國內外連鑄坯高溫超聲波探傷的狀況

對高溫狀態下連鑄坯表面缺陷的探傷，是各工業國家自連鑄工藝誕生以來就已引起高度重視并在競相發展的一項技術。自70年代初不少人就開始了光學、超聲和渦流等多種探傷方法的實驗研究。近年來取得了較為突出進展的是德國蒂森公司、法國洛林公司和意大利達涅利公司，他們研究開發的在線探傷技術已相繼進入工業試驗或工業實用階段。通過使用多通道和多組探頭技術，同時對坯材表面進行掃描檢查，可有效檢出鑄坯表面3mm深的裂紋和各種有害缺陷。

連鑄坯缺陷的類型

連鑄坯表面缺陷是影響連軋機產量和鑄坯質量的重要缺陷。據統計，鑄坯的各類缺陷中裂紋占50%，而鑄坯出現裂紋，重者會導致拉漏或廢品，輕者要進行精整。這樣既影響鑄機生產率，又影響產品質量，增加了成本。鑄坯缺陷可分為以下三類：表面缺陷：包括表面縱裂紋、橫裂紋、網狀裂紋、皮下夾雜、皮下氣孔、表面凹陷等，如圖1所示。

1-角部橫裂紋;2-角部縱裂紋;3-表面橫裂紋;4-寬面縱裂紋;5-星狀裂紋;6-振動痕跡;7-氣孔;8-大型夾雜物

圖1連鑄坯表面缺陷示意圖

內部缺陷：包括中間裂紋、皮下裂紋、壓下裂紋、夾雜、中心裂紋和偏析等。形狀缺陷：方坯菱變(脫方)和板坯鼓肚。

連鑄坯表面缺陷常用檢測方法、原理

鑄坯表面質量是鑄坯質量的重要指示之一，鑄坯表面缺陷性質及程度是判斷鑄坯是否合格的重要依據之一，需要對鑄坯表面進行定量檢測。近年來，隨著連鑄坯熱裝熱送技術的發展，對連鑄坯表面缺陷進行在線檢測的要求也愈顯迫切。當前，實用的連鑄坯表面缺陷檢測方法有：光學檢測法、超聲波檢測法、渦流檢測法等，本文將重點介紹光學法和渦流檢測法。

1光學檢測法原理和設備報價

光學檢測法檢驗鑄坯表面缺陷裝置由光源、工業攝像機、信號處理、輸出裝置等組成，如圖2所示。

圖2鑄坯表面缺陷光學檢測法示意圖

光源：因鑄坯溫度較高，并有熱輻射，需要對表面用強光照射，故采用三個水銀燈照射鑄坯表面。

工業攝像機：用三臺攝像機從不同的角度攝取鑄坯寬度方向圖像(包括裂紋、振痕及凹凸不平等)。

信號處理裝置：將攝像機獲取的視頻信號進行處理，去掉振痕及凹凸不平信號，只留下裂紋信號在熒光屏上顯示，經縮小比例后在打印機上打出圖形，打印紙移動速度與鑄坯同步，操作人員觀察打印結果對鑄坯表面質量做出判斷，決定切割尺寸并決定是否可直接熱送。

此套設備目前市場報價約1000～2000萬元，價格昂貴，且設備磨損、更換率較高。

2渦流檢測法原理、結構、主要技術指標、探傷工藝及設備報價

1)渦流檢測法

檢測鑄坯表面缺陷裝置由檢測臺、前后垂直壓送輥裝置、中央檢測鑄機、除鱗裝置、電控操作臺等組成。

①檢測臺：檢測臺用于支撐中央檢測鑄機。檢測臺高度可通過手柄調整，使中央檢測主機對正被檢鑄坯。

②前后垂直壓送輥裝置：前后垂直壓送輥用來使被檢鑄坯通過中央檢測頭時勻速穩定。壓輪由氣缸和彈簧雙重頂推。

③中央檢測主機：中央檢測主機置于檢測臺之上。其上有四個旋轉盤，完成對每塊鑄坯表面的掃差。

④除鱗裝置：用于去除鑄坯表面的氧化皮，消除對渦流探傷形成噪聲的影響。

⑤電控操作臺：用來控制整個檢測過程和各單元部分的機械動作及調整儀器參數。可實現“全自動探傷”和“半自動探傷”兩種模式的檢測。

2) 連鑄坯表面渦流探傷的主要技術指標。

①探傷對象：各種尺寸的圓坯、方坯和板坯。

②鑄坯鋼種：普碳鋼或合金鋼。

③檢測溫度：400～1000℃。

④檢測速度：≤3～40m/min。

⑤允許速度波動范圍：0～40m/min。

⑥檢測缺陷類型和大小：深度或高度大于3mm的痕、壓痕、擦傷、皺皮紋、冷濺、耳子、凸塊、凹坑和深度大于3mm的裂紋。

⑦剪切后鑄坯的端部探傷盲區：50mm。

⑧檢出缺陷后的處理：即時給出聲光報警信號;自動或手動分送缺陷鑄坯至下料槽中。

⑨中央檢測臺占地：≤1m(傳輸線方向)

3)高溫連鑄坯表面渦流探傷工藝介紹。

①連鑄圓坯探傷

對于連鑄圓坯，可采用穿過式渦流探傷的方法進行檢測。如圖3所示：

圖3連鑄圓坯探傷示意圖

這種方法是讓連鑄圓坯穿過渦流檢測探頭，在圓坯直線傳輸的過程中，完成對整個圓坯表面的檢查。在圓坯直徑較小的情況下，可采用單通道的渦流探測方式;如果圓坯直徑較大，為了提高檢測靈敏度，可采用多道的方式進行檢查。

②連鑄方坯探傷

對于連鑄方坯，可采用旋轉點探頭式渦流探傷的方法進行檢查。如圖4所示：

圖4連鑄方坯探傷示意圖

這種方法是將點式渦流探頭安裝與旋轉盤(又稱旋轉頭)中，當旋轉盤做高速旋轉運動和方坯直線前進時，探頭完成對鑄坯一個平面的掃查。兩相對放置的四個旋轉渦流探頭，完成對連鑄方坯四個面的探傷檢測。

③連鑄板坯探傷

對于連鑄板坯，可采用放置式探頭的渦流探傷方法進行檢查。如圖5所示：

圖5連鑄板坯探傷示意圖

這種方法是將若干個放置式渦流探頭一字型排列，當板坯直線傳輸經過組合探頭時，即可完成對鑄坯一個平面的探測檢查。以同樣方法，在板坯的其他表面設置擺放陣列探頭，即可完成對整個連鑄板坯表面的檢查。

4)此套設備目前市場報價約200～300萬元，是光學檢測法設備價格的十分之一，且設備使用率高，維修方便。

高溫連鑄坯在線自動化探傷是近些年發展起來的新的無損檢測技術，它的技術內涵高，我國目前對連鑄高溫狀態探傷技術的應用尚屬空白，由于它是在連鑄生產線惡劣的工程環境下實施，所以需要精益的設計和高標準、高質量的建造。它的投入是較大的，但隨著連鑄軋機及熱送直軋技術的發展，它的應用能產生直接或間接經濟效益是顯而易見的，如瑞典斯堪地納維亞鋼廠宣稱，他們年產240萬噸鋼的鋼廠由于采用高溫連鑄坯表面探傷技術，避免了缺陷鑄坯的繼續深加工，實現高質量坯的“熱送熱軋”，每年僅節能就達600GWh(按每度電0.1元人民幣計算，約合6000萬元)。

相對光學檢測設備的高投入、高消耗，筆者認為，渦流檢測法具有投資少，運行成本低，維護方便等諸多優點，值得國內鋼廠推廣應用。