鋼板表面橫裂紋質(zhì)檢方法探索與實(shí)踐

范志永 程永固 王國(guó)偉 武鵬文 李杰武

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

0 前言

近年來(lái)，安鋼高效品種板比率不斷提高，在中厚板表面質(zhì)檢中發(fā)現(xiàn)了一種“特殊裂紋”，與以往的“縱裂紋”、“龜裂”、“金屬夾雜開裂”等裂紋的外貌形狀、分布位置等存在一定差異，最顯著地特征就是細(xì)小、不易發(fā)現(xiàn)，因其與軋制方向呈一定夾角，習(xí)慣稱之為“橫裂紋”缺陷。

由于橫裂紋缺陷縫隙極其細(xì)小，在常規(guī)質(zhì)檢方式下極難發(fā)現(xiàn)，漏檢、庫(kù)內(nèi)復(fù)檢、質(zhì)量異議都曾發(fā)生。同時(shí)，由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)鋼速度快，單塊鋼板的質(zhì)檢時(shí)間僅為50 s左右，在如此短的時(shí)間內(nèi)快速、準(zhǔn)確識(shí)別“橫裂紋”，確實(shí)是一個(gè)質(zhì)檢難題。為了解決這一難題，對(duì)鋼板表面橫裂紋展開了質(zhì)檢方法的探索與實(shí)踐，以確保在現(xiàn)有質(zhì)檢條件下實(shí)現(xiàn)橫裂紋的快速、準(zhǔn)確識(shí)別。

1 鋼板表面橫裂紋描述及傳統(tǒng)質(zhì)檢方法的缺陷

鋼板表面橫裂紋開裂走向基本與鋼板軋制方向呈30°～90°夾角，分布位置、數(shù)量、狀態(tài)、大小各異，具有一定的深度和長(zhǎng)度，破壞了鋼板的縱向連續(xù)性，是一種對(duì)鋼板使用危害極大的質(zhì)量缺陷。帶有橫裂紋缺陷的鋼板經(jīng)加工變形后，細(xì)小的裂紋就會(huì)開裂。鋼板表面橫裂紋原始圖、低倍照片、冷彎試驗(yàn)圖片如圖1、圖2、圖3所示。

板材外觀質(zhì)檢通常采用的是人工目測(cè)檢查，觀察物體時(shí)人們一般也習(xí)慣于直視、順光，因?yàn)檫@樣具有不刺眼、不易產(chǎn)生光暈、視覺(jué)疲勞等優(yōu)點(diǎn)。在強(qiáng)光、順光的環(huán)境下基本可以滿足常規(guī)質(zhì)量缺陷的識(shí)別，但對(duì)“橫裂紋”缺陷識(shí)別能力較差。

2 鋼板表面橫裂紋逆光模擬實(shí)驗(yàn)及方法探索

在長(zhǎng)期質(zhì)檢實(shí)踐中，通過(guò)不斷摸索及查閱相關(guān)檢查資料，發(fā)現(xiàn)一些特殊行業(yè)在檢查細(xì)微表面質(zhì)量采用“逆光檢查”，如汽車出廠前的車漆劃痕表面檢查、房屋裝修墻壁的平整度檢查等均采用“逆光檢查”，逆光檢查是光源相對(duì)于人眼觀察方向的一種特殊檢查方式，但卻能夠觀察到一些順光檢查所不易發(fā)現(xiàn)的細(xì)微之處，該質(zhì)檢方法運(yùn)用到鋼板表面橫裂紋上是否能大大改善檢查效果。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)初步實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證逆光檢查對(duì)橫裂紋的識(shí)別效果，用手電筒在一塊帶有橫裂紋缺陷的鋼板上進(jìn)行實(shí)踐。當(dāng)手電筒照射光束與鋼板表面形成一定角度、逆光目測(cè)時(shí)，鋼板表面橫裂紋缺陷可見(jiàn)度顯著提高，橫裂紋缺陷處與周邊鋼板表面亮度明顯區(qū)分，可見(jiàn)度的強(qiáng)弱與光束及逆光目測(cè)角度的調(diào)整有直接關(guān)系。照射光束直射順光與斜射逆光檢查的效果對(duì)比如圖4、圖5所示。

同時(shí)，在大量實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)斜射光線與鋼板的夾角特別關(guān)鍵。

1)夾角小于35°時(shí)，強(qiáng)度弱，不利于細(xì)微差別的識(shí)別。

2)夾角大于45°時(shí)，強(qiáng)度大，照射部位明暗差別小，容易掩蓋裂紋缺陷。

2.2 鋼板表面橫裂紋易出現(xiàn)鋼種、分布位置分析規(guī)律

在長(zhǎng)期質(zhì)檢實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)橫裂紋質(zhì)量缺陷多發(fā)于厚度較大的中厚板，多發(fā)于低合金鋼，尤其多發(fā)于Nb、Ti微合金化的低合金鋼。

橫裂紋的分布位置統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，多發(fā)于鋼板軋制上表面(鑄坯內(nèi)弧)，其在鋼板表面具體位置，多發(fā)于鋼板寬度方向1/2、1/4處，尤其多發(fā)于1/4處。

2.3 鋼板表面橫裂紋快速質(zhì)檢方法的建立

根據(jù)橫裂紋逆光檢查模擬實(shí)驗(yàn)，極其易出現(xiàn)鋼種、位置分布規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有質(zhì)檢條件，通過(guò)不斷摸索，總結(jié)了一套完整的鋼板表面橫裂紋檢查方法，并命名為鋼板表面橫裂紋“1/2、1/4”逆光檢查法，具體為：

1)一查看、重內(nèi)弧，即首先查看MES系統(tǒng)中待檢鋼板信息，重點(diǎn)關(guān)注易出現(xiàn)“橫裂紋”缺陷的鋼種，用時(shí)基本在5 s左右，重點(diǎn)做好鋼板軋制上表面(鑄坯內(nèi)弧)檢查。

2)二遠(yuǎn)距離逆光，夾角110°～120°?？焖倌繙y(cè)檢查鋼板表面后(用時(shí)10 s左右)，然后借助照明燈光或車間采光口，在現(xiàn)場(chǎng)逆光檢查時(shí)通過(guò)側(cè)身變換檢測(cè)角度形成逆光環(huán)境，眼睛與光源的夾角控制在110°～120°最佳，對(duì)鋼板寬度1/2、1/4處進(jìn)行逆光檢查，用時(shí)15 s左右。麻點(diǎn)、結(jié)疤、夾雜、異物壓入、劃傷、瓢曲等常規(guī)鋼板質(zhì)量缺陷采用順光、直視檢查就可快速識(shí)別，用時(shí)僅10 s左右。遠(yuǎn)距離逆光檢查模擬場(chǎng)景及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作，如圖6所示。

圖6 遠(yuǎn)距離逆光檢查模擬圖

3)近距離逆光，夾角35°～45°。逆光檢查發(fā)現(xiàn)鋼板表面異常后，在鋼板表面異常處將手電筒與鋼板表面呈35°～45°夾角，逆光進(jìn)行細(xì)致檢查，用時(shí)20 s左右。近距離逆光檢查模擬場(chǎng)景及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作，如圖7所示。

圖7 近距離逆光檢查模擬圖

2.4 應(yīng)用效果

鋼板表面橫裂紋“1/2、1/4”逆光檢查法于2011年1月份開始推廣實(shí)施，從根本上改變了這一質(zhì)檢難題，并取得了顯著的質(zhì)檢把關(guān)效果。

1)由于鋼板表面橫裂紋缺陷的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，快速準(zhǔn)確的質(zhì)檢信息對(duì)煉鋼環(huán)節(jié)查找原因、改進(jìn)工藝起到積極的指導(dǎo)作用，連鑄板坯質(zhì)量明顯提高，鋼板表面橫裂紋缺陷發(fā)生率大幅下降。2012年1～10月份，批量鋼板表面橫裂紋質(zhì)量缺陷降至4起，降幅達(dá)83.33%，極大降低了質(zhì)量損失，并且該類質(zhì)量異議近兩年未發(fā)生一起。

2)由于該質(zhì)檢方法對(duì)橫裂紋質(zhì)量缺陷識(shí)別率高、速度快，在正常的質(zhì)檢時(shí)間內(nèi)就能識(shí)別，極大滿足了過(guò)鋼速度快與質(zhì)檢之間的矛盾，更好地服務(wù)于生產(chǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

鋼板表面橫裂紋“1/2、1/4”逆光檢查法，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中視線里快速、準(zhǔn)確識(shí)別的要求，徹底改變了橫裂紋質(zhì)量缺陷常規(guī)質(zhì)檢方法識(shí)別率低的瓶頸問(wèn)題，有力促進(jìn)了質(zhì)檢把關(guān)、質(zhì)檢創(chuàng)效。

［1］ 濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司.東北大學(xué)軋制技術(shù)與連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.中厚板外觀缺陷的種類、形態(tài)及成因［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2005：23-46.

［2］ 何宇明.朱斌.陳文滿.孫毅杰.周宏.中厚板表面微裂紋成因及影響因素研究.鋼鐵，2006(1)：36～38.