1引言
JFE鋼鐵公司西日本制鐵所（倉(cāng)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(xiàn)材軋制工序的原材料。對(duì)于表面質(zhì)量要求嚴(yán)格的用途，會(huì)采用對(duì)φ175mm圓坯表面進(jìn)行全長(zhǎng)、全周剝皮處理后的去皮圓坯作為原材料。由于線(xiàn)材制品是在熱態(tài)下軋制，且軋制時(shí)容易產(chǎn)生晃動(dòng)，導(dǎo)致軋制后進(jìn)行表面探傷檢查較為困難。因此，對(duì)作為前道原材料的圓坯進(jìn)行表面缺陷檢查就顯得尤為重要，為此，西日本制鐵所（倉(cāng)敷地區(qū)）方坯廠對(duì)去皮圓坯的表面缺陷探傷機(jī)進(jìn)行了更新。本文重點(diǎn)介紹了此次更新過(guò)程中實(shí)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(xiàn)
方坯廠軋制的圓坯，會(huì)在剝皮生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行表面全長(zhǎng)、全周的剝皮處理，之后再通過(guò)表面缺陷探傷機(jī)進(jìn)行自動(dòng)檢查。若發(fā)現(xiàn)表面存在缺陷，會(huì)使用砂輪機(jī)對(duì)缺陷部位進(jìn)行研磨去除，然后再次進(jìn)行表面缺陷探傷。只有被判定為無(wú)缺陷的圓坯，才會(huì)被運(yùn)送至后續(xù)的棒線(xiàn)材廠。過(guò)去，表面缺陷探傷機(jī)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(duì)圓坯表面進(jìn)行檢查的探傷設(shè)備概要。探傷時(shí)，讓圓坯在回轉(zhuǎn)滾輪上旋轉(zhuǎn)，同時(shí)使勵(lì)磁線(xiàn)圈和檢測(cè)探頭沿圓坯的縱向移動(dòng)，以此實(shí)現(xiàn)全周檢查。在使用渦流探傷儀時(shí)，勵(lì)磁線(xiàn)圈會(huì)在圓坯中產(chǎn)生渦流，與完好部位相比，缺陷部位的渦流會(huì)發(fā)生變化。而使用漏磁探傷儀時(shí)，勵(lì)磁線(xiàn)圈會(huì)使圓坯磁化，與完好部位相比，缺陷部位的磁通量會(huì)發(fā)生變化。通過(guò)探頭檢測(cè)這些變化，進(jìn)而完成表面探傷工作。
3探傷性能提升的技術(shù)開(kāi)發(fā)
3.1
探傷設(shè)備更新帶來(lái)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(biāo)。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(duì)于噪聲，缺陷信號(hào)的輸出越大，因此，過(guò)檢測(cè)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(cè)探頭與被檢測(cè)材料之間的間隙）、2）表面粗糙度、3）被檢測(cè)鋼種、4）勵(lì)磁頻率。由于1）-3）無(wú)法進(jìn)行控制，所以研究重點(diǎn)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(biāo)，電流密度相較于表面降低至0.368倍時(shí)的深度——滲透深度值得一提。滲透深度與勵(lì)磁頻率的平方根成反比。漏磁探傷儀的勵(lì)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(jìn)行探傷。
為評(píng)估探傷性能，在加工有人工缺陷的在線(xiàn)測(cè)試管（OnlineTestPipe，OTP）上進(jìn)行了探傷測(cè)試。針對(duì)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(lái)的探傷性能提升
在線(xiàn)測(cè)試管（OTP）上的人工缺陷是開(kāi)口的，且在深度方向沒(méi)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(cè)靈敏度也可能會(huì)下降。為防止因自然缺陷檢測(cè)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(duì)缺陷相位和探傷方式進(jìn)行了說(shuō)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(duì)值針對(duì)檢測(cè)范圍成為漏磁探傷儀的圖表輸出。當(dāng)自然缺陷輸出的相位傾斜較小時(shí)，Y方式下的輸出會(huì)變小，導(dǎo)致缺陷檢測(cè)困難。而θ方式只要在檢測(cè)范圍內(nèi)，無(wú)論傾斜情況如何都會(huì)輸出絕對(duì)值，因此，與Y方式相比，輸出更大，更易于檢測(cè)出缺陷。此次通過(guò)同時(shí)使用Y方式和θ方式，在自然缺陷檢測(cè)中也能夠獲得與實(shí)際缺陷深度相當(dāng)?shù)娜毕葺敵?，?shí)現(xiàn)了缺陷檢測(cè)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(shí)，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(shí)，是讓圓坯在回轉(zhuǎn)滾輪上旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的，若圓坯彎曲程度較大，探傷時(shí)探傷探頭的振動(dòng)就會(huì)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(shí)其中一側(cè)的導(dǎo)向滾輪會(huì)處于脫離圓坯的狀態(tài)。此時(shí)，用于保護(hù)磁化軛的硬質(zhì)合金軛套等會(huì)與旋轉(zhuǎn)的圓坯接觸，因振動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)圓坯端部的探傷。
漏磁探傷儀通過(guò)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(dòng)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(shí)因噪聲導(dǎo)致的誤判檢查發(fā)生率。
4結(jié)語(yǔ)
在方坯廠的表面缺陷探傷工作中，實(shí)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(shí)使用Y方式和θ方式，提升了對(duì)自然缺陷的檢測(cè)能力；3）將軛套滾輪化，改善了端部跟蹤性。
