離心復合鑄造軋輥超聲波探傷質(zhì)量缺陷判定與控制對策

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

2、術判定觀點，闡述其控制對策，不斷提升產(chǎn)品制造質(zhì)量。關鍵詞：超聲波探傷；結合層回波；穿透現(xiàn)代軋鋼工業(yè)的技術與發(fā)展，為有效控制板形，在熱軋帶鋼軋制控制技術方面，選取與采用精軋工作輥軸向移動獲取輥縫正負凸度的變化( 即C V C 軋制技術) ，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) ，或工作輥彎輥和工作輥軸向移動獲取控制凸度和平直度的變化( 即W R B ／W R S 軋制技術) 等技術方法來改善工作輥磨損，提高軋

3、制精度，實現(xiàn)自由軋制。為充分發(fā)揮軋機作業(yè)效率，對軋鋼機所需關鍵備件一軋輥，提出越來越高的技術性能要求：軋輥耐磨損、軋制服役抗事故性能力要強。2 0 世紀3 0 年代，。日本首先將離心復合鑄造技術應用于軋輥生產(chǎn)制造，具有軋輥耐磨損、軸芯強韌性能好的離心復合鑄造軋輥應運而生。離心復合鑄造軋輥生產(chǎn)，面臨最為主要的技術問題是軋輥工作層與芯層冶金結合質(zhì)量問題。軋輥工作層與芯層冶金結合質(zhì)量不良、夾渣，都將導致離心復合鑄造軋輥在軋機軋制服役過程中，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，以承受高軋制負荷，實現(xiàn)安全軋制。為有效檢測與判定離心復合鑄造軋輥結合層質(zhì)量不良、軋輥軸芯鑄造組織致密無缺陷等技術問題，利用超聲波探傷技術對離心復合鑄造軋輥結合層質(zhì)量、軸芯鑄造質(zhì)量進行檢測判定工作，顯得尤為重要。1 超聲波探傷基本原理無損檢驗方法總體有：磁粉檢驗、浸透檢驗、超聲波檢驗、渦流檢驗等多種方法。磁粉檢驗、浸透檢

5、驗適于檢測產(chǎn)品表面開口形缺陷；渦流檢驗適于探測產(chǎn)品表面及近表面缺陷；超聲波檢驗適于產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量缺陷檢驗。為較全面檢測離心復合軋輥產(chǎn)品結合層質(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方法。無損檢測超聲波探傷方法，就是利用超聲與聲波物理原理，以超聲物理為基礎，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處一直傳播下去。當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，就會發(fā)生超聲波的反射、折射、透射；當一束超聲波在

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=作者簡介：劉紹昌( 1 9 6 2 一) ，男，遼寧鞍山人，技術科長，高級工程師，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 —首屆中國大型鑄鍛件制造技術發(fā)展論壇論文集波的根本原因。熔融區(qū)，實際是軋輥外層與芯層鐵水結合的混熔區(qū)，混熔的結果也將直接影響該區(qū)間回波的強與弱，與半熔融區(qū)回波形式特

7、點雷同。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合就越好；當軋輥工作層熔融區(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，甚至在熔融區(qū)與芯層鐵水界面直接產(chǎn)生強回波，表明熔融區(qū)內(nèi)軋輥外層鐵水與芯層鐵水結合就不好。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。當缺陷尺寸彤大于A 時，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 輥結合層超聲波探傷回波與質(zhì)量判定技術分析離心復合軋輥內(nèi)外層冶金結合質(zhì)量判定，通常采用咖2 0m m 、2 ．5M H z 直探頭u T 方法，以標樣一定深度缺陷當量回波模擬對比探

9、傷，執(zhí)行G B l 5 0 4 - - 9 1 技術標準或產(chǎn)品技術附件。生產(chǎn)實踐常遇有的基本探傷波形示意圖如圖2 a —d 所示。圖2 離心復合軋輥內(nèi)外層冶金結合探傷基本波形示意圖( d )3 ．1 a 形回波為離心復合軋輥內(nèi)外層冶金結合基本回波形式，嚴格控制回波高度，能有效保證軋輥內(nèi)外層鐵水冶金結合質(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，尤其非金屬夾渣物影響最大

10、。通常l( 1 ) 對遍布整個輥身、深度在有效工作層厚度以外不穩(wěn)定、斷續(xù)帶狀回波，當量回波高度在仍+ 2 d B 以下( 簡稱回波增強) ，技術分析往往是由于“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。如當量回波高度在多5 + 2d B 以上且成密集形分布，技術判定屬于“黑區(qū)”石墨及硫化物出現(xiàn)嚴重偏析，直接影響離心復合軋輥結合層強度，該類軋輥要嚴禁上機使用。為有效控制離心軋輥結合層回波增強技術問題，外層鐵水熔煉s

11、 含量要嚴格控制在一定含量以下，并采取適當延長外層鐵水冷凝時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 ) 對在有效工作層厚度以外軋輥結合層探傷出現(xiàn)寬粗回波，其回波特點連續(xù)性強、波高較為穩(wěn)定，視為軋輥內(nèi)外層冶金結合不良，技術分析這是由非金屬夾渣物造成的，或是軋輥內(nèi)外層鐵水未冶金結合上，該類缺陷軋輥要嚴禁出廠上機使用，可一次性判廢，否則軋輥在軋鋼使用過程中將導致出現(xiàn)嚴重大剝落或掉肉。一1 1 9