圓棒表面微小缺陷檢測技術(shù)

1 前言

JFE鋼鐵西日本制鐵所（倉敷地區(qū)）鋼坯車間生產(chǎn)φ90-450mm的圓鋼坯，并用漏磁探傷機（MLFT）對鋼坯表面缺陷進行自動探傷。隨著鋼材使用越來越嚴(yán)格，對棒材表面質(zhì)量提出了更高的要求，因此需要提高探傷水平。為此，技術(shù)人員開發(fā)出兩級判定法，該方法可以檢測出普通探傷法不能檢測出的微小表面缺陷。

2 鋼坯車間的設(shè)備概況

2.1 鋼坯車間的圓鋼坯精整

鋼坯車間在精整作業(yè)線上（圖1），對軋制成的圓鋼坯進行表面檢查、內(nèi)部檢查和整修加工。用MLFT進行鋼坯的表面質(zhì)量檢查、用自動超聲波探傷（AUT）進行鋼坯的內(nèi)部質(zhì)量檢查。檢查后用砂輪機將表面缺陷整修去除。然后用磁粉探傷裝置對整修部位的缺陷殘留狀況進行檢查，如果有殘留缺陷，再次用砂輪機進行清理。鋼坯車間精整作業(yè)線的上述作業(yè)連續(xù)化進行。

2.2 MLFT概況

對圓鋼坯進行表面質(zhì)量檢查的MLFT的概略圖如圖2所示。轉(zhuǎn)動輥使圓鋼坯轉(zhuǎn)動的同時，勵磁線圈和檢測探頭沿鋼坯長度方向移動，對鋼坯進行全周的表面探傷檢查。勵磁線圈對鋼坯磁化后，磁通量從缺陷處泄露出來。探頭檢測出泄露磁通量，對鋼坯表面進行探傷。

3 表面微小缺陷檢測技術(shù)的開發(fā)

3.1 兩級判定法概要

圖3是圓鋼坯被磁化時的泄露磁通量示意圖。存在尖銳的深缺陷時（a），磁通量泄露很大，輸出的缺陷信號也很強。存在淺的缺陷時（b），磁通量泄露得小，輸出的缺陷信號也弱。對于用途嚴(yán)格的棒材鋼坯，一般采用嚴(yán)格的探傷標(biāo)準(zhǔn)進行探傷。但采用嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)探傷時，鋼坯表面粗度和鋼坯搬送振動引起的噪聲檢測增強（過檢出），使鋼坯表面的閉合缺陷（c）和寬大缺陷（d）的泄露磁通量變得很小。因此，探傷標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格化，使過檢出增強。為抑制過檢出，開發(fā)出只檢測有害缺陷的表面微小缺陷的檢測技術(shù)（兩級判定法）。

圖4是兩級判定法的概念圖。兩級判定法具有檢測傳統(tǒng)缺陷檢測水平（FL）以下缺陷的功能。為防止噪聲引起的過檢出，在鋼坯長度方向上只將具有連續(xù)性的微小缺陷篩選出來進行檢測。因此兩級判定法可以檢測出過去檢測不出來的缺陷（圖4中的①、④）和過去被基礎(chǔ)噪聲掩蓋的淺的缺陷（圖4中的③），并且可以抑制噪聲引起的過檢出（圖4中的②、⑤）。表1是兩級判定法中新增加的設(shè)定項目。

3.2 兩級判定法的檢測試驗結(jié)果

為確認(rèn)兩級判定法的檢測功能，用同一個鋼坯進行傳統(tǒng)方法和兩級判定法的缺陷檢測試驗，并進行比較評價。缺陷檢測試驗的三個缺陷水準(zhǔn)如下：

水準(zhǔn)1FL：0.3mm（傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)）；

水準(zhǔn)2FL：0.1mm（傳統(tǒng)方法的嚴(yán)格化）；

水準(zhǔn)3FL：0.3mm FS：0.1mm并且連續(xù)a mm以上（兩級判定法。a由實際缺陷調(diào)查確定）。

圖5是各水準(zhǔn)條件下的缺陷信號數(shù)。圖中，將水準(zhǔn)1傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)下探傷時的缺陷信號數(shù)設(shè)定為1.0。水準(zhǔn)2傳統(tǒng)方法的嚴(yán)格化，由于檢測出基礎(chǔ)噪聲，所以難以對缺陷進行判定。但是，增加連續(xù)性條件的兩級判定法，從噪聲中只篩選出連續(xù)性的缺陷，所以可檢測出傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)以下的缺陷。