軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及軋輥質(zhì)量控制領(lǐng)域，尤其涉及一種軋輥安全使用風(fēng)險的方法。一種軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法，包括以下步驟：步驟一、選取表征軋輥，對表征軋輥表面進(jìn)行磨光處理；步驟二、使用超聲波探傷檢測表征軋輥表面的顯微開裂，得到顯微開裂的分布數(shù)量、密度，形態(tài)和位置情況；步驟三、逐層磨削表征軋輥，并重復(fù)步驟二得到表征軋輥各個深度層的顯微開裂的分布數(shù)量、密度，形態(tài)和位置情況；步驟四、結(jié)合表征軋輥具體的使用情況，得到與表征軋輥同類型的軋輥每次從軋機(jī)換下后最合理的磨削量。本發(fā)明既保證該磨削量保證不會導(dǎo)致繼續(xù)軋制鋼材時，發(fā)生輥身疲勞剝落事故，又降低了軋輥的損耗，為軋輥使用維護(hù)提供一個新的技術(shù)手段，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軋輥質(zhì)量控制領(lǐng)域，尤其涉及一種軋輥安全使用風(fēng)險的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軋機(jī)是現(xiàn)代化冶金企業(yè)的關(guān)鍵工藝設(shè)備，而軋輥又是軋機(jī)的關(guān)鍵核心部件，其使用性能直接決定著軋機(jī)穩(wěn)定、產(chǎn)線順行、生產(chǎn)消耗及產(chǎn)品質(zhì)量。軋輥?zhàn)罱?jīng)濟(jì)安全的使用對鋼鐵生產(chǎn)意義非常之大，軋輥工作時的接觸應(yīng)力會造成軋輥表層產(chǎn)生疲勞層，其引起的接觸疲勞損壞是困擾許多鋼鐵企業(yè)的普遍現(xiàn)象，為了預(yù)防軋輥開裂、剝落事故，軋輥安全穩(wěn)定運(yùn)行一定周期后必須進(jìn)行必要的使用維護(hù)。
[0003]該維護(hù)措施主要為磨去影響軋輥繼續(xù)安全使用的工作層表層，和繼續(xù)使用前的軋輥表面探傷，但在如何磨削影響軋輥繼續(xù)安全使用的工作層表層的問題上，目前國內(nèi)外還沒有有效的評價指標(biāo)或者手段，而這一點(diǎn)也正是或許造成磨削浪費(fèi)、或許造成軋輥使用存在安全因患的關(guān)鍵。
[0004]目前，還沒有見到評價指導(dǎo)軋輥磨削使用的無損檢測方法。在涉及到與軋輥有關(guān)的檢測技術(shù)方面，主要包括渦流檢測、超聲波探傷檢測、輥身硬度檢測、以及X-ray檢測，各種方法側(cè)重不同，檢測能力存在差異。渦流和超聲波檢測目前普遍用于軋輥表面的開裂，如剝落裂紋、熱裂紋等各類缺陷檢測，并且超聲波還可以檢測軋輥內(nèi)部結(jié)合層等方面的問題。硬度檢測方法跟蹤可以了解軋輥的工作硬化程度，通過硬度檢測，將軋輥修磨后硬度與供貨硬度的差別控制在一定范圍內(nèi)，硬度檢測是表面檢測，通常人工操作，效率低，準(zhǔn)確度差，受測試時的垂直性、試樣表面光潔度等因素的影響，數(shù)據(jù)分散性較大，其測試結(jié)果的比較只限于彈性模量相同的材料。上世紀(jì)80年代，國外鋼鐵業(yè)界就對用X-ray方法對軋輥檢測進(jìn)行了研究，對軋輥表面疲勞應(yīng)變期間材料晶格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的變化和疲勞極限進(jìn)行了 X - ray檢測分析，但沒有形成實(shí)現(xiàn)對疲勞損傷進(jìn)行定量判定的辦法，X - ray檢測方法的最大問題在于檢測深度有限，只能對表面下約20微米的深度范圍進(jìn)行檢測，應(yīng)用于實(shí)踐的工作量很大。以上方法目前還都不能形成對軋輥繼續(xù)工作使用的風(fēng)險進(jìn)行評價的無損檢測技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法，利用超聲波對表征軋輥定量分析得到該類型軋輥?zhàn)詈侠淼哪ハ髁?，對國?nèi)外各大軋鋼廠降低輥耗成本意義重大。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法，包括以下步驟: 步驟一、選取表征軋輥，對表征軋輥表面進(jìn)行磨光處理；
步驟二、使用超聲波探傷檢測表征軋輥表面的顯微開裂，得到顯微開裂的分布數(shù)量、密度，形態(tài)和位置情況；
步驟三、逐層磨削表征軋輥，并重復(fù)步驟二得到表征軋輥各個深度層的顯微開裂的分布數(shù)量、密度，形態(tài)和位置情況； 步驟四、結(jié)合表征軋輥具體的使用情況，得到表征軋輥次最合理的磨削量。
[0007]所述步驟一中對表征軋輥表面進(jìn)行磨光處理具體為，將表征軋輥表面粗糙度磨光處理后控制在50mm以內(nèi)，磨光處理的磨削厚度控制在Imm以內(nèi)。
[0008]所述步驟二中，使用超聲波探傷檢測表征軋輥表面的顯微開裂具體為，
首先發(fā)射寬頻帶超聲信號作為探針與表征軋輥表面作用并接收作用后的超聲信號；
然后在頻域利用帶通濾波處理，對經(jīng)表征軋輥表面作用后的超聲信號選取特定頻段內(nèi)
的部分進(jìn)行處理分析，濾除其中的干擾信號，以利于突出表征軋輥表面因顯微開裂而影響的頻段位置及其振動幅度；
最后對特定頻段內(nèi)的作用后的超聲信號進(jìn)行量化處理，并設(shè)定顯微開裂信號閾值，得到顯微開裂的分布數(shù)量、密度，形態(tài)和位置情況。
[0009]所述寬頻帶超聲信號的超聲頻率分布在15MHz?50MHz之間。
[0010]所述對特定頻段內(nèi)的作用后的超聲信號進(jìn)行量化處理具體為，對各個檢測點(diǎn)對應(yīng)的作用后的超聲信號的振動幅度中最大的振動幅度值除以2的η次方的方式進(jìn)行量化得到量化范圍內(nèi)的賦值。
[0011]用于量化處理的值為2的8次方或2的12次方。
[0012]本發(fā)明軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法通過發(fā)射特定超聲波和軋輥表層作用，通過對超聲波頻譜存在散射影響的特定頻段進(jìn)行分析，將該頻段發(fā)生顯微開裂散射作用的振動幅度量化處理比對閾值后得到軋輥表層顯微開裂的分布圖；進(jìn)一步結(jié)合軋輥實(shí)際使用情況，定量分析得到該類型軋輥?zhàn)詈侠淼哪ハ髁浚患缺ＷC該磨削量保證不會導(dǎo)致繼續(xù)軋制鋼材時，發(fā)生輥身疲勞剝落事故，又降低了軋輥的損耗，為軋輥使用維護(hù)提供一個新的技術(shù)手段，降低了生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法流程框圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中兩個檢測點(diǎn)的超聲信號對比圖，2a為沒有顯微開裂的超聲信號圖，2b為有顯微開裂的超聲信號圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中表征軋輥表面以下0.5_深度位置的顯微開裂分布圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中表征軋輥表面以下2.5_深度位置的顯微開裂分布圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例中表征軋棍表面以下4.5mm深度位置的顯微開裂分布圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例中表征軋棍表面以下6.5mm深度位置的顯微開裂分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0015]實(shí)施例1
如圖1所示，一種軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法，包括以下步驟:
步驟一、選取表征軋輥，對表征軋輥表面進(jìn)行磨光處理；該處理過程可以在各鋼廠軋輥車間的自動磨床上進(jìn)行，加工的目的是為了保證軋輥的表面粗糙度不會對檢測結(jié)果產(chǎn)生不同的影響、或者導(dǎo)致檢測結(jié)果假象的產(chǎn)生，將表征軋輥表面粗糙度磨光處理后控制在50mm以內(nèi)，磨光處理的磨削厚度控制在1_以內(nèi)，在本實(shí)施例中磨削了 0.5mm ；
步驟二、使用超聲波探傷檢測表征軋輥表面的顯微開裂，得到顯微開裂的分布數(shù)量、密度，形態(tài)和位置情況；具體操作為，
首先發(fā)射寬頻帶超聲信號作為探針與表征軋輥表面作用并接收作用后的超聲信號，本實(shí)施例中采用的寬頻帶超聲信號的超聲頻率分布在15MHz?50MHz之間，實(shí)驗中使用了如下設(shè)備:超聲波計算機(jī)控制發(fā)射接收儀:PANAMETRICS5900PR (適用O?200MHz的換能器)；數(shù)字示波器:Agilent (安捷倫)54642A (500MHz);頻譜分析儀:Agilent (安捷倫)E4411B(9K?1.5GHz)。檢測條件:脈沖電壓400V,匹配阻抗50ohms,能量800pf，增益32dB,重復(fù)頻率1K,檢測區(qū)域面積為50mmX 100mm。
[0016]然后在頻域利用帶通濾波處理，如圖2(a)、(b)所示為兩個檢測點(diǎn)的超聲信號對比圖，可以看到在20MHz±5MHz的頻率范圍內(nèi)，沒有經(jīng)過顯微開裂作用和經(jīng)過顯微開裂散射作用后的超聲信號振動幅值存在明顯差異；所以對經(jīng)表征軋輥表面作用后的超聲信號選取20MHz±5MHz的頻率范圍作為特定頻段進(jìn)行處理分析，濾除干擾信號，以利于突出表征軋輥表面因顯微開裂而影響的頻段位置及其振動幅度；
最后對特定頻段內(nèi)的作用后的超聲信號進(jìn)行量化處理，在檢測得到的信號的特定頻段內(nèi)，對各個檢測點(diǎn)對應(yīng)的作用后的超聲信號的振動幅度中最大的振動幅度值除以2的η次方的方式進(jìn)行量化得到量化范圍內(nèi)的賦值，如果此處的信號經(jīng)過了顯微開裂的散射作用影響，則其在所關(guān)心的頻段內(nèi)的幅度會發(fā)生明顯減小；然后定義漸變的顏色，并將顏色與量化范圍內(nèi)的賦值形成對應(yīng)，這樣就可以圖像化地直觀顯示是否有顯微開裂作用的影響，也就可以知道該位置是否有顯微開裂；檢測時設(shè)定顯微開裂信號閾值，將賦值與顯微開裂信號閾值對比，判定是否為顯微開裂。
[0017]設(shè)定顯微開裂信號閾值，得到如圖3所示的顯微開裂的分布數(shù)量、密度，形態(tài)和位置情況，在本實(shí)施例中因為對表征軋輥磨光處理中磨削了 0.5mm的厚度，所以圖3中實(shí)際上是表征軋棍表面以下0.5mm深度位置的顯微開裂分布圖；
步驟三、結(jié)合表征軋輥具體的使用情況根據(jù)顯微開裂分布圖判定表征軋輥是否磨削到位，如不到位逐層磨削表征軋輥后重復(fù)步驟二直到判定表征軋輥已經(jīng)磨削到位為止；在本實(shí)施例中每次磨削2mm，重復(fù)磨削檢測3次，得到如圖4、5、6所示的表征軋輥表面以下
2.5mm、4.5mm,和6.5mm深度位置的顯微開裂分布圖；
步驟四、結(jié)合表征軋輥具體的使用情況，得到表征軋輥磨削6.5_后已經(jīng)為磨削到位，可以正常使用，無需再進(jìn)一步磨削。
【權(quán)利要求】
1.一種軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟一、選取表征軋輥，對表征軋輥表面進(jìn)行磨光處理； 步驟二、使用超聲波探傷檢測表征軋輥表面的顯微開裂，得到顯微開裂的分布數(shù)量、密度，形態(tài)和位置情況； 步驟三、逐層磨削表征軋輥，并重復(fù)步驟二得到表征軋輥各個深度層的顯微開裂的分布數(shù)量、密度，形態(tài)和位置情況； 步驟四、結(jié)合表征軋輥具體的使用情況，得到表征軋輥?zhàn)詈侠淼哪ハ髁俊?br> 2.如權(quán)利要求1所述的軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法，其特征是:所述步驟一中對表征軋輥表面進(jìn)行磨光處理具體為，將表征軋輥表面粗糙度磨光處理后控制在50mm以內(nèi)，磨光處理的磨削厚度控制在Imm以內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法，其特征是:所述步驟二中，使用超聲波探傷檢測表征軋輥表面的顯微開裂具體為， 首先發(fā)射寬頻帶超聲信號作為探針與表征軋輥表面作用并接收作用后的超聲信號； 然后在頻域利用帶通濾波處理，對經(jīng)表征軋輥表面作用后的超聲信號選取特定頻段內(nèi)的部分進(jìn)行處理分析，濾除其中的干擾信號，以利于突出表征軋輥表面因顯微開裂而影響的頻段位置及其振動幅度； 最后對特定頻段內(nèi)的作用后的超聲信號進(jìn)行量化處理，并設(shè)定顯微開裂信號閾值，得到顯微開裂的分布數(shù)量、密度，形態(tài)和位置情況。
4.如權(quán)利要求3所述的軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法，其特征是:所述寬頻帶超聲信號的超聲頻率分布在15MHz?50MHz之間。
5.如權(quán)利要求3所述的軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法，其特征是:所述對特定頻段內(nèi)的作用后的超聲信號進(jìn)行量化處理具體為，對各個檢測點(diǎn)對應(yīng)的作用后的超聲信號的振動幅度中最大的振動幅度值除以2的η次方的方式進(jìn)行量化得到量化范圍內(nèi)的賦值。
6.如權(quán)利要求5所述的軋輥表層顯微開裂超聲檢測方法，其特征是:用于量化處理的值為2的8次方或2的12次方。
【文檔編號】G01N29/04GK103926311SQ201310013530
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月15日
【發(fā)明者】張國星, 孫大樂 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司