Дефекты сортового проката и методы их обнаружения
После прокатки и термообработки сортовой металл подвергается различным отделочным операциям. Условно их можно разбить на две группы. К первой группе относятся операции обнаружения и удаления поверхностных дефектов, а также операции снятия окалины с поверхности, нанесения защитных и антикоррозионных покрытий. Вторую группу составляют операции, связанные с формированием и улучшением геометрических параметров проката: правка, резка на мерные длины, формирование фасок и т. п.
Изучая производство заготовки, мы рассматривали наиболее часто встречающиеся виды дефектов на прокатываемом металле, а также методы обнаружения и устранения поверхностных дефектов. На готовом прокате дефекты принципиально те же, что и на заготовке. Следует иметь в виду, что каждый дефект, не обнаруженный на заготовке, на поверхности сортового проката обязательно сохраняется и усугубляется. Дефекты удлиняются пропорционально вытяжке металла. В поперечном направлении они, как правило, раскрываются, так как при прокатке по многим технологическим схемам на кромках раската действуют растягивающие напряжения. Отсюда следует, что зачистку металла от поверхностных дефектов необходимо проводить после прокатки на блюминге и заготовочном стане. По литературным данным стоимость зачистки готового сортового металла в три раза дороже, чем на слитке, и в два раза дороже, чем на заготовке. На всех заводах стремятся обеспечить высокое качество исходного металла и переносят зачистные операции на ранние стадии обработки металла.
Дефекты готового проката могут быть разделены на три основные группы: видимые, невидимые и размерные. К видимым дефектам относятся как обнаруживаемые невооруженным глазом, так и те, которые выявляются с помощью соответствующих приборов. Примеры — вмятины, трещины, рванины, крупные внутренние полости. При анализе производства заготовки мы рассматривали основные методы обнаружения видимых (поверхностных и внутренних) дефектов. Для сортопрокатной продукции они принципиально те же. К невидимым дефектам относятся такие, которые могут быть обнаружены только в условиях лаборатории, например мелкие закаты, волосовины, флокены и др. Размерные дефекты обнаруживаются путем простого обмера проката с помощью мерительного инструмента или шаблонов. Для простых профилей (круг, квадрат, полоса, шестигранник) шаблон представляет собой двойную скобу, первая из которых соответствует минусовому, а вторая — плюсовому допуску на размер по ГОСТу. Можно оценить соответствие размеров ГОСТу, а также овальность, местные искажения и т. п. Для сложных профилей (например, для швеллера) шаблоном является вырезанный из тонкого листа контур части профиля. Наложив шаблон на прокат, можно на просвет оценить степень точности выполнения профиля. Глаз человека на просвет улавливает зазор в 0,1 мм.
Контроль качества готовой продукции практически на всех сортопрокатных заводах осуществляется осмотром и обмером проб, отбираемых в процессе прокатки от прокатываемых полос. В период настройки стана пробы отбирают от каждой полосы, при установившемся процессе периодичность отбора проб составляет от 5 до 15 мин работы стана. На проволочных станах пробы отбирают отделением нескольких витков от бунта. При настройке витки отбирают от средней части бунта, а при установившемся процессе прокатки — от его заднего конца. На мелкосортных и более крупных станах пробы отбирают от заднего конца прутка.
Дефекты всех трех упомянутых групп выявляются на пробах. Выше отмечалось, что для контроля размеров проката существующая выборочная система отбора проб не совсем представительна. Велика вероятность пропустить бракованную продукцию. Необходим 100 %-ный объективный контроль качества всех раскатов по всей длине. Необходимо на каждом стане на участке адъюстажа иметь установку неразрушающего контроля качества металла как по дефектам, так и по размерам. Это очень дорого, поэтому, к сожалению, только на единичных российских и зарубежных станах они имеются. Принцип их работы аналогичен тем, что описаны при контроле качества заготовки. Например, для контроля круглого проката распространены вихревой и магнитный методы.
Рис. 13.25. Схема вихретокового преобразователя для контроля круглого проката:
/ — магнитные силовые линии; 2— траектории вихревых токов; 3— первичная обмотка; 4— вторичная обмотка
На рис. 13.25 приведена схема вихретокового преобразователя (датчика) для обнаружения поверхностных дефектов на круглом прокате. Как видно, магнитные силовые линии, проходя через дефект, изменяют траекторию магнитной силовой линии, что фиксируется соответствующим устройством.
На заводе Sumitomo Automatic Magnetic на таком принципе работают приборы, выпускаемые фирмой Institute Dr. Forster (Германия). Некоторые из таких приборов установлены на заводах России, например на Череповецком сталепрокатном заводе для контроля калиброванного металла. Одной из первых установок данного типа является японская установка САМ.
Рис. 13.26. Принципиальная схема дефектоскопа Rotoflux
Несколько иначе работает дефектоскоп Rotoflux (Германия — рис. 13.26). Благодаря наведению переменного магнитного поля повышенной частоты (несколько килогерц) и большой напряженности при вращающемся магнитопро- воде удалось значительно повысить чувствительность установки. Наблюдается почти линейная зависимость между амплитудой сигнала и его глубиной, что увеличивает точность определения глубины залегания дефекта. Кроме того, на данной установке не наблюдается остаточной намагниченности проката после контроля, как на предыдущей. Конструктивно два зонда и два магни- топровода 3 для намагничивания прутка 4 закреплены на подвижных и регулируемых рычагах / и 2, причем сканирующие зонды располагаются внутри каждого магни гопро- вода. На каждом рычаге размещено шесть сканирующих зондов, что позволяет получить узкую спиральную дорожку и обнаруживать дефекты, встречающиеся по этой дорожке. При скорости проката до 90 м/мин обеспечивается 100 %-ное выявление дефектов длиной более 17 мм. В процессе контроля сигналы от зондов индуцируются на мониторе и регистрируются самописцем. Выявленные дефекты маркируются краской, выбрасываемой из пистолета. Это позволяет быстро их находить и устранять. Дефектоскопом ЯоюЛих контролируют прутки диаметром 25—105 мм.
Более совершенная модификация дефектоскопа, называемая СпсоПих, имеет три серии для разных диапазонов диаметров контролируемых кругов: 12—80, 20—80 и 75—260 мм. Дефектоскоп способен выявлять дефекты от 0,2 до 5,0 мм.
Среди отечественных дефектоскопов также заслуживают внимания несколько конструкций. Дефектоскоп “Сорт” на прутках диаметром 30—120 мм позволяет выявлять дефекты на глубине не менее 0,3 мм. Однако промышленного распространения он не получил. Для крупных кругов 80—180 мм применяется автоматизированный феррозондовый дефектоскоп “Зонд-1”. Он также способен определять дефекты глубиной выше 0,3 мм. В установке применено локальное намагничивание контролируемого участка проката посредством вращающегося электромагнита, создающего переменное магнитное поле частотой 400 Гц. Преобразователи поля — датчики Холла — обеспечивают сигнал, который после обработки и усиления передается на управляющий блок. Этот блок управляет 16 дефектоотметчиками, расположенными вокруг проката. Место дефекта маркируется краской.
Имеется еще несколько разновидностей дефектоскопов отечественных разработок. Среди них представляет интерес портативный переносной прибор ДМП-10Н, предназначенный для ручного и оперативного выявления и оценки величины таких поверхностных дефектов, как трещины, закаты, волосовины и др. Прибор работает по черновой горячекатаной поверхности с вторичной окалиной. Здесь также производится локальное намагничивание поверхности проката и считывание поля рассеяния с помощью датчиков Холла. Электромагнит и датчики конструктивно выполнены в виде единого щупа. Наличие дефекта контролируется загоранием контрольной лампы, а глубину дефекта указывает соответствующая стрелка индикатора. Конечно, прибор ДМП-10Н может быть использован стационарно в установках, контролирующих дефекты на круглом и плоском прокате.
При существующей системе отбора проб значительное количество дефектов выявляется в лаборатории. Каждый сортопрокатный цех имеет такую лабораторию, имеется также центральная заводская лаборатория. В этих лабораториях производят металлографическое исследование металла, определяют на микрошлифах внутренние дефекты, контролируют микроструктуру металла. В лаборатории производятся также сдаточные механические испытания металла, на основании которых выписывается паспорт выпускаемого проката. По результатам лабораторных испытаний прокат отгружается заказчику.
