利用二次波检测钢轨底部的探伤装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，包括设有探测孔的探头固定板、探测晶片倾斜设置的超声波探头和水嘴，还包括探头压紧盖，所述探头固定板水平设置且与固定架固定相连，所述超声波探头的探测端端面水平朝上、并穿过探测孔与探头固定板顶面在同一水平面上，所述探测晶片从外到内呈由高到低设置，所述水嘴固定于探头固定板上、且水嘴朝上的出水口与探测孔相连通，所述探头压紧盖开口朝上将超声波探头托住、并固定于探头固定板上。本实用新型结构简单、耦合效果好、误报率低、不影响正常生产程序、备件维护成本低以及维护时间少，可以广泛应用于冶金行业轧钢【技术领域】。
【专利说明】利用二次波检测钢轨底部的探伤装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及冶金行业轧钢【技术领域】，具体地指一种利用二次波检测钢轨底部的探伤装置。
【背景技术】
[0002]国内现有的钢轨超声波探伤系统相当一部分从加拿大蒙特利尔NDT公司引进，它由A探头组、BD探头组、C探头组、DF探头组和E探头组构成，分别检测钢轨轨头、轨腰和轨底处的内部质量。检测时钢轨置于辊道上，在运输辊道的带动下，穿过钢轨超声波探伤系统，各超声波探头贴在钢轨对应的部位上，进行钢轨无损检测。
[0003]其中，E探头组用于检测钢轨底部中心处的缺陷，参见图1，E探头组的超声波探头2的探测面朝下紧贴住钢轨7的轨腿7.1上斜面，作为耦合剂的水在重力作用下容易很快流失，导致耦合界面易产生气泡以致耦合效果不佳。在实际生产过程中，因耦合不佳造成E探头组的超声波探头2误报频繁，误报率高达8%，现有的应对办法主要采取复探的方式消除误报，由于误报率高，所以复探量大，已经影响到了正常的生产程序。此外，E探头组的超声波探头2依靠固定架(图中未示出)自带的OSOmm导轮(图中未示出)定位，所述导轮与轨腿7.1侧边滚动摩擦，由于导轮与轨腿7.1接触面小，压强大，导轮容易磨损，造成钢轨7运动时超声波探头2位置经常改变，使超声波探头2定位不准，所以每周要更换一次导轮来保证E探头组的超声波探头2定位准确，增加了备件的维护成本和时间。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就是要提供一种结构简单、耦合效果好、误报率低、不影响正常生产程序、备件维护成本低以及维护时间少的利用二次波检测钢轨底部的探伤装置。
[0005]为实现上述目的，本实用新型所设计的一种利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，包括设有探测孔的探头固定板、探测晶片倾斜设置的超声波探头和水嘴，还包括探头压紧盖，所述探头固定板水平设置且与固定架固定相连，所述超声波探头的探测端端面水平朝上、并穿过探测孔与探头固定板顶面在同一水平面上，所述探测晶片从外到内呈由高到低设置，所述水嘴固定于探头固定板上、且水嘴朝上的出水口与探测孔相连通，所述探头压紧盖开口朝上将超声波探头托住、并固定于探头固定板上。
[0006]作为优选方案，所述探测晶片与水平面的夹角a=17?20°C。
[0007]进一步地，所述探测晶片与水平面的夹角a=18°C。
[0008]再进一部地，所述探测孔是沿探头固定板宽度方向设置的腰孔，所述探头固定板底部设有探头调节座，所述探头调节座设有与超声波探头同轴配合的调节孔以及与调节孔同轴设置的调节筒，所述超声波探头依次轴向穿过调节筒、调节孔和探测孔，所述水嘴固定于探头调节座上、且其出水口穿过探头调节座与探测孔相连通，所述探头压紧盖与调节筒同轴固定。
[0009]还进一步地，所述探头调节座设有与探头固定板底部通过螺栓相连的调节板，所述调节板上与螺栓配合的螺栓孔是与探测孔相对应的腰孔。
[0010]更进一步地，所述探头固定板顶部固定有耐磨板，所述耐磨板设有供超声波探头穿过的耐磨板孔，所述超声波探头的探测端端面与耐磨板顶面在同一水平面。
[0011]更进一步地，所述耐磨板孔与探测孔形状大小相同且同轴设置。
[0012]更进一步地，所述耐磨板两端分别设有导向板，所述导向板从内到外呈由高到低倾斜设置、且其水平投影面为梯形。
[0013]更进一步地，所述超声波探头沿探头固定板长度方向前后设置有两个。
[0014]更进一步地，所述探头固定板与固定在固定架上的气缸的动力输出端相连。
[0015]本实用新型的工作原理是这样的:探头固定板上的探测孔和耐磨板上的耐磨板孔设计均为腰孔，超声波探头在腰孔内有IOmm左右的调节行程，这能保证超声波探头探测时能有一定的冗余度，使超声波探头能随时调整到合适的探测位置从而保证清晰地接收到反射信号。整个利用二次波检测钢轨底部的探伤装置安装在从NDT公司引进的钢轨超声波探伤系统的框架上，利用现有的钢轨超声波探伤系统的控制和动力部件，将利用二次波检测钢轨底部的探伤装置安装在钢轨走钢线下方，使利用二次波检测钢轨底部的探伤装置的中心线与走钢线中心重合，平时不用时与钢轨底面之间保持60_的安全距离，由于所述钢轨超声波探伤系统的框架本身具有随动性，能随钢轨走钢线的左右摆动而摆动，所以这套利用二次波检测钢轨底部的探头装置也能随钢轨走钢线同步摆动，保证了超声波探头时刻保持在最佳位置，不需要诸如导轮等辅助定位装置，减少了备件成本，降低了维护时间。
[0016]探头固定板两端各设有光电开关，当探头固定板钢轨出口的光电开关感应到信号后开始检测，探头固定板在气缸的推动下升起，贴紧钢轨底面，超声波探头朝上贴住钢轨底面后，超声波探头的探测晶片发出超声波经水耦合，从钢轨底面进入钢轨内部，传播到轨腿上斜面，经反射至钢轨轨底中心部位，对钢轨轨底中心处的内部质量进行检测:若此处有缺陷，超声波在缺陷与钢轨本体的界面上发生反射，反射波沿发射波传播相反的方向传播，被超声波探头接收，若无缺陷信号，则超声波探头接收不到反射信号；当探头固定板钢轨入口处的光电开关感应到信号消失后结束检测，探头固定板在气缸带动下落下。由于探测时钢轨底面与耐磨板贴合紧密，且超声波探头水平朝上，能盛放作为耦合剂的水，水不致在重力作用下流失，相比于现有技术，本实用新型中的超声波探头耦合效果好，探伤误报率大幅降低。
[0017]本实用新型的优点在于:由于探伤扫描面是平面，且超声波探头水平朝上，所以耦合效果好，能大幅降低因耦合不佳造成的误报率，复探量小，不影响正常的生产程序；其次，相对现有的检测钢轨底部的探伤装置，本实用新型利用二次波检测钢轨底部的探伤装置探伤范围覆盖更大，增加了对轨腿的检测面积；此外，利用二次波检测钢轨底部的探伤装置利用了钢轨超声波探伤系统框架本身具有的随动性，使超声波探头时刻保持在最佳位置，不需要诸如导轮等辅助装置定位，减少了备件成本，降低了维护时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为现有技术的检测钢轨底部的探伤装置探伤时的结构示意图；
[0019]图2为本实用新型的利用二次波检测钢轨底部的探伤装置的主视结构示意图；
[0020]图3为本实用新型的利用二次波检测钢轨底部的探伤装置的俯视结构示意图；[0021]图4为图2中探头固定板的主视结构示意图；
[0022]图5为图4的俯视结构示意图；
[0023]图6为图2中超声波探头的主视结构示意图；
[0024]图7为图2中水嘴、探头压紧盖和探头调节座的主视结构示意图；
[0025]图8为图7的俯视结构示意图；
[0026]图9为图2中耐磨板的主视结构示意图；
[0027]图10为图9的俯视结构示意图；
[0028]图11为本实用新型的利用二次波检测钢轨底部的探伤装置探伤时的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述:
[0030]图1中现有的检测钢轨底部的探伤装置在【背景技术】中已有描述，在此不再赘述。
[0031]参见图2至图3，本实用新型的利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，包括设有探头固定板1、超声波探头2、水嘴3、固定架(图中未示出)、探头压紧盖4、探头调节座5、耐磨板6和气缸(图中未不出)。
[0032]参见图4至图5，所述探头固定板I设有探测孔1.1，所述探测孔1.1是沿探头固定板I宽度方向设置的腰孔，所述腰孔的长度为42mm，所述探头固定板I水平设置、且与固定在固定架上的气缸的动力输出端相连。参见图6，所述超声波探头2沿探头固定板I长度方向前后设置有两个，每个超声波探头2设有倾斜设置的探测晶片2.1，每个探测晶片2.1均从外到内呈由高到低设置，在本实施例中，所述探测晶片2.1与水平面的夹角a =17?20°C，在最优实施例中，所述探测晶片2.1与水平面的夹角a =18°C。所述超声波探头2的探测端端面设有耐磨粉层(图中未示出)，超声波探头2的外径为32mm。
[0033]参见图7至图8，所述探头固定板I底部设有探头调节座5，所述探头调节座5设有与超声波探头2同轴配合的调节孔5.1、与调节孔5.1同轴设置的调节筒5.2以及与探头固定板I底部通过螺栓固定相连的调节板5.3，所述调节板5.3上与螺栓配合的螺栓孔
5.3.1是与探测孔1.1相对应的腰孔。参见图9至图10，所述探头固定板I顶部固定有耐磨板6，所述耐磨板6设有耐磨板孔6.1，所述耐磨板孔6.1与探测孔1.1形状大小相同且同轴设置。
[0034]所述超声波探头2的探测端端面水平朝上、并依次轴向穿过调节筒5.2、调节孔
5.1、探测孔1.1和耐磨板孔6.1,与耐磨板6顶面在同一水平面上。参见图7至图8，所述水嘴3固定于探头调节座5上、且其朝上的出水口穿过探头调节座5与探测孔1.1相连通，所述探头压紧盖4开口朝上将超声波探头2托住、并与调节筒5.2通过螺纹同轴固定。
[0035]所述耐磨板6两端分别设有导向板6.2，所述导向板6.2从内到外呈由高到低倾斜设置、且其水平投影面为梯形。设置这种结构是为了使钢轨7与耐磨板6的接触面积小，从而减小钢轨7运行时与耐磨板6之间的摩擦力，并防止钢轨7撞击探头固定板I。
[0036]由于探头固定板I上的探测孔1.1和耐磨板6上的耐磨板孔6.1设计均为腰孔，使超声波探头2在腰孔内有IOmm左右的调节行程，这能保证超声波探头2探测时能有一定的冗余度，具体可做如下调节:A、将样轨(图中未示出)放入钢轨超声波探伤系统；B、松开与螺栓孔5.3.1配合的螺栓；C、不移动探头固定板1，沿腰孔长度方向移动超声波探头2，同时沿轴向移动样轨，使超声波探头2获得最佳反射回波；D、调整仪器(图中未示出)增益，使波高达到基准波高；E、拧紧螺栓固定超声波探头2。整个利用二次波检测钢轨底部的探伤装置安装在从NDT公司引进的钢轨超声波探伤系统(图中未示出)的框架(图中未示出)上，平时不用时与钢轨7底面保持60mm的安全距离，由于所述钢轨超声波探伤系统的框架本身具有随动性，能随钢轨走钢线的左右摆动而摆动，所以这套利用二次波检测钢轨底部的探头装置能随钢轨走钢线同步摆动，保证了超声波探头2时刻保持在最佳位置，不需要诸如导轮(图中未示出)等辅助定位装置。
[0037]具体探测时，由于探头固定板I两端各设有光电开关(图中未示出)，当探头固定板I钢轨出口的光电开关感应到信号后开始检测，探头固定板I在气缸的推动下升起，贴紧钢轨7底面。参见图11，超声波探头2朝上贴住钢轨7底面后，超声波探头2的探测晶片2.1发出超声波经水耦合，从钢轨7底面进入钢轨7内部，传播到轨腿7.1上斜面，经反射至钢轨7轨底中心部位，对钢轨7轨底中心处的内部质量进行检测:若此处有缺陷，超声波在缺陷与钢轨7本体的界面上发生反射，反射波沿发射波传播相反的方向传播，被超声波探头2接收，若无缺陷信号，则超声波探头2接收不到反射信号；当探头固定板I钢轨入口处的光电开关感应到信号消失后结束检测，探头固定板I在气缸带动下落下。
【权利要求】
1.一种利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，包括设有探测孔(1.1)的探头固定板(I)、探测晶片(2.1)倾斜设置的超声波探头(2)和水嘴(3)，其特征在于:还包括探头压紧盖(4)，所述探头固定板(I)水平设置且与固定架固定相连，所述超声波探头(2)的探测端端面水平朝上、并穿过探测孔(1.1)与探头固定板(I)顶面在同一水平面上，所述探测晶片(2.1)从外到内呈由高到低设置，所述水嘴(3)固定于探头固定板(I)上、且水嘴(3)朝上的出水口与探测孔(1.1)相连通，所述探头压紧盖(4)开口朝上将超声波探头(2)托住、并固定于探头固定板(I)上。
2.根据权利要求1所述利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，其特征在于:所述探测晶片(2.1)与水平面的夹角a=17?20°C。
3.根据权利要求2所述利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，其特征在于:所述探测晶片(2.1)与水平面的夹角a=18°C。
4.根据权利要求1至3中任一项所述利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，其特征在于:所述探测孔(1.1)是沿探头固定板(I)宽度方向设置的腰孔，所述探头固定板(I)底部设有探头调节座(5)，所述探头调节座(5)设有与超声波探头(2)同轴配合的调节孔(5.1)以及与调节孔(5.1)同轴设置的调节筒(5.2)，所述超声波探头(2)依次轴向穿过调节筒(5.2)、调节孔(5.1)和探测孔(1.1)，所述水嘴(3)固定于探头调节座(5)上、且其出水口穿过探头调节座(5)与探测孔(1.1)相连通，所述探头压紧盖(4)与调节筒(5.2)同轴固定。
5.根据权利要求4所述利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，其特征在于:所述探头调节座(5)设有与探头固定板(I)底部通过螺栓相连的调节板(5.3)，所述调节板(5.3)上与螺栓配合的螺栓孔(5.3.1)是与探测孔(1.1)相对应的腰孔。
6.根据权利要求1至3中任一项所述利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，其特征在于:所述探头固定板(I)顶部固定有耐磨板(6)，所述耐磨板(6)设有供超声波探头(2)穿过的耐磨板孔(6.1)，所述超声波探头(2)的探测端端面与耐磨板(6)顶面在同一水平面。
7.根据权利要求6所述利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，其特征在于:所述耐磨板孔(6.1)与探测孔(1.1)形状大小相同且同轴设置。
8.根据权利要求6所述利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，其特征在于:所述耐磨板(6)两端分别设有导向板(6.2)，所述导向板(6.2)从内到外呈由高到低倾斜设置、且其水平投影面为梯形。
9.根据权利要求1至3中任一项所述利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，其特征在于:所述超声波探头(2 )沿探头固定板(I)长度方向前后设置有两个。
10.根据权利要求1至3中任一项所述利用二次波检测钢轨底部的探伤装置，其特征在于:所述探头固定板(I)与固定在固定架上的气缸的动力输出端相连。
【文档编号】G01N29/22GK203479753SQ201320590965
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】朱小忠, 沙斌, 袁莹, 肖业军, 周雪清, 熊彩华, 汪洪明 申请人:武汉钢铁(集团)公司