離心復(fù)合鑄造軋輥超聲波探傷質(zhì)量缺陷判定與控制對(duì)策

1、首屆中國(guó)大型鑄鍛件翻造技術(shù)發(fā)展論壇論文集離心復(fù)合鑄造軋輥超聲波探傷質(zhì)量缺陷判定與控制對(duì)策劉紹昌。杜立朝( 鞍鋼重型機(jī)械有限責(zé)任公司軋輥廠，遼寧鞍山1 1 4 0 2 1 )摘要：利用超聲波探傷技術(shù)，能夠不同程度檢測(cè)出離心復(fù)合鑄造軋輥工作層與芯層冶金結(jié)合質(zhì)量的好與壞，軋輥軸芯鑄造組織的致密性。針對(duì)離心復(fù)合鑄造軋輥超聲波探傷常見的各種結(jié)合層回波形式，闡述其形成原因，推斷判定離心軋輥結(jié)合層真實(shí)質(zhì)量狀況；對(duì)軋輥軸芯穿透質(zhì)量技術(shù)要求，提出不同的技

2、術(shù)判定觀點(diǎn)，闡述其控制對(duì)策，不斷提升產(chǎn)品制造質(zhì)量。關(guān)鍵詞：超聲波探傷；結(jié)合層回波；穿透現(xiàn)代軋鋼工業(yè)的技術(shù)與發(fā)展，為有效控制板形，在熱軋帶鋼軋制控制技術(shù)方面，選取與采用精軋工作輥軸向移動(dòng)獲取輥縫正負(fù)凸度的變化( 即C V C 軋制技術(shù)) ，或通過上下工作輥的交叉來改變輥縫凸度的變化( 即P c 軋制技術(shù)) ，或工作輥彎輥和工作輥軸向移動(dòng)獲取控制凸度和平直度的變化( 即W R B ／W R S 軋制技術(shù)) 等技術(shù)方法來改善工作輥磨損，提高軋

3、制精度，實(shí)現(xiàn)自由軋制。為充分發(fā)揮軋機(jī)作業(yè)效率，對(duì)軋鋼機(jī)所需關(guān)鍵備件一軋輥，提出越來越高的技術(shù)性能要求：軋輥耐磨損、軋制服役抗事故性能力要強(qiáng)。2 0 世紀(jì)3 0 年代，。日本首先將離心復(fù)合鑄造技術(shù)應(yīng)用于軋輥生產(chǎn)制造，具有軋輥耐磨損、軸芯強(qiáng)韌性能好的離心復(fù)合鑄造軋輥應(yīng)運(yùn)而生。離心復(fù)合鑄造軋輥生產(chǎn)，面臨最為主要的技術(shù)問題是軋輥工作層與芯層冶金結(jié)合質(zhì)量問題。軋輥工作層與芯層冶金結(jié)合質(zhì)量不良、夾渣，都將導(dǎo)致離心復(fù)合鑄造軋輥在軋機(jī)軋制服役過程中，造

4、成軋輥大面積剝落、掉肉；軋輥在交叉、彎輥軋制服役過程中，軋輥軸芯要求具有高的抗拉、彎曲性能及軋輥軸芯鑄造組織致密無缺陷，以承受高軋制負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)安全軋制。為有效檢測(cè)與判定離心復(fù)合鑄造軋輥結(jié)合層質(zhì)量不良、軋輥軸芯鑄造組織致密無缺陷等技術(shù)問題，利用超聲波探傷技術(shù)對(duì)離心復(fù)合鑄造軋輥結(jié)合層質(zhì)量、軸芯鑄造質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)判定工作，顯得尤為重要。1 超聲波探傷基本原理無損檢驗(yàn)方法總體有：磁粉檢驗(yàn)、浸透檢驗(yàn)、超聲波檢驗(yàn)、渦流檢驗(yàn)等多種方法。磁粉檢驗(yàn)、浸透檢

5、驗(yàn)適于檢測(cè)產(chǎn)品表面開口形缺陷；渦流檢驗(yàn)適于探測(cè)產(chǎn)品表面及近表面缺陷；超聲波檢驗(yàn)適于產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量缺陷檢驗(yàn)。為較全面檢測(cè)離心復(fù)合軋輥產(chǎn)品結(jié)合層質(zhì)量、軸芯鑄造質(zhì)量，軋輥制造廠多采用超聲波無損探傷檢驗(yàn)方法。無損檢測(cè)超聲波探傷方法，就是利用超聲與聲波物理原理，以超聲物理為基礎(chǔ)，聲波在均勻的磁性介質(zhì)中傳播，超聲波的波源沿一定方向向遠(yuǎn)處一直傳播下去。當(dāng)一束超聲波在其傳播路徑上遇到介質(zhì)的聲不連續(xù)性界面時(shí)，就會(huì)發(fā)生超聲波的反射、折射、透射；當(dāng)一束超聲波在

6、不同介質(zhì)中傳播，如超聲從介質(zhì)I 通過與其傳播方向相垂直的界面進(jìn)入另一界面介質(zhì)Ⅱ，兩界面介質(zhì)聲阻抗分別為易=作者簡(jiǎn)介：劉紹昌( 1 9 6 2 一) ，男，遼寧鞍山人，技術(shù)科長(zhǎng)，高級(jí)工程師，主要從事軋輥生產(chǎn)和研究。電話：0 4 1 2 —6 7 5 1 3 2 3—1 1 7 —首屆中國(guó)大型鑄鍛件制造技術(shù)發(fā)展論壇論文集波的根本原因。熔融區(qū)，實(shí)際是軋輥外層與芯層鐵水結(jié)合的混熔區(qū)，混熔的結(jié)果也將直接影響該區(qū)間回波的強(qiáng)與弱，與半熔融區(qū)回波形式特

7、點(diǎn)雷同。理論上分析，軋輥工作層熔融區(qū)的外層鐵水與芯層鐵水混熔越充分，半熔融區(qū)與熔融區(qū)兩界面介質(zhì)聲阻抗變化就越小，半熔融區(qū)與熔融區(qū)界面處回波就越小，軋輥工作層與芯層結(jié)合就越好；當(dāng)軋輥工作層熔融區(qū)的外層鐵水與芯層鐵水混熔不充分或不混熔，半熔融區(qū)與熔融區(qū)兩界面介質(zhì)聲阻抗變化差異就越大，半熔融區(qū)與熔融區(qū)界面處超聲回波性就增強(qiáng)，甚至在熔融區(qū)與芯層鐵水界面直接產(chǎn)生強(qiáng)回波，表明熔融區(qū)內(nèi)軋輥外層鐵水與芯層鐵水結(jié)合就不好。值得提及的是，在軋輥工作層與芯層

8、間存在面積夾渣、砂質(zhì)量缺陷，軋輥工作層內(nèi)組織成分偏析，無論熔融區(qū)軋輥外層鐵水與芯層鐵水混熔的結(jié)果如何，均改變不了軋輥外層介質(zhì)與渣、砂介質(zhì)、偏析組織介質(zhì)界面聲阻抗。當(dāng)缺陷尺寸彤大于A 時(shí)，一定頻率、靈敏度下超聲波探傷回波高度與缺陷大小成正比。3 離, b C L 輥結(jié)合層超聲波探傷回波與質(zhì)量判定技術(shù)分析離心復(fù)合軋輥內(nèi)外層冶金結(jié)合質(zhì)量判定，通常采用咖2 0m m 、2 ．5M H z 直探頭u T 方法，以標(biāo)樣一定深度缺陷當(dāng)量回波模擬對(duì)比探

9、傷，執(zhí)行G B l 5 0 4 - - 9 1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品技術(shù)附件。生產(chǎn)實(shí)踐常遇有的基本探傷波形示意圖如圖2 a —d 所示。圖2 離心復(fù)合軋輥內(nèi)外層冶金結(jié)合探傷基本波形示意圖( d )3 ．1 a 形回波為離心復(fù)合軋輥內(nèi)外層冶金結(jié)合基本回波形式，嚴(yán)格控制回波高度，能有效保證軋輥內(nèi)外層鐵水冶金結(jié)合質(zhì)量。該波處于軋輥工作層半熔融區(qū)與熔融區(qū)界面，通常是由于畸變石墨的偏析、鐵水硫化物、鐵渣等物質(zhì)存在，造成回波增強(qiáng)，尤其非金屬夾渣物影響最大

10、。通常l( 1 ) 對(duì)遍布整個(gè)輥身、深度在有效工作層厚度以外不穩(wěn)定、斷續(xù)帶狀回波，當(dāng)量回波高度在仍+ 2 d B 以下( 簡(jiǎn)稱回波增強(qiáng)) ，技術(shù)分析往往是由于“黑區(qū)”石墨及硫化物輕微偏析所為，質(zhì)量判定該類型回波軋輥可視為合格。如當(dāng)量回波高度在多5 + 2d B 以上且成密集形分布，技術(shù)判定屬于“黑區(qū)”石墨及硫化物出現(xiàn)嚴(yán)重偏析，直接影響離心復(fù)合軋輥結(jié)合層強(qiáng)度，該類軋輥要嚴(yán)禁上機(jī)使用。為有效控制離心軋輥結(jié)合層回波增強(qiáng)技術(shù)問題，外層鐵水熔煉s

11、 含量要嚴(yán)格控制在一定含量以下，并采取適當(dāng)延長(zhǎng)外層鐵水冷凝時(shí)問與降低軋輥填芯鐵水溫度辦法，可極大改善與緩解“黑區(qū)”畸變石墨及硫化物偏析問題。( 2 ) 對(duì)在有效工作層厚度以外軋輥結(jié)合層探傷出現(xiàn)寬粗回波，其回波特點(diǎn)連續(xù)性強(qiáng)、波高較為穩(wěn)定，視為軋輥內(nèi)外層冶金結(jié)合不良，技術(shù)分析這是由非金屬夾渣物造成的，或是軋輥內(nèi)外層鐵水未冶金結(jié)合上，該類缺陷軋輥要嚴(yán)禁出廠上機(jī)使用，可一次性判廢，否則軋輥在軋鋼使用過程中將導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重大剝落或掉肉。一1 1 9