1引言
JFE鋼鐵公司西日本制鐵所（倉敷地區(qū)）方坯廠生產(chǎn)150mm×150mm的方坯以及φ175mm的圓坯，作為后續(xù)棒線材軋制工序的原材料。對于表面質(zhì)量要求嚴格的用途，會采用對φ175mm圓坯表面進行全長、全周剝皮處理后的去皮圓坯作為原材料。由于線材制品是在熱態(tài)下軋制，且軋制時容易產(chǎn)生晃動，導(dǎo)致軋制后進行表面探傷檢查較為困難。因此，對作為前道原材料的圓坯進行表面缺陷檢查就顯得尤為重要，為此，西日本制鐵所（倉敷地區(qū)）方坯廠對去皮圓坯的表面缺陷探傷機進行了更新。本文重點介紹了此次更新過程中實現(xiàn)探傷性能提升的相關(guān)技術(shù)。
2方坯廠設(shè)備概況
2.1
剝皮生產(chǎn)線
方坯廠軋制的圓坯，會在剝皮生產(chǎn)線上進行表面全長、全周的剝皮處理，之后再通過表面缺陷探傷機進行自動檢查。若發(fā)現(xiàn)表面存在缺陷，會使用砂輪機對缺陷部位進行研磨去除，然后再次進行表面缺陷探傷。只有被判定為無缺陷的圓坯，才會被運送至后續(xù)的棒線材廠。過去，表面缺陷探傷機一直使用渦流探傷儀（EC），但在2020年，為了提升探傷性能，將其更新為漏磁探傷儀（MLFT）。
2.2
表面缺陷探傷設(shè)備
圖1展示了對圓坯表面進行檢查的探傷設(shè)備概要。探傷時，讓圓坯在回轉(zhuǎn)滾輪上旋轉(zhuǎn)，同時使勵磁線圈和檢測探頭沿圓坯的縱向移動，以此實現(xiàn)全周檢查。在使用渦流探傷儀時，勵磁線圈會在圓坯中產(chǎn)生渦流，與完好部位相比，缺陷部位的渦流會發(fā)生變化。而使用漏磁探傷儀時，勵磁線圈會使圓坯磁化，與完好部位相比，缺陷部位的磁通量會發(fā)生變化。通過探頭檢測這些變化，進而完成表面探傷工作。
3探傷性能提升的技術(shù)開發(fā)
3.1
探傷設(shè)備更新帶來的探傷性能提升
通常而言，信噪比（S/N比）被用作衡量表面缺陷探傷設(shè)備探傷性能的指標。信噪比表示輸出（Signal）與噪聲（Noise）的比值，信噪比越大，意味著相對于噪聲，缺陷信號的輸出越大，因此，過檢測情況較少，表面缺陷探傷性能也就越優(yōu)異。要提高信噪比，就需要降低噪聲。噪聲的影響因素包括：1）提離值（檢測探頭與被檢測材料之間的間隙）、2）表面粗糙度、3）被檢測鋼種、4）勵磁頻率。由于1）-3）無法進行控制，所以研究重點放在了4）上。
表面粗糙度所產(chǎn)生的噪聲與探傷深度相關(guān)，探傷深度越深，就越能抑制表面粗糙度的影響，從而降低噪聲。作為探傷深度的指標，電流密度相較于表面降低至0.368倍時的深度——滲透深度值得一提。滲透深度與勵磁頻率的平方根成反比。漏磁探傷儀的勵磁頻率是渦流探傷儀的1/16，因此將渦流探傷儀更換為漏磁探傷儀后，滲透深度能夠提升至約4倍，這樣就可以在受表面性狀影響較小的狀態(tài)下進行探傷。
為評估探傷性能，在加工有人工缺陷的在線測試管（OnlineTestPipe，OTP）上進行了探傷測試。針對渦流探傷儀（EC）和漏磁探傷儀（MLFT），繪制出人工缺陷深度與信噪比的關(guān)系圖，如圖2所示。從圖中可以明顯看出，漏磁探傷儀（MLFT）的信噪比相比渦流探傷儀（EC）提升了約3-12倍，有了顯著改善。
3.2
探傷方式變更帶來的探傷性能提升
在線測試管（OTP）上的人工缺陷是開口的，且在深度方向沒有傾斜。而自然缺陷可能是閉口的，或者在深度方向存在傾斜，所以即使自然缺陷與人工缺陷深度相同，其檢測靈敏度也可能會下降。為防止因自然缺陷檢測靈敏度下降而導(dǎo)致漏檢，除了以往采用的Y方式外，還引入了θ方式。圖3對缺陷相位和探傷方式進行了說明，圖中灰色部分表示由缺陷產(chǎn)生的輸出。在Y方式下，輸出的Y軸截距就是漏磁探傷儀的圖表輸出；在θ方式下，輸出的絕對值針對檢測范圍成為漏磁探傷儀的圖表輸出。當自然缺陷輸出的相位傾斜較小時，Y方式下的輸出會變小，導(dǎo)致缺陷檢測困難。而θ方式只要在檢測范圍內(nèi)，無論傾斜情況如何都會輸出絕對值，因此，與Y方式相比，輸出更大，更易于檢測出缺陷。此次通過同時使用Y方式和θ方式，在自然缺陷檢測中也能夠獲得與實際缺陷深度相當?shù)娜毕葺敵?，實現(xiàn)了缺陷檢測能力的提升。
3.3
圓坯端部探傷探頭跟蹤性改善
需要探傷的去皮圓坯是軋制材料，在最前端的軋輥咬入時，由于輸入側(cè)的翹曲，前端容易發(fā)生彎曲。漏磁探傷儀（MLFT）在探傷時，是讓圓坯在回轉(zhuǎn)滾輪上旋轉(zhuǎn)進行檢測的，若圓坯彎曲程度較大，探傷時探傷探頭的振動就會增大，容易產(chǎn)生噪聲。此外，雖然在探傷探頭前后設(shè)有導(dǎo)向滾輪，但為縮短端部的不敏感區(qū)域，在探傷時其中一側(cè)的導(dǎo)向滾輪會處于脫離圓坯的狀態(tài)。此時，用于保護磁化軛的硬質(zhì)合金軛套等會與旋轉(zhuǎn)的圓坯接觸，因振動也容易產(chǎn)生噪聲。因此，研究了一種設(shè)備結(jié)構(gòu)，既能夠縮短圓坯端部的不敏感區(qū)域，又能抑制噪聲影響，實現(xiàn)對圓坯端部的探傷。
漏磁探傷儀通過設(shè)置軛滾輪代替軛套，使探傷探頭能夠跟隨圓坯的旋轉(zhuǎn)，從而起到防止振動的作用。采用軛滾輪結(jié)構(gòu)后，大幅降低了圓坯端部探傷時因噪聲導(dǎo)致的誤判檢查發(fā)生率。
4結(jié)語
在方坯廠的表面缺陷探傷工作中，實現(xiàn)了探傷性能的有效提升，具體措施包括：1）將渦流探傷儀更換為漏磁探傷儀，提高了信噪比；2）同時使用Y方式和θ方式，提升了對自然缺陷的檢測能力；3）將軛套滾輪化，改善了端部跟蹤性。
