ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenes Ultraschallbild einer Brammenquerprobe, die von der Brammenkante einer kontinuierlich im Stranggießverfahren gegossenen Bramme herausgetrennt wurde. In der Fig. 1 a ist im oberen Bereich die von der ungekühlten Brammenkante 1 ausgehende gerichtete Wachstumsfront 2 der Dendriten zu erkennen. In der Mitte des Bildes ist ein feineres Gefüge oder eine feinere Gefügestruktur des Probenstückes zu entnehmen. Insgesamt wird die makroskopische Gefügestruktur, die Primärstruktur und damit das Makrogefüge, in diesem Ultraschallbild (Fig. 1 a) mindestens genauso gut wie auf einer geätzten Probe dargestellt, wie sich aus der eine solche geätzte Probenfläche zeigenden Vergleichsfigur 1 b ergibt.
Die Fig. 2 zeigt ein erhaltenes Ultraschallbild in lediglich schematischer Darstellung mit der Kennzeichnung verschiedener Bereiche, die sich bei einem Ultraschallbild einer Querprobe eines Vorblockes identifizieren lassen. Bei dem
Seite 7
der Fig. 2 zugrundeliegenden Ultraschallbild lässt sich in der Mitte ein Bereich einer globolitischen Erstarrung 3 identifizieren. Ein ebenso feines Erstarrungsgefüge 3' findet sich jedoch auch an allen vier Vorblockseiten in nicht allzu weiter Entfernung von der jeweils zugeordneten Oberflächenseite der Querprobe des Vorblockes. Diese außenliegenden Bereiche entsprechen der Einwirkungszone des magnetischen Rührers oder der magnetischen Rührer während des Gießprozesses. Anhand der Größe und der Erstreckung der einzelnen Gefügezonen können die dem Herstellprozess zugrundeliegenden Gießmodelle für die jeweils untersuchte Stahlsorte optimiert werden.
Seite 8
Claims
1 . Verfahren zur bildlichen Darstellung des Makrogefüges eines gegossenen und/oder gewalzten metallurgischen Produktes, insbesondere eines Stahloder Metallbandes oder -bleches oder einer Stahl- oder Metallbramme, oder eines daraus herausgetrennten Probenstücks mittels Ultraschall, dadurch gekennzeichnet,
dass an einer ersten Seite des Produktes oder Probenstücks ein Ultraschallwellen in das Produkt oder Probenstück emittierender Sender und auf dieser ersten Seite des Produktes oder Probenstücks oder einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Produktes oder Probenstücks ein Ultraschallwellenmesssignale detektierender Empfänger angekoppelt werden und, vorzugsweise ausschließlich, die von der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Produktes oder Probenstücks reflektierten oder durchgelassenen Ultraschallsignale von dem Empfänger detektiert und die Verteilung der detektierten Ultraschallsignale über die von dem Empfänger messtechnisch erfasste Fläche zu einer bildlichen Darstellung des im Bereich dieser Fläche von den erfassten Ultraschallwellen durchlaufenen Makrogefüges des Produktes oder Probenstücks aufbereitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass aus dem gewonnenen Bild des Makrogefüges eine Bewertung des Makrogefüges gewonnen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Bild des Makrogefüges und/oder der Bewertung eine Optimierung der bei
Seite 9
der Herstellung des Produktes einzuhaltenden Gieß- und/oder Walzparameter und/oder Maschineneinstellungen abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die bildliche Darstellung vorgesehene Fläche von einem, den die Ultraschallwellen emittierenden Sender und den die Ultraschallwellenmesssignale detektierenden Empfänger umfassenden Ultraschallprüfkopf oder Ultraschallsensor auf Rückwand fokussiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der erhaltenen bildlichen Darstellung eine Qualitätsbewertung des hergestellten Produktes durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem metallurgischen Produkt ein Probenstück herausgetrennt wird und die Ankopplung des Probenstückes an einen Ultraschallprüfkopf oder Ultraschallsensor sowie die Einkopplung des Ultraschalls mittels eines Wasserbades erfolgt, in welches das Probenstück eingelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren inline während des Herstellprozesses des metallurgischen Produktes mittels eines kontaktlosen Ultraschallsensors oder mehrerer kontaktloser Ultraschallsensoren durchgeführt wird.
Vorrichtung zur bildlichen Darstellung des Makrogefüges eines gegossenen und/oder gewalzten metallurgischen Produktes, insbesondere eines Stahloder Metallbandes oder -bleches oder einer Stahl- oder Metallbramme, oder eines daraus herausgetrennten Probenstücks mittels Ultraschall,
Seite 10
insbesondere nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 -7, gekennzeichnet, durch einen, an eine erste Seite des Produktes oder Probenstücks ankoppelbaren, Ultraschallwellen in das Produkt oder Probenstück emittierenden Sender und einen an diese erste Seite oder eine gegenüberliegende zweite Seite des Produktes oder Probenstücks ankoppelbaren, Ultraschallwellenmesssignale detektierender Empfänger, der die von der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Produktes oder Probestücks reflektierten oder durchgelassenen Ultraschallsignale, vorzugsweise ausschließlich, detektiert sowie eine Auswerteeinheit, die die Verteilung der detektierten Ultraschallsignale über die von dem Empfänger messtechnisch erfasste Fläche zu einer bildlichen Darstellung des im Bereich dieser Fläche von den erfassten Ultraschallwellen durchlaufenen Makrogefüges des Produktes oder Probenstücks aufbereitet.
Seite 1 1
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014222497.7A DE102014222497A1 (de) | 2014-11-04 | 2014-11-04 | Verfahren und Vorrichtung zur bildlichen Darstellung des Makrogefüges eines metallurgischen Produktes mittels Ultraschall |
DE102014222497.7 | 2014-11-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016071323A1 true WO2016071323A1 (de) | 2016-05-12 |
Family
ID=54396885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2015/075559 WO2016071323A1 (de) | 2014-11-04 | 2015-11-03 | Verfahren und vorrichtung zur bildlichen darstellung des makrogefüges eines metallurgischen produktes mittels ultraschall |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102014222497A1 (de) |
WO (1) | WO2016071323A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019116142A1 (de) | 2018-06-14 | 2019-12-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zur tomografischen Ultraschallprüfung einer Innenstruktur einer Metallbramme und Verfahren zur in-situ Qualitätsprüfung von Metallbrammen |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5629865A (en) * | 1995-10-23 | 1997-05-13 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Pulse-echo ultrasonic imaging method for eliminating sample thickness variation effects |
US20100212429A1 (en) * | 2007-09-21 | 2010-08-26 | Hideo Isobe | Ultrasonic inspection apparatus, ultrasonic probe apparatus used for ultrasonic inspection apparatus, and ultrasonic inspection method |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3736389A1 (de) | 1987-07-22 | 1989-02-02 | Mannesmann Ag | Verfahren zur herstellung von proben fuer die reinheitsgradbestimmung von metallen |
WO1999036769A1 (en) | 1998-01-16 | 1999-07-22 | Tosoh Smd, Inc. | Method of ultrasonic on-line texture characterization |
-
2014
- 2014-11-04 DE DE102014222497.7A patent/DE102014222497A1/de active Pending
-
2015
- 2015-11-03 WO PCT/EP2015/075559 patent/WO2016071323A1/de active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5629865A (en) * | 1995-10-23 | 1997-05-13 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Pulse-echo ultrasonic imaging method for eliminating sample thickness variation effects |
US20100212429A1 (en) * | 2007-09-21 | 2010-08-26 | Hideo Isobe | Ultrasonic inspection apparatus, ultrasonic probe apparatus used for ultrasonic inspection apparatus, and ultrasonic inspection method |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DON J ROTH ET AL: "NASA Technical Paper 3377 Quantitative Mapping of Pore Fraction Variations in Silicon Nitride Using an Ultrasonic Contact Scan Technique", NASA TECHNICAL PAPER 3377, 1 August 1993 (1993-08-01), XP055244913, Retrieved from the Internet <URL:http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940008583.pdf> [retrieved on 20160126] * |
RAJ B ET AL: "Frontiers in NDE research nearing maturity for exploitation to ensure structural integrity of pressure retaining components", INTERNATIONAL JOURNAL OF PRESSURE VESSELS AND PIPING, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BARKING, GB, vol. 83, no. 5, 1 May 2006 (2006-05-01), pages 322 - 335, XP027956686, ISSN: 0308-0161, [retrieved on 20060501] * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102014222497A1 (de) | 2016-05-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2747934B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur generativen herstellung eines bauteils | |
EP2939017B1 (de) | Stranggiessvorrichtung mit detektiervorrichtung zum detektieren von oberflächenfehlern in metallurgischen giessprodukten und verfahren | |
EP2898322B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der saft-analyse bei unregelmässiger lokaler messdichte | |
DE102011014957A1 (de) | Ultraschall-Fehlstellenerfassungsvorrichtung und Ultraschall-Fehlstellenerfassungsverfahren | |
EP1491887A1 (de) | Verfahren zum Ermitteln der Porosität eines Werkstückes mittels Ultraschall | |
WO2014202275A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur defektgrössenbewertung mittels saft (synthetic aperture focussing technique) | |
EP0160922B1 (de) | Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken oder Bauteilen mit Ultraschall und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE102012112121B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines rotationssymmetrischen Werkstücks, welches Abschnitte verschiedener Durchmesser aufweist | |
DE102013224184A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Bewerten von Innenfehlern an einem kontinuierlich vergossenen Gießprodukt | |
DE102012100096B4 (de) | Umformwerkzeug mit akustischer Qualitätskontrolle | |
WO2016071323A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bildlichen darstellung des makrogefüges eines metallurgischen produktes mittels ultraschall | |
DE10002344B4 (de) | Auf Ultraschallfehlererfassung basierendes Verfahren zum Bestimmen des Reinheitsgrades von Metallmaterialien | |
DE102019124344B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung für eine Überprüfung der inneren Beschaffenheit eines Prüfobjektes mittels eines aufgeprägten Wärmeflusses | |
EP3469350B1 (de) | Verfahren, vorrichtung und verwendung der vorrichtung zur quantitativen bestimmung der konzentration oder partikelgrössen einer komponente eines heterogenen stoffgemisches | |
EP0811825A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Beschaffenheit einer Werkstückoberfläche | |
DE102013211064A1 (de) | SAFT-Analyse oberflächennaher Defekte | |
DE10223786C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in einem Werkstoff | |
DE102012110651B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Lamelle | |
EP2623952B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Oberflächenrissen | |
DE69814351T2 (de) | Gerät zum ermitteln der eigenschaften eines elektrisch leitfähigen objektes | |
DE102012112120A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur oberflächennahen zerstörungsfreien Prüfung eines rotationssymmetrischen Werkstücks mit abschnittsweise wechselndem Durchmesser mittels Ultraschall | |
DE102008039818A1 (de) | Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von metallischen Werkstücken auf Fehler mittels Ultraschall | |
DE10312458B3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Verpressungsgrades einer formschlüssigen Verbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen | |
DE19803615B4 (de) | Verfahren zur Fehlerartklassierung | |
TW202022373A (zh) | 鋼胚之心部緻密度的檢測方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15790120 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15790120 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |