軋輥表層晶粒度的快速檢測(cè)評(píng)價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軋輥表層晶粒度的快速檢測(cè)評(píng)價(jià)方法，對(duì)經(jīng)表面磨削處理的軋輥被檢區(qū)域采用清洗劑進(jìn)行清洗；制備帶有直角棱邊的表面波靈敏度試塊，選擇檢測(cè)頻率為2MHz的表面波探頭及超聲波探傷儀，并采用靈敏度試塊以表面波試塊端部棱邊法調(diào)節(jié)超聲波探傷儀檢測(cè)靈敏度；將超聲波探傷儀聲程設(shè)置為250mm，將探頭放置于軋輥表面被檢區(qū)域并良好耦合，在設(shè)定的檢測(cè)靈敏度下勻速移動(dòng)探頭，觀察示波屏波形顯示變化，采集草狀回波波形；在示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)，根據(jù)草狀回波幅值判定軋輥表層晶粒度等級(jí)范圍。本方法克服了傳統(tǒng)金屬晶粒度檢測(cè)的缺陷，提高檢測(cè)速度，簡(jiǎn)化檢測(cè)工序，本方法檢測(cè)部位不受限制，無(wú)需破壞試樣，使得軋輥質(zhì)量得到準(zhǔn)確客觀的評(píng)價(jià)。
【專利說(shuō)明】軋輥表層晶粒度的快速檢測(cè)評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軋輥表層晶粒度的快速檢測(cè)評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]晶粒度是軋輥制造質(zhì)量評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。晶粒度是金屬材料加工，特別是熱加工工藝中需要嚴(yán)格控制的技術(shù)指標(biāo)，晶粒大小對(duì)金屬材料的性能有重要影響。目前，一般采用同工序制造的試樣用破壞取樣的方法進(jìn)行金相檢驗(yàn)來(lái)測(cè)試軋輥的晶粒度。對(duì)于軋輥而言上述檢測(cè)方法工藝復(fù)雜、檢測(cè)成本高且不能夠進(jìn)行全面的質(zhì)量驗(yàn)收,采用試樣測(cè)試的方法又不能準(zhǔn)確反映軋輥的真實(shí)晶粒度。
[0003]一般金屬材料晶粒度的金相檢驗(yàn)方法常用的有比較法、面積法和截點(diǎn)法。用金相檢驗(yàn)方法測(cè)量鋼中金屬晶粒度均需要比較復(fù)雜的準(zhǔn)備工作，檢測(cè)工序較多且檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，尤其是在工件不同部位分別取點(diǎn)檢測(cè)時(shí)，需要更長(zhǎng)的檢驗(yàn)時(shí)間才能得到檢測(cè)結(jié)果。
[0004]為提高晶粒度估算的速度及準(zhǔn)確性，目前比較先進(jìn)的是采用計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù)改進(jìn)晶粒度的檢測(cè)工藝，但由于金相的顯微原始圖像往往存在噪聲，晶粒與晶界間大多數(shù)情況下不是很清晰，不便于計(jì)算機(jī)分析，因此，在采用計(jì)算機(jī)輔助分析前還要對(duì)圖像進(jìn)行圖像二值化、噪聲去除和細(xì)化等適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。因此，金相檢測(cè)相比于其它無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的實(shí)施還是復(fù)雜且成本較高，且金相對(duì)于非接觸部位無(wú)法實(shí)施檢測(cè)的局限性一直是存在的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種軋輥表層晶粒度的快速檢測(cè)評(píng)價(jià)方法，本方法克服了傳統(tǒng)金相檢驗(yàn)方法檢測(cè)金屬晶粒度的缺陷，有效提高了檢測(cè)速度，簡(jiǎn)化了檢測(cè)工序，且本方法檢測(cè)部位不受限制，無(wú)需破壞試樣，使得軋輥質(zhì)量得到準(zhǔn)確客觀的評(píng)價(jià)。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明軋輥表層晶粒度的快速檢測(cè)評(píng)價(jià)方法包括如下步驟:
步驟一、采用清洗劑對(duì)經(jīng)表面磨削處理的軋輥被檢區(qū)域進(jìn)行清洗，去除表面油脂及附著物并擦拭干凈；
步驟二、制備帶有直角棱邊的表面波靈敏度試塊，靈敏度試塊表面和材質(zhì)與被檢軋輥表面和材質(zhì)相似；
步驟三、采用超聲波探傷儀，選擇檢測(cè)頻率為2MHz的表面波探頭，醫(yī)用甘油或機(jī)油作為探頭耦合劑，采用表面波試塊端部棱邊法調(diào)節(jié)超聲波探傷儀檢測(cè)靈敏度，在距試塊直角棱邊100_的位置放置表面波探頭，將試塊直角棱邊的反射回波調(diào)節(jié)為超聲波探傷儀示波屏滿屏高度的80%，在此基礎(chǔ)上增加18-24dB，使示波屏20%-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波最高幅值在50%f.s，以此作為檢測(cè)靈敏度，其中％f.s表示草狀回波高度占示波屏滿屏高度的百分比；
步驟四、將超聲波探傷儀聲程設(shè)置為250_，將探頭放置于軋輥表面被檢區(qū)域并良好耦合，在設(shè)定的檢測(cè)靈敏度下勻速移動(dòng)探頭，觀察示波屏波形顯示變化，采集草狀回波波形； 步驟五、根據(jù)草狀回波幅值判定軋輥表層晶粒度等級(jí)范圍，
A.當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值均超過(guò)100%f.s，判定晶粒度級(jí)別為I
級(jí)，
B.當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波呈現(xiàn)局部幅值超過(guò)100%f.S、局部幅值低于100%f.S，且超過(guò)100%f.S的區(qū)域占寬不大于1/3聲程時(shí)，判定晶粒度級(jí)別為2級(jí)，
C.當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在25—100%f.s，判定晶粒度級(jí)別為3
級(jí)；
D.當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在25—75%f.s，判定晶粒度級(jí)別為4
級(jí)；
E.當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在20—55%f.s，判定晶粒度級(jí)別為5
級(jí)；
F.當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在10— 40%f.s，判定晶粒度級(jí)別為6
級(jí)；
G.當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在5— 30%f.s，判定晶粒度級(jí)別為7級(jí)；
H.當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在O— 15%f.s，判定晶粒度級(jí)別為8級(jí)。
[0007]進(jìn)一步，上述靈敏度試塊是晶粒度級(jí)別為5級(jí)的鍛鋼試塊。
由于本發(fā)明軋輥表層晶粒度的快速檢測(cè)評(píng)價(jià)方法采用了上述技術(shù)方案，即對(duì)經(jīng)表面磨削處理的軋輥被檢區(qū)域采用清洗劑進(jìn)行清洗；制備帶有直角棱邊的表面波靈敏度試塊，選擇檢測(cè)頻率為2MHz的表面波探頭及超聲波探傷儀，并采用靈敏度試塊以表面波試塊端部棱邊法調(diào)節(jié)超聲波探傷儀檢測(cè)靈敏度；將超聲波探傷儀聲程設(shè)置為250mm，將探頭放置于軋輥表面被檢區(qū)域并良好耦合，在設(shè)定的檢測(cè)靈敏度下勻速移動(dòng)探頭，觀察示波屏波形顯示變化，采集草狀回波波形；在示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)，根據(jù)草狀回波幅值判定軋輥表層晶粒度等級(jí)范圍。本方法克服了傳統(tǒng)金相檢驗(yàn)方法檢測(cè)金屬晶粒度的缺陷，有效提高了檢測(cè)速度，簡(jiǎn)化了檢測(cè)工序，且本方法檢測(cè)部位不受限制，無(wú)需破壞試樣，使得軋輥質(zhì)量得到準(zhǔn)確客觀的評(píng)價(jià)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
圖1為本方法中超聲波探傷儀檢測(cè)靈敏度調(diào)節(jié)示意圖；
圖2為本方法中超聲波探傷儀示波屏草狀回波波形示意圖；
圖3為本方法中晶粒度級(jí)別為I級(jí)的草狀回波波形示意圖；
圖4為本方法中晶粒度級(jí)別為2級(jí)的草狀回波波形示意圖；
圖5為本方法中晶粒度級(jí)別為3級(jí)的草狀回波波形示意圖；
圖6為本方法中晶粒度級(jí)別為4級(jí)的草狀回波波形示意圖；
圖7為本方法中晶粒度級(jí)別為5級(jí)的草狀回波波形示意圖；
圖8為本方法中晶粒度級(jí)別為6級(jí)的草狀回波波形示意圖；
圖9為本方法中晶粒度級(jí)別為7級(jí)的草狀回波波形示意圖；
圖10為本方法中晶粒度級(jí)別為8級(jí)的草狀回波波形示意圖；
圖11為乳棍表層晶粒度級(jí)別不意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0009]本發(fā)明軋輥表層晶粒度的快速檢測(cè)評(píng)價(jià)方法包括如下步驟:
步驟一、采用清洗劑對(duì)經(jīng)表面磨削處理的軋輥被檢區(qū)域進(jìn)行清洗，去除表面油脂及附著物并擦拭干凈；
步驟二、制備帶有直角棱邊的表面波靈敏度試塊，靈敏度試塊表面和材質(zhì)與被檢軋輥表面和材質(zhì)相似；
步驟三、采用超聲波探傷儀，選擇檢測(cè)頻率為2MHz的表面波探頭，醫(yī)用甘油或機(jī)油作為探頭耦合劑，采用表面波試塊端部棱邊法調(diào)節(jié)超聲波探傷儀檢測(cè)靈敏度，如圖1所示，在距試塊I直角棱邊IOOmm的位置放置表面波探頭2，將試塊直角棱邊的反射回波調(diào)節(jié)為超聲波探傷儀示波屏滿屏高度的80%，在此基礎(chǔ)上增加18-24dB，使示波屏20%-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波最高幅值在50%f.s，以此作為檢測(cè)靈敏度，其中％f.s表示草狀回波高度占示波屏滿屏高度的百分比；
步驟四、將超聲波探傷儀聲程設(shè)置為250_，將探頭放置于軋輥表面被檢區(qū)域并良好耦合，在設(shè)定的檢測(cè)靈敏度下勻速移動(dòng)探頭，觀察示波屏波形顯示變化，采集草狀回波波形；示波屏草狀回波波形如圖2所示，虛線框內(nèi)為20-100%聲程范圍內(nèi)的草狀回波波形；步驟五、根據(jù)草狀回波幅值判定軋輥表層晶粒度等級(jí)范圍，
A.如圖3所示，當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值均超過(guò)100%f.s，判定晶粒度級(jí)別為I級(jí)，
B.如圖4所示，當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波呈現(xiàn)局部幅值超過(guò)100%f.S、局部幅值低于100%f.S，且超過(guò)100%f.S的區(qū)域占寬不大于1/3聲程時(shí)，判定晶粒度級(jí)別為2級(jí)，
C.如圖5所示，當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在25—100%f.s，判定晶粒度級(jí)別為3級(jí)；
D.如圖6所示，當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在25—75%f.s，判定晶粒度級(jí)別為4級(jí)；
E.如圖7所示，當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在20—55%f.s，判定晶粒度級(jí)別為5級(jí)；
F.如圖8所示，當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在10— 40%f.s，判定晶粒度級(jí)別為6級(jí)；
G.如圖9所示，當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在5— 30%f.s,判定晶粒度級(jí)別為7級(jí)；
H.如圖10所示，當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在0—15%f.s，判定晶粒度級(jí)別為8級(jí)。
[0010]進(jìn)一步，上述靈敏度試塊是晶粒度級(jí)別為5級(jí)的鍛鋼試塊，或材質(zhì)可選用碳素鋼或合金鋼。
[0011]本方法基于金屬組織晶粒度與超聲波響應(yīng)特性之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)晶粒度的超聲波快速檢測(cè)評(píng)價(jià)，超聲波散射衰減與軋輥的晶粒度密切相關(guān)，當(dāng)軋輥晶粒粗大時(shí)，散射衰減嚴(yán)重，被散射的波沿著復(fù)雜的路徑傳播，在示波屏上產(chǎn)生草狀回波。超聲檢測(cè)頻率越高散射越嚴(yán)重，當(dāng)提高檢測(cè)頻率時(shí)，草狀波信號(hào)隨檢測(cè)靈敏度的提高而增強(qiáng)。本方法利用表面波技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)軋棍表層晶粒度的檢測(cè)評(píng)價(jià)，超聲表面波是在金屬表面?zhèn)鞑サ囊环N機(jī)械波，表面波的產(chǎn)生通過(guò)波形轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)，其有效的檢測(cè)深度在金屬表層I倍波長(zhǎng)范圍內(nèi)。通過(guò)設(shè)定超聲波探傷儀的檢測(cè)靈敏度及聲程范圍，根據(jù)草狀回波幅值，從而判定軋輥表層晶粒度的等級(jí)范圍。
[0012]本方法在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)前，通過(guò)不同晶粒度軋輥實(shí)物檢測(cè)與晶粒度金相檢測(cè)結(jié)果的比對(duì)，經(jīng)檢測(cè)結(jié)果驗(yàn)證后建立若干個(gè)對(duì)比試樣，那么通過(guò)本方法檢測(cè)判定軋輥表層晶粒度的結(jié)果將更為準(zhǔn)確。如圖11所示，表示晶粒度I至8級(jí)的軋輥表層金屬金相結(jié)構(gòu)。
[0013]利用本方法對(duì)兩根在役軋機(jī)支承輥進(jìn)行表層晶粒度檢測(cè)，首先對(duì)支承輥被檢區(qū)域進(jìn)行清洗處理，去除表面油脂及附著物并擦拭干凈；制備經(jīng)金相法驗(yàn)證晶粒度級(jí)別為5級(jí)的鍛鋼試塊，選用數(shù)字式超聲波探傷儀及檢測(cè)頻率為2MHz的表面波探頭，利用鍛鋼試塊采用表面波試塊端部棱邊法調(diào)節(jié)超聲波探傷儀檢測(cè)靈敏度達(dá)到一次回波80%f.s，在此基礎(chǔ)上提高超聲波探傷儀增益值，使示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波最高幅值在50%f.s ;在輥面施加少量耦合劑，耦合劑施加在探頭覆蓋的輥面局部，勻速移動(dòng)探頭，觀察波形變化，采集重復(fù)出現(xiàn)的具有代表性的波形；根據(jù)波形幅值特征判定晶粒度級(jí)別，I號(hào)輥組織反射回波比較均勻，草狀回波幅值在10 — 30%f.s，晶粒度級(jí)別評(píng)定為7級(jí)；2號(hào)輥草狀回波幅值基本在30-70%f.s之間，判定晶粒度級(jí)別評(píng)定為4級(jí)。為驗(yàn)證本方法檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，后續(xù)對(duì)I號(hào)輥和2號(hào)輥所檢測(cè)部位采用金相檢驗(yàn)法進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，金相檢測(cè)結(jié)果為，I號(hào)輥金相組織為隱晶馬氏體+顆粒狀碳化物+殘余奧氏體，晶粒細(xì)小，晶粒度級(jí)別為7級(jí)；2號(hào)輥金相組織為回火馬氏體+貝氏體，晶粒粗大，晶粒度級(jí)別為4級(jí)。從而證明金相檢測(cè)結(jié)果與本方法的檢測(cè)結(jié)果具有較好的對(duì)應(yīng)性。
[0014]本方法突破以金相檢驗(yàn)技術(shù)抽檢金屬晶粒度的常規(guī)檢測(cè)方法，以超聲表面波技術(shù)替代金相檢驗(yàn)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬表層晶粒度的快速檢測(cè)評(píng)價(jià)，在非破壞性取樣的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬表面及淺表層晶粒度的檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)工件表層相鄰區(qū)域晶粒度(組織狀況)的連續(xù)比較。本方法可應(yīng)用于冶金行業(yè)各類冷熱軋軋輥、大型傳動(dòng)軸類工件、表面經(jīng)機(jī)加工處理的鑄鍛材料的晶粒度檢測(cè)，與金相檢驗(yàn)法相比，檢測(cè)效率可提高10倍左右。
【權(quán)利要求】
1.一種軋輥表層晶粒度的快速檢測(cè)評(píng)價(jià)方法，其特征在于本方法包括如下步驟: 步驟一、采用清洗劑對(duì)經(jīng)表面磨削處理的軋輥被檢區(qū)域進(jìn)行清洗，去除表面油脂及附著物并擦拭干凈； 步驟二、制備帶有直角棱邊的表面波靈敏度試塊，靈敏度試塊表面和材質(zhì)與被檢軋輥表面和材質(zhì)相似； 步驟三、采用超聲波探傷儀，選擇檢測(cè)頻率為2MHZ的表面波探頭，醫(yī)用甘油或機(jī)油作為探頭耦合劑，采用表面波試塊端部棱邊法調(diào)節(jié)超聲波探傷儀檢測(cè)靈敏度，在距試塊直角棱邊100_的位置放置表面波探頭，將試塊直角棱邊的反射回波調(diào)節(jié)為超聲波探傷儀示波屏滿屏高度的80%，在此基礎(chǔ)上增加18-24dB，使示波屏20%-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波最高幅值在50%f.s，以此作為檢測(cè)靈敏度，其中％f.s表示草狀回波高度占示波屏滿屏高度的百分比； 步驟四、將超聲波探傷儀聲程設(shè)置為250_，將探頭放置于軋輥表面被檢區(qū)域并良好耦合，在設(shè)定的檢測(cè)靈敏度下勻速移動(dòng)探頭，觀察示波屏波形顯示變化，采集草狀回波波形；步驟五、根據(jù)草狀回波幅值判定軋輥表層晶粒度等級(jí)范圍， A.當(dāng)示波屏20-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值均超過(guò)100%f.s，判定晶粒度級(jí)別為I級(jí)， B.當(dāng)示波屏20%-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波呈現(xiàn)局部幅值超過(guò)100%f.S、局部幅值低于100%f.S，且超過(guò)100%f.S的區(qū)域占寬不大于1/3聲程時(shí)，判定晶粒度級(jí)別為2級(jí)， C.當(dāng)示波屏20%-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在25—100%f.s，判定晶粒度級(jí)別為3級(jí)； D.當(dāng)示波屏20%-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在25—75%f.s,判定晶粒度級(jí)別為4級(jí)； E.當(dāng)示波屏20%-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在20—55%f.s，判定晶粒度級(jí)別為5級(jí)； F.當(dāng)示波屏20%-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在10— 40%f.s，判定晶粒度級(jí)別為6級(jí)； G.當(dāng)示波屏20%-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在5— 30%f.s，判定晶粒度級(jí)別為7級(jí)； H.當(dāng)示波屏20%-100%聲程范圍內(nèi)草狀回波幅值在O— 15%f.s，判定晶粒度級(jí)別為8級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋輥表層晶粒度的快速檢測(cè)評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述靈敏度試塊是晶粒度級(jí)別為5級(jí)的鍛鋼試塊。
【文檔編號(hào)】G01N15/02GK103868830SQ201210550015
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】于寶虹, 沈凱峰, 賀強(qiáng), 陸頻 申請(qǐng)人:上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司