Электромагнитно-тепловые методы контроля
Электромагнитно-тепловой метод также основан на фиксации тепловых полей в поверхностных слоях металла, однако физические основы его иные, чем в описанных тепловых методах. Здесь холодная прокатанная заготовка проходит с постоянной скоростью через высокочастотный индуктор. В поверхностных слоях индуцируются токи, которые равномерно разогревают здоровый поверхностный слой, но в результате концентрации тока на дефектах и удлинения пути прохождения тока на трещинах дефектные участки разогреваются больше. Одним из главных параметров, определяющим эффективность контроля, является глубина проникновения тока в металл, которая в основном зависит от частоты тока индуктора. Чем выше частота, тем меньше толщина прогреваемого слоя и выше чувствительность к поверхностным дефектам. При частоте тока 44—66 кГц минимальная глубина выявляемых дефектов составляет 0,2—0,4 мм, при частоте 440 кГц выявляются дефекты на глубине до 0,15—0,20 мм, но возможность определения более мелких дефектов возрастает. Возможна настройка частоты на заданную глубину выявляемых дефектов.
Чувствительность метода возрастает, если предварительно на поверхность металла нанести индикаторное покрытие в виде суспензии, цвет которого в зависимости от степени нагрева изменяется от белого до темно-коричневого. Считывая картину распределения цвета по поверхности, можно контролировать дефекты на глубине 1—2 мм. Главное достоинство термоцветных методов считывания информации состоит в том, что они позволяют определять дефекты без удаления окалины на заготовке, причем дефекты на гранях и ребрах выявляются с равной чувствительностью.
На рис. 12.5 приведена схема норвежской установки ТЬегт-О Майк, встроенной в адъюстажную линию, на которой реализован электромагнитно-тепловой метод контроля.
После правки на роликоправильной машине 7 заготовка или сортовой металл подвергаются дробеструйной очистке от окалины 2 и поступает на дефектоскоп 3. Сам дефектоскоп представляет собой набор агрегатов, на которых выполняются следующие операции: после смачивания поверхности и нанесения термочувствительной суспензии заготовка поступает в индукционный нагреватель. Четыре радиометра фиксируют тепловую картину поверхности, которая затем обрабатывается с помощью ЭВМ, расшифровывается и фиксируется; эта информация является исходной для управления работой пистолетов-краскораспылителей, накладывающих краску на дефектные участки. Результаты контроля выдаются на печать. Дефектоскоп обслуживается одним оператором с пульта управления.
Распределение температуры по поверхности можно зафиксировать также с помощью сканирующих инфракрасных камер (радиометров), показания которых обрабатываются с помощью ЭВМ. Однако технически это сложнее, чем считывание цветовой картины при использовании термоиндикаторных покрытий.
Рис. 12.6. Схема телевизионного изображения поверхности сляба
Рис. 12.5. Адыостажная линия для контроля квадратной заготовки и сортового металла
Все перечисленные методы контроля заготовки отличаются общим недостатком: они применяются уже на конечной стадии производства заготовки, тогда как необходимо выявлять дефекты на самых ранних стадиях, т. е. в процессе прокатки на блюминге и НЗС или непосредственно перед посадкой слитков в колодец. При этом температура поверхности металла лежит в пределах 700-1000 °С. В настоящее время еще нет надежных приборов для контроля дефектов при таких температурах. Однако работы в этом направлении интенсивно ведутся, и значительные успехи уже достигнуты, особенно в Японии и Швеции. В основном для этой цели применяют оптический, тепловой и электромагнитный методы обнаружения дефектов. Наиболее распространены оптические методы. Они основаны на том, что на поверхности горячего металла такие дефекты, как завороты, корочки, заливины, темнее, а трещины ярче, чем бездефектные участки. В момент прокатки, когда окалина сбивается водой высокого давления, различие в яркости участков можно записать с помощью телевизионной установки. По окончании прокатки из-за появления вторичной окалины яркость практически выравнивается.
На рис. 12.6 представлена система цветного телевизионного сканирования поверхности горячего сляба, разработанная в Японии. Система состоит из цветной телевизионной камеры с механическим затвором 3, регистрирующего устройства на видеодиске 2, цветных мониторов / для наблюдений и управляющего устройства 4. Положение сляба фиксируется счетчиками 5. Оператор рассматривает на экране увеличенное цветное изображение сляба. Система позволяет обнаруживать раковины диаметром более 50 мм, трещины глубиной более 4 мм и протяженностью более 100 мм. Неглубокие трещины не выявляются ввиду низкого контраста изображения. Короткие дефекты также не видны из-за низкой разрешающей способности цветного телевизионного сигнала. В целях увеличения разрешающей способности японская фирма Nippon Steel применила лазерный сканирующий луч диаметром 0,1—0,2 мм, в результате чего при температуре сляба 900 °С при скорости движения 15—22 мм/с удалось зарегистрировать трещины шириной более 0,3 мм.
