鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置和檢測方法
2023-10-04 04:27:14
專利名稱：鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置和檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼製品表層缺陷的無損檢測裝置和檢測方法，尤其涉及一種連續生產的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置和檢測方法。
背景技術：
粗糙表面鋼製品是高溫連鑄坯，由於工件高溫，且表面粗糙，目前，現有技術的多種鋼製品表層缺陷的無損檢測裝置和檢測方法都不能對高溫狀態下的連續生產的鋼製品表層缺陷和深度裂紋進行有效檢測。現有技術的多種鋼製品表層缺陷的無損檢測裝置和檢測方法有以下幾種請參見圖1所示，一種現有技術採用自動攝像檢測裝置10和目檢的檢測方法，在鋼坯A連鑄生產線上方設置多個由攝像頭11構成的檢測頭，檢測頭的信號輸出端通過導線與操控室的顯示終端12連接。當鋼坯自動傳輸到多個檢測頭下方，操控室的檢驗人員開啟電子檢測系統，從顯示屏上即可目檢由檢測頭攝入的鋼坯表面狀況。
這種檢測設備，檢測頭與高溫鋼坯距離較遠，便於熱防護；檢測方法比較簡單，檢測人員只需打開操控室內電子檢測設備系統，檢驗員在操作室觀察顯示屏上鋼坯的攝像進行目檢，當發現鋼坯上有缺陷時，控制標記系統自動向缺陷處噴上標記，當鋼鑄坯流入下道工序時，操作工就在噴標處用火焰進行火焰清理把缺陷燒掉或把有缺陷的部位切掉。
但是，這種檢測設備和檢測方法存在如下缺點這種檢測方法對面積敏感，對深度不敏感，只能檢測開口較大的裂紋，開口小於0.5mm的裂紋及氧化鐵皮遮擋的或沒開口的裂紋均無法檢測。這種檢測系統在國外生產線上雖然還有一些，但均面臨淘汰。
請參見圖2所示，另一種渦流檢測裝置20和檢測方法，在與鋼坯A相鄰的兩側，分別設置兩個渦流探頭21，該渦流探頭21在相鄰鋼坯的上方和側面部位分別設置電磁傳感器22，該電磁傳感器22的信號輸出端通過導線與操控室的信息處理器23連接。
這種檢測方法是基於「法拉第」電磁感應原理，它是通過感應線圈產生的交變電磁場在金屬材料表面感生渦流，當渦流路徑上遇到裂紋等缺陷時感應線圈阻抗發生變化，從而顯示缺陷的存在。
這種檢測裝置能自動檢測高溫鑄鋼坯的表層裂紋，自動化程度較高，檢測方法簡便。
這種檢測裝置的缺點是1.該裝置的感應線圈與工件表面間隙不能太大，間隙一大，感應信號就減少或沒有了，因此靈敏度低，只能檢測鋼坯表面裂紋等缺陷。
2.該裝置的感應線圈通過的是高頻電流，交變電磁場也是高頻，由於感應電流的趨膚效應，因此，渦流的滲透深度有限，影響範圍是毫米級，主要用於表面開口裂紋。
這種檢測方法由於對高溫鋼坯檢測，檢驗員無法靠近，所有配置都是預設的，只要按電鈕使探頭驅動器工作，檢測探頭自動停在工件表面進行檢測，這種檢測方法對高溫鋼坯表面1毫米以下的裂紋就難於檢測了。
請參見圖3所示，還有一種常規漏磁檢測裝置30和檢測方法，在相鄰被檢測器件的B上方設置一檢測裝置30，該檢測裝置30由磁鐵31、繞在磁鐵31上的線圈32及設置在線圈32下方的電磁傳感器33構成；線圈32兩端與直流電源連接，電磁傳感器33信號輸出端與外接的信息處理器34連接。
目前漏磁檢測方法有兩種，一種是直流磁化的用於鋼管檢測，另一種是交流磁化的用於黑皮鋼棒表面裂紋的檢測。常規漏磁檢測方法檢測傳感器用的是無源器件，靠磁敏感器件直接接受磁場強度或用線圈快速掃描，產生感應電動勢，因此，感應靈敏度很低。由於漏磁檢測裝置的漏磁通很弱，使用該檢測裝置時的檢測方法是，檢測裝置必須壓在工件上掃描。因此，對於高溫連鑄鋼坯等粗糙表面工件是無法檢測使用的，目前在高溫連鑄鋼坯檢測領域尚無這種先例。
發明內容
本發明的目的在於提供一種鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置和檢測方法，檢測裝置能產生磁記憶效應，保持較強的磁化效應，有效提高了檢測靈敏度，用於該檢測裝置的檢測方法能有效檢測出鋼坯的深度裂紋缺陷，從而能確保產品質量。
本發明的技術方案是這樣實現的。一種鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其特點是，包括穩定機架、隨動支架、連接軸、驅動器、檢測頭及傳動杆；所述的穩定機架內設為空腔，在穩定機架上部設置連接板；該連接板下部設有軸孔；所述的隨動支架設置在穩定機架的空腔中，在隨動支架內兩側設有滑槽，在隨動支架上部設有軸孔；所述的連接軸穿越穩定機架的連接板中的軸孔與隨動支架中的軸孔，將穩定機架與隨動支架相連接；所述的驅動器設置在隨動支架的上部；所述的檢測頭設在隨動支架的兩側滑槽之間，該檢測頭由箱體、磁化器及傳感器組成；所述的箱體中間設有空腔；所述的磁化器設置在兩水箱壁之間，所述的傳感器設置在兩磁軛之間；傳感器通過導線與外部的信息處理裝置連接；所述的傳動杆的兩端分別與驅動器和檢測頭連接。
上述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其中，所述的磁化器設為磁軛，該磁軛由磁鐵與設置在端的工業純鐵構成。
上述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其中，所述的傳感器設置在磁軛的兩極之間；傳感器由殼體、設置殼體內的一對鐵芯及分別繞在一對鐵芯上的線圈構成；線圈兩端分別與信息處理裝置中的交流電源連接。
上述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其中，所述的還包括四個調節螺母，該四個調節螺母設置在隨動支架的底部四角。
上述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其中，所述的還包括四個滾輪，該四個滾輪設置在穩定支架的底部四角。
上述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其中，還包括進水管和出水管；所述的進水管和出水管的一端分別與箱體頂部兩側的進水口和出水口連接，進水管和出水管的另一端與外部的循環水裝置連接。
用於上述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置的檢測方法，其中，檢測方法包括以下步驟步驟1，控制檢測頭下降至接近鋼坯表面；步驟2，驅動檢測頭上升至設定的位置，產生記憶磁場；步驟3，調出存儲的檢測條件數據；步驟4，檢測頭檢測鋼坯，設置在檢測頭中的磁軛與鋼坯之間形成閉合磁路，產生環形磁場；步驟5，檢測頭檢測鋼坯，設置在檢測頭內磁軛兩極之間的有源傳感器產生交變電磁場；步驟6，檢測頭對在流水線上移動的鋼坯進行檢測，當鋼坯表面沒有表面缺陷時，沒有漏磁通形成，傳感器沒有信號被接收到；當鋼坯有裂紋缺陷出現，環形磁場受到破壞，產生漏磁通，漏磁通幹擾交變電磁場，使有源傳感器的線圈阻抗發生變化，產生反映鋼坯缺陷的岐變信號。
步驟7，檢測頭輸出鋼坯裂紋缺陷的岐變信號至信息處理裝置。
步驟8，信息處理裝置將岐變信號處理後，從顯示屏上顯示鋼坯裂紋缺陷的波形圖，同時發出報警信號，還發出噴標信號，噴標裝置對鋼坯上裂紋缺陷噴上標記，由下道火焰清理工藝進行處理。
上述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測方法，其中，所述的步驟1至步驟2，檢測頭從接近鋼坯表面的位置上升到檢測頭與被檢鋼坯距離8至10mm的位置，檢測頭與鋼坯之間產生記憶磁場。
上述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測方法，其中，根據權利要求7所述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測方法，其特徵在於所述的步驟1中檢測頭下降至接近鋼坯表面的距離為1至2mm。
本發明由於採用了上述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置和檢測方法技術方案，使之與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果1.本發明檢測裝置中由於設有磁化裝置，當檢測頭與被檢鋼坯相接時，磁化裝置與被檢鋼坯之間產生閉環磁路，可使磁場在鋼坯裡面滲透深度大，便於檢測深度裂紋。
2.本發明檢測裝置中由於設有有源電磁傳感器，設置在有源電磁傳感器中的線圈通電後產生交流電磁場，當該交流電磁場遇到鋼坯裂紋缺陷引起漏磁通時，該交流電磁場發生歧變，這個歧變的場即鋼坯缺陷信號，從而能可靠地檢測出鋼坯的缺陷，有效提高產品質量。
3.本發明檢測裝置的檢測頭檢測時，檢測頭與工件之間可保持較大的間隙，解決了國內外尚未解決的技術難題，從而檢測頭的水冷系統便於加工和安裝，並可避免檢測頭與工件碰撞的事故。
4.本發明檢測裝置的殼體由於設為水箱，並在水箱中貫有循環水，使設置在水箱中的傳感器保持在20度以下的環境溫度上，可確保傳感器可靠工作。
5.本發明檢測裝置中由於設有驅動器，可通過相連接的傳動杆，帶動檢測頭上下移動，產生記憶磁場並可調節檢測間距。
6.本發明檢測裝置的檢測頭下部由於設有調節螺母，可微調檢測頭與被檢測鋼坯之間的距離。
7.本發明方法由於在步驟1至步驟2，檢測頭從接近鋼坯表面的位置上升到檢測頭與被檢鋼坯距離8至10mm的位置，使檢測頭與鋼坯之間產生記憶磁場，可以最大程度的保持較強的磁化效應，極大的提高了檢測靈敏度；同時檢測頭45與工件之間可保持較大的間隙，便於安裝，可避免檢測時觸碰被檢鋼坯，解決了國內外尚未解決的技術難題。
8.在本發明的檢測方法中，當檢測頭在鋼坯上方掃過時，在鋼坯表面缺陷處便有漏磁通形成，該漏磁通對傳感器建立的交變電磁場形成幹擾，產生反映鋼坯缺陷的了岐變信號，從而可有效地檢測出鋼坯的深度裂紋缺陷。
通過以下對本發明的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置和檢測方法一實施例結合其附圖的描述，可以進一步理解本發明的目的、具體結構特徵和優點。其中，附圖為圖1是現有技術自動攝像檢測裝置結的構示意圖。
圖2是現有技術鋼鑄坯渦流檢測裝置的結構示意圖。
圖3是現有技術漏磁檢測裝置的結構示意圖。
圖4是本發明鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置現場應用示意圖。
圖5是本發明鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置結構示意圖。
圖6是本發明鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置的傳感器結構示意圖。
圖7是本發明鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置用於檢測方法中磁軛與被檢測缺陷鋼坯之間產生磁漏通的示意圖。
圖8是本發明鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置的檢測頭向下移動狀態示意圖。
圖9是本發明鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置的檢測頭向上提升狀態示意圖。
圖10是本發明鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置用於檢測方法中磁軛與被檢測缺陷鋼坯之間產生記憶磁場的波形圖。
圖11是本發明鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置用於檢測方法中磁軛和傳感器與被檢測缺陷鋼坯之間產生岐變信號的示意圖。
圖12是本發明鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置用於檢測方法對被檢測出缺陷鋼坯岐變信號波形圖。
具體實施例方式
請參見圖4、圖5所示，本發明鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置40，包括穩定機架41、隨動支架42、連接軸43、驅動器44、檢測頭45及傳動杆46。
穩定機架41內設為空腔，在穩定機架41上部設置連接板411；該連接板411用螺栓412與穩定機架41連接，該連接板411下部設有軸孔，四個滾輪413設置在穩定支架41的底部四角。
隨動支架42設置在穩定機架41的空腔中，在隨動支架42內兩側設有滑槽421，在隨動支架42上部設有軸孔，四個調節螺母422設置在隨動支架42的底部四角。連接軸43穿越穩定機架41的連接板411中的軸孔與隨動支架42中的軸孔，將穩定機架41與隨動支架42相連接。驅動器44設置在隨動支架42的上部。通過設置在隨動支架42驅動器44和調節螺母422的粗調和細調，檢測頭45與工件之間可保持較大的間隙，從而檢測頭的水冷系統便於加工和安裝，並可避免檢測頭與工件碰撞的事故。
檢測頭45設在隨動支架42的兩側滑槽421之間，該檢測頭45由箱體451、磁化器452及傳感器453組成；箱體451中貫有循環水，使設置在水箱中的傳感器保持在20度以下的環境溫度上，可確保傳感器可靠工作。內層水箱壁451b中間設有空腔；磁化器452設置在水箱中，磁化器452設為磁軛，該磁軛由磁鐵452a與設置在兩端的工業純鐵452b構成。
請配合參見圖6，傳感器453設置在水箱的空腔中，位於磁軛452的兩極之間；傳感器453由殼體453a、設置殼體453a內的一對鐵芯453b及分別繞在一對鐵芯453b上的線圈453c構成；線圈453c兩端分別與信息處理裝置50中的交流電源51連接。傳動杆46的兩端分別與驅動器44和檢測頭45連接。
進水管454和出水管455的一端分別與箱體451頂部兩側的進水口和出水口連接，進水管454和出水管455的另一端與外部的循環水裝置連接。
鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的檢測裝置的工作原理是，當由磁化裝置及傳感器構成的檢測頭置於離高溫在線連鑄鋼坯表面10毫米左右距離處，高溫在線連鑄鋼坯以生產速度通過時，當高溫在線連鑄鋼坯表面沒有表面缺陷時，高溫在線連鑄鋼坯表面沒有漏磁通出現，傳感器建立的電磁場沒有發生歧變，採集缺陷信號的傳感器沒有信號輸出；當高溫在線連鑄鋼坯表面有表面缺陷時，在高溫在線連鑄坯表面缺陷處有漏磁通出現，傳感器建立的交變電磁場被幹擾發生歧變，即產生反映鋼坯缺陷的了岐變信號，再將該岐變信號至外部的信息處理裝置；信息處理裝置將岐變信號處理後，從顯示屏上顯示鋼坯裂紋缺陷的波形圖，同時發出報警信號，還發出噴標信號，由下道工藝進行處理。
用於上述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置的檢測方法，其特徵在於檢測方法包括以下步驟步驟1，控制檢測頭下降至接近鋼坯表面；在步驟1中，啟動驅動器，帶動檢測頭下降至接近鋼坯表面的距離為1至2mm，請配合參見圖7、圖8，檢測頭下降時，環行磁場HC1比較弱，在鋼坯表面有裂紋，即產生漏磁通LCT。
步驟2，驅動器帶動檢測頭上升至設定的位置；在步驟2中，檢測頭從接近鋼坯表面的位置上升到檢測頭與被檢鋼坯距離8至10mm的位置，請配合參見圖9、圖10，檢測頭上升時，環行磁場HC2比較強；使檢測頭與鋼坯之間產生記憶磁場HC2並有效提高了檢測靈敏度；磁化裝置與被檢鋼坯之間產生較強的閉環磁路，可使磁場在鋼坯裡面滲透深度大，便於檢測深度裂紋。
步驟3，調出存儲的檢測條件數據；由檢測裝置外部的信息處理裝置調出存儲的檢測條件數據。
步驟4，檢測頭檢測鋼坯時，設置在檢測頭中的磁軛與鋼坯之間形成閉合磁路，產生環形磁場；當環形磁場置於鐵磁鋼坯上方時，這個環形磁場沿鋼坯表面傳播。
步驟5，檢測頭檢測鋼坯時，設置在檢測頭中磁軛兩極之間的有源傳感器產生交變電磁場。
步驟6，檢測頭對在流水線上移動的鋼坯進行檢測時，當粗糙表面的鋼坯表面沒有表面缺陷時，沒有漏磁通形成，傳感器沒有信號被接收到；請配合參見圖11，當鋼坯有裂紋缺陷的出現，磁軛與鋼坯之間形成的環形磁場HC2受到破壞，粗糙表面的鋼坯表面缺陷處便有漏磁通LCT形成，這個漏磁通LCT對傳感器建立的交變電磁場JBC形成幹擾，使有源傳感器的線圈阻抗發生變化，傳感器即產生反映鋼坯缺陷的岐變信號。
步驟7，檢測頭輸出鋼坯裂紋缺陷的岐變信號至外部的信息處理裝置。
步驟8，信息處理裝置將岐變信號處理後，請配合參見圖12，從顯示屏上顯示鋼坯裂紋缺陷的波形圖，同時發出報警信號，還發出噴標信號，噴標裝置對鋼坯上裂紋缺陷噴上標記，由下道火焰清理工藝進行處理。
綜上所述，本發明的檢測裝置結構設計新穎、科學，由於設有磁化裝置，在鋼坯表面缺陷處便產生較強的漏磁通，可對鋼坯上的表面缺陷進行高靈敏度的漏磁通檢測；由於設有有源電磁傳感器，可建立穩定的電磁場。在本發明的檢測方法中，當檢測頭在鋼坯上方掃過時，在鋼坯表面缺陷處便產生較強的漏磁通；該漏磁通對傳感器建立的交變電磁場形成幹擾，使有源傳感器的線圈阻抗發生變化，有源傳感器即產生反映鋼坯缺陷的了岐變信號，通過信息處理裝置處理，可高靈敏度的可靠檢測出有深度裂紋缺陷的鋼坯，從而確保產品質量。
權利要求
1.一種鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其特徵在於包括穩定機架、隨動支架、連接軸、驅動器、檢測頭及傳動杆；所述的穩定機架內設為空腔，在穩定機架上部設置連接板；該連接板下部設有軸孔；所述的隨動支架設置在穩定機架的空腔中，在隨動支架內兩側設有滑槽，在隨動支架上部設有軸孔；所述的連接軸穿越穩定機架的連接板中的軸孔與隨動支架中的軸孔，將穩定機架與隨動支架相連接；所述的驅動器設置在隨動支架的上部；所述的檢測頭設在隨動支架的兩側滑槽之間，該檢測頭由箱體、磁化器及傳感器組成；所述的水箱壁中間設有空腔；所述的磁化器設置在水箱中所述的傳感器設置在兩個磁極中間；傳感器通過導線與外部的信息處理裝置連接；所述的傳動杆的兩端分別與驅動器和檢測頭連接。
2.根據權利要求1所述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其特徵在於所述的磁化器設為磁軛，該磁軛由磁鐵與設置在端的工業純鐵構成。
3.根據權利要求1所述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其特徵在於所述的傳感器設置在磁軛的兩極之間；傳感器由殼體、設置殼體內的一對鐵芯及分別繞在一對鐵芯上的線圈構成；線圈兩端分別與信息處理裝置中的交流電源連接。
4.根據權利要求1所述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其特徵在於所述的還包括四個調節螺母，該四個調節螺母設置在隨動支架的底部四角。
5.根據權利要求1所述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其特徵在於所述的還包括四個滾輪，該四個滾輪設置在穩定支架的底部四角。
6.根據權利要求1所述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置，其特徵在於還包括進水管和出水管；所述的進水管和出水管的一端分別與箱體頂部兩側的進水口和出水口連接，進水管和出水管的另一端與外部的循環水裝置連接。
7.用於上述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置的檢測方法，其特徵在於檢測方法包括以下步驟步驟1，控制檢測頭下降至接近鋼坯表面；步驟2，驅動檢測頭上升至設定的位置，產生記憶磁場；步驟3，調出存儲的檢測條件數據；步驟4，檢測頭檢測鋼坯，設置在檢測頭中的磁軛與鋼坯之間形成閉合磁路，產生環形磁場；步驟5，檢測頭檢測鋼坯，設置在檢測頭內磁軛兩極之間的有源傳感器產生交變電磁場；步驟6，檢測頭對在流水線上移動的鋼坯進行檢測，當鋼坯表面沒有表面缺陷時，沒有漏磁通形成，傳感器沒有信號被接收到；當鋼坯有裂紋缺陷出現，環形磁場受到破壞，產生漏磁通，漏磁通幹擾交變電磁場，使有源傳感器的線圈阻抗發生變化，產生反映鋼坯缺陷的岐變信號。步驟7，檢測頭輸出鋼坯裂紋缺陷的岐變信號至信息處理裝置。步驟8，信息處理裝置將岐變信號處理後，從顯示屏上顯示鋼坯裂紋缺陷的波形圖，同時發出報警信號，還發出噴標信號，噴標裝置對鋼坯上裂紋缺陷噴上標記，由下道火焰清理工藝進行處理。
8.根據權利要求7所述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測方法，其特徵在於所述的步驟1至步驟2，檢測頭從接近鋼坯表面的位置上升到檢測頭與被檢鋼坯距離8至10mm的位置，檢測頭與鋼坯之間產生記憶磁場。
9.根據權利要求7所述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測方法，其特徵在於根據權利要求7所述的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測方法，其特徵在於所述的步驟1中檢測頭下降至接近鋼坯表面的距離為1至2mm。
全文摘要
本發明涉及一種連續生產的鋼製品表層缺陷的雙場漏磁通的在線檢測裝置包括穩定機架、設置在穩定機架中的隨動支架、連接穩定機架和隨動支架的連接軸、設置在隨動支架上的驅動器、設在隨動支架兩側滑槽之間的檢測頭及連接驅動器和檢測頭的傳動杆、設在檢測頭水箱體中的磁化器和有源傳感器。檢測方法包括在步驟1和步驟2中，將檢測頭下降至接近鋼坯表面再上升至設定的位置，產生記憶磁場；步驟3，調出檢測條件數據；在步驟4和步驟5中，檢測頭檢測鋼坯產生環形磁場，有源傳感器產生交變電磁場；步驟6，檢測頭檢測到鋼坯裂紋產生岐變信號；在步驟7和步驟8中，檢測頭輸出岐變信號經信息處理裝置處理分別輸出顯示、報警及噴標信號。
文檔編號G01N27/82GK1908648SQ200510028559
公開日2007年2月7日 申請日期2005年8月5日 優先權日2005年8月5日
發明者韓世全 申請人:韓世全