冷軋輥表面微小線性缺陷的定性檢測方法
2023-07-26 19:23:56 2
冷軋輥表面微小線性缺陷的定性檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種冷軋輥表面微小線性缺陷的定性檢測方法，本方法採用超聲表面波和磁粉探傷對冷軋輥表面進行檢測；對微小線性缺陷採用金相缺陷定位標尺定位；對缺陷部位採用砂紙粗磨、精磨、拋光並腐蝕，然後將線性缺陷以及線性缺陷周圍組織形貌用醋酸纖維紙複製下來，並標記出缺陷，完成缺陷復型片製備；將復型片進行真空噴碳，在顯微鏡下觀察缺陷的顯微組織形貌並觀察缺陷附近的顯微組織變化，記錄缺陷形貌以及周圍組織形貌特徵；根據微小線性缺陷的顯微形貌特徵以及缺陷周圍的顯微組織特徵，定性判斷輥面線性缺陷的性質。本檢測方法可對冷軋輥表面微小線性缺陷作出定性判斷，方便冷軋輥後續修磨處理，避免冷軋輥上機服役事故，保證板材的冷軋質量。
【專利說明】冷軋輥表面微小線性缺陷的定性檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種冷軋輥表面微小線性缺陷的定性檢測方法。
【背景技術】
[0002]鍛鋼冷軋輥使用後在維修過程中需磨去冷軋輥表面諸如凹坑、輥印等缺陷，同時當冷軋輥在使用中發生粘鋼、卡鋼等軋鋼事故後，因冷軋輥表面熱衝擊燒傷而形成局部表面顯微裂紋；據統計80%冷軋輥帶狀疲勞剝落是由於表面顯微裂紋引起。因此冷軋輥絕不能在有表面裂紋的狀態下使用。
[0003]冷軋輥表面的微小缺陷一旦未消除乾淨，上機服役極易造成板材質量降級，冷軋輥剝落、斷輥等重大事故。為避免此種情況的發生，現有的檢測技術是軋輥磨床均安裝有自動渦流探傷裝置檢測冷軋輥表面的線性缺陷。但對一些修磨後的冷軋輥，輥面會出現一些細小的線性點狀缺陷，這些缺陷用肉眼較難發現，用自動渦流探傷裝置通常也難以發現，用超聲表面波檢測和磁粉探傷可以觀察到，但無法確定該線性缺陷的性質，對後續的修磨工藝的處理造成一定的難度。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種冷軋輥表面微小線性缺陷的定性檢測方法，利用本檢測方法可對冷軋輥表面微小線性缺陷作出定性判斷，方便冷軋輥後續的修磨處理，避免冷軋輥上機服役事故，保證板材的冷軋質量。
[0005]為解決上述技術問題，本發明冷軋輥表面微小線性缺陷的定性檢測方法包括如下步驟:
步驟一、對冷軋輥表面進行超聲表面波檢測，對經超聲表面波檢測出的異常部位作磁粉探傷，對磁粉探傷後的微小磁痕顯微部位進行宏觀觀察,觀察微小磁痕顯微部位的微小線性缺陷的宏觀形貌；
步驟二、對0.2-2mm的微小線性缺陷採用金相缺陷定位標尺將磁粉探傷顯示的缺陷部位定位；
步驟三、對冷軋輥線性缺陷部位進行現場金相制樣，採用砂紙粗磨、精磨、拋光並腐蝕，然後將線性缺陷以及線性缺陷周圍組織形貌用醋酸纖維紙複製下來，並在醋酸纖維紙上標記出缺陷，完成缺陷復型片的製備；
步驟四、將帶有缺陷標記的復型片進行真空噴碳，然後在顯微鏡下觀察缺陷的顯微組織形貌，記錄缺陷的長度，並觀察缺陷附近的顯微組織變化，記錄缺陷形貌以及周圍組織形貌特徵；
步驟五、根據微小線性缺陷的顯微形貌特徵以及缺陷周圍的顯微組織特徵，定性判斷冷軋輥輥面線性缺陷的性質；當微小線性缺陷的宏觀形貌在輥面上呈點狀且隨機分布在輥面，在顯微鏡下觀察顯示為連續或斷續細條形夾雜性缺陷或顯示為拉長的氣孔性缺陷，缺陷的走向呈平行於冷軋輥軸向分布或呈兩條或多條聚集分布的狀態，缺陷長度範圍在10?ΙΟΟμπι，缺陷周圍組織形貌屬於正常回火組織，則判斷為輥面的微小線性缺陷是輥坯內殘存的發紋；當微小線性缺陷的宏觀形貌裂紋多為平行於輥面的裂紋，且裂紋擴展呈枝杈型，在顯微鏡下觀察的微觀形貌顯示裂紋具有沿晶穿晶特徵或裂紋的尖端大多為沿晶特點，並裂紋的深度和長度均大於發紋，缺陷周圍組織形貌出現回火組織和白亮組織，且白亮組織周圍有塑性變形的痕跡或輥面局部有碳化物沿晶界的偏聚，判斷為輥面的微小線性缺陷是軋鋼事故產生的表面顯微裂紋。
由於本發明冷軋輥表面微小線性缺陷的定性檢測方法採用了上述技術方案，即本方法採用超聲表面波和磁粉探傷對冷軋輥表面進行檢測，觀察微小線性缺陷的宏觀形貌；對
0.2-lmm的微小線性缺陷採用金相缺陷定位標尺將磁粉探傷顯示的缺陷部位定位；對缺陷部位採用砂紙粗磨、精磨、拋光並腐蝕，然後將線性缺陷以及線性缺陷周圍組織形貌用醋酸纖維紙複製下來，並在醋酸纖維紙上標記出缺陷，完成缺陷復型片的製備；將帶有缺陷標記的復型片進行真空噴碳，然後在顯微鏡下觀察缺陷的顯微組織形貌，記錄缺陷的長度，並觀察缺陷附近的顯微組織變化，記錄缺陷形貌以及周圍組織形貌特徵；根據微小線性缺陷的顯微形貌特徵以及缺陷周圍的顯微組織特徵，從而定性判斷冷軋輥輥面線性缺陷的性質。本檢測方法可對冷軋輥表面微小線性缺陷作出定性判斷，方便冷軋輥後續的修磨處理，避免冷軋輥上機服役事故，保證板材的冷軋質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明:
圖1為冷軋輥線性缺陷長度的測量示意圖；
圖2為冷軋輥發紋缺陷以及組織形貌示意圖；
圖3為冷軋輥裂紋缺陷以及組織形貌示意圖。
[0007]
【具體實施方式】
本發明冷軋輥表面微小線性缺陷的定性檢測方法包括如下步驟:
步驟一、對冷軋輥表面進行超聲表面波檢測，對經超聲表面波檢測出的異常部位作磁粉探傷，對磁粉探傷後的微小磁痕顯微部位進行宏觀觀察,觀察微小磁痕顯微部位的微小線性缺陷的宏觀形貌；
步驟二、對0.2-2mm的微小線性缺陷採用金相缺陷定位標尺將磁粉探傷顯示的缺陷部位定位；
步驟三、對冷軋輥線性缺陷部位進行現場金相制樣，採用砂紙粗磨、精磨、拋光並腐蝕，然後將線性缺陷以及線性缺陷周圍組織形貌用醋酸纖維紙複製下來，並在醋酸纖維紙上標記出缺陷，完成缺陷復型片的製備；
步驟四、將帶有缺陷標記的復型片進行真空噴碳，然後在顯微鏡下觀察缺陷的顯微組織形貌，記錄缺陷的長度，並觀察缺陷附近的顯微組織變化，記錄缺陷形貌以及周圍組織形貌特徵；
步驟五、根據微小線性缺陷的顯微形貌特徵以及缺陷周圍的顯微組織特徵，定性判斷冷軋輥輥面線性缺陷的性質；當微小線性缺陷的宏觀形貌在輥面上呈點狀且隨機分布在輥面，在顯微鏡下觀察顯示為連續或斷續細條形夾雜性缺陷或顯示為拉長的氣孔性缺陷，缺陷的走向呈平行於冷軋輥軸向分布或呈兩條或多條聚集分布的狀態，缺陷長度範圍在10?ΙΟΟμπι，缺陷周圍組織形貌屬於正常回火組織，則判斷為輥面的微小線性缺陷是輥坯內殘存的發紋；當微小線性缺陷的宏觀形貌裂紋多為平行於輥面的裂紋，且裂紋擴展呈枝杈型，在顯微鏡下觀察的微觀形貌顯示裂紋具有沿晶穿晶特徵或裂紋的尖端大多為沿晶特點，並裂紋的深度和長度均大於發紋，缺陷周圍組織形貌出現回火組織和白亮組織，且白亮組織周圍有塑性變形的痕跡或輥面局部有碳化物沿晶界的偏聚，判斷為輥面的微小線性缺陷是軋鋼事故產生的表面顯微裂紋。
[0008]冷軋輥輥坯內殘存發紋的形成原因為:在輥坯的原料錠的鑄造過程中，鋼水中存在的非金屬夾雜物和氣孔保留在鋼錠內，這些夾雜物和氣孔缺陷在鋼錠鍛造成形過程中隨著金屬的變形而拉伸延長，從而形成微小線性缺陷，稱其為發紋；絕大多數發紋是由非金屬夾雜物(如硫化物或氧化物)或氣孔構成的，並因變形機理髮紋隨著纖維走向而可能彎曲。由於發紋不是因軋鋼事故而產生的，其周圍屬於正常回火組織，通過金相試驗可以證實該點，因此發紋缺陷周圍輥面殘餘應力狀態不會有明顯異常。
[0009]冷軋輥輥面因軋鋼事故產生的表面顯微裂紋的形成原因為:在軋鋼過程中由於軋材跑偏、甩尾、疊軋等而發生的卡鋼、粘鋼、纏輥及打滑等軋制事故難以完全避免，這將導致冷軋輥輥身局部受到強烈熱衝擊作用，因冷軋輥表面熱衝擊燒傷而局部表層發生重複淬火，其輥面下一定深度組織被高溫回火，使輥面局部殘餘應力狀態發生變化，在隨後的冷卻過程中因熱應力和組織應力而形成局部表面裂紋。冷軋輥在使用過程中因受到擠壓，打滑，摩擦發熱，造成輥面局部出現回火組織和白亮組織，當冷軋輥表面受到較大的軋制力和摩擦力時，輥面局部的晶界碳化物發生脫落，形成不連續的微小線性缺陷，微小線性缺陷發展形成裂紋。
[0010]通常發紋缺陷不會誘發輥面的帶狀剝落事故，鑑於發紋的分布具有隨機性，即一處的發紋磨去後，在另一處又可能出現，因此在軋材板面質量允許的前提下，對此類細小缺陷可予以接受，毋需無休止地修磨而無謂地增大輥耗和磨床工時。而對於冷軋輥輥面因軋鋼事故產生的表面顯微裂紋則需進行修磨後，在無超聲表面波異常和磁痕顯示時方可上機服役。
[0011]如有一根冷軋輥，在下線磨削過程中，磨床上安裝的自動渦流探傷裝置顯示某個部位有異常信號，經超聲表面波檢測和磁粉探傷檢測，能清晰分辨出為線性缺陷，如圖1所示，採用金相缺陷定位標尺I測量，該磁痕顯示的線性缺陷2測量長度大約為Imm左右。為了能對該線性缺陷進行定性分析，判斷該缺陷是因原始的非金屬夾雜物和氣孔保留在鋼錠形成，還是因軋鋼過程中軋輥表面局部粘鋼或打滑產生的表面微裂紋。採用本方法對缺陷部位進行宏觀觀察、顯微組織檢驗，並對缺陷的顯微組織形貌以及缺陷附近的組織形貌變化進行觀察、分析、判定。經本方法檢驗，該缺陷為斷續狀夾雜性的線性缺陷，在顯微鏡下測量缺陷2的長度為817μπι，小於1_，且缺陷周圍的組織無異常，其缺陷2以及組織形貌如圖2所示，為冷軋輥的正常組織，組織為馬氏體+顆粒狀碳化物+殘餘奧氏體，判斷為該磁痕顯示的缺陷為發紋缺陷。
又如某冷軋輥材質為Cr:5%鍛鋼，使用至直徑456.50mm,經超聲表面波檢測，發現距非編號側200mm左右有一定高度的表面波回波顯示,該部位經磁粉檢測,磁痕顯示約1_。經對磁痕顯示部位採用本方法對缺陷部位進行宏觀觀察、顯微組織檢驗，其缺陷3以及組織形貌如圖3所示。。對缺陷的顯微組織形貌以及缺陷附近的組織形貌變化進行觀察、分析、判定，並對微小線性缺陷進行判定，磁痕顯示部位是因為軋制中裂紋由組織中偏聚的塊狀液析碳化物處萌生並擴展的，建議修磨，該部位經修磨至直徑454.465mm,在相同部位仍有磁痕顯示，再通過本方法進行相關的檢測，發現偏聚的碳化物尺寸變小，裂紋長短也明顯變小，通過對線性缺陷的定性檢測判斷，建議對該冷軋輥再進行修磨，直至無超聲表面波異常和磁痕顯示後才可上機使用。
[0012]本方法能直觀的反映出冷軋輥輥面微小線性缺陷的微觀組織形貌，並根據缺陷的形貌以及組織形貌特徵，對冷軋輥輥面微小線性缺陷的成因進行準確的定性分析判斷；能夠實現在非破壞性取樣的前提下，實現對冷軋輥輥表面微小缺陷定性檢測判定；是對超聲表面波檢測輥面線性缺陷，對不同的反射特性判斷輥面裂紋和細小發紋缺陷檢測方法的補充，使冷軋輥輥面微小線性缺陷的檢測、評定、處置方法更加完整、可靠。
【權利要求】
1.一種冷軋輥表面微小線性缺陷的定性檢測方法，其特徵在於本方法包括如下步驟:步驟一、對冷軋輥表面進行超聲表面波檢測，對經超聲表面波檢測出的異常部位作磁粉探傷，對磁粉探傷後的微小磁痕顯微部位進行宏觀觀察,觀察微小磁痕顯微部位的微小線性缺陷的宏觀形貌； 步驟二、對0.2-2mm的微小線性缺陷採用金相缺陷定位標尺將磁粉探傷顯示的缺陷部位定位； 步驟三、對冷軋輥線性缺陷部位進行現場金相制樣，採用砂紙粗磨、精磨、拋光並腐蝕，然後將線性缺陷以及線性缺陷周圍組織形貌用醋酸纖維紙複製下來，並在醋酸纖維紙上標記出缺陷，完成缺陷復型片的製備； 步驟四、將帶有缺陷標記的復型片進行真空噴碳，然後在顯微鏡下觀察缺陷的顯微組織形貌，記錄缺陷的長度，並觀察缺陷附近的顯微組織變化，記錄缺陷形貌以及周圍組織形貌特徵； 步驟五、根據微小線性缺陷的顯微形貌特徵以及缺陷周圍的顯微組織特徵，定性判斷冷軋輥輥面線性缺陷的性質；當微小線性缺陷的宏觀形貌在輥面上呈點狀且隨機分布在輥面，在顯微鏡下觀察顯示為連續或斷續細條形夾雜性缺陷或顯示為拉長的氣孔性缺陷，缺陷的走向呈平行於冷軋輥軸向分布或呈兩條或多條聚集分布的狀態，缺陷長度範圍在10?ΙΟΟμπι，缺陷周圍組織形貌屬於正常回火組織，則判斷為輥面的微小線性缺陷是輥坯內殘存的發紋；當微小線性缺陷的宏觀形貌裂紋多為平行於輥面的裂紋，且裂紋擴展呈枝杈型，在顯微鏡下觀察的微觀形貌顯示裂紋具有沿晶穿晶特徵或裂紋的尖端大多為沿晶特點，並裂紋的深度和長度均大於發紋，缺陷周圍組織形貌出現回火組織和白亮組織，且白亮組織周圍有塑性變形的痕跡或輥面局部有碳化物沿晶界的偏聚，判斷為輥面的微小線性缺陷是軋鋼事故產生的表面顯微裂紋。
【文檔編號】G01N29/04GK104422693SQ201310370705
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】賀強, 程永紅, 陸頻 申請人:上海金藝檢測技術有限公司