一种高速钢轧辊表面裂纹的处理方法
【专利摘要】本发明属于热轧轧辊缺陷检测领域，涉及一种高速钢轧辊表面裂纹的处理方法，利用磨床涡流探伤仪检测，对裂纹性质进行分类，确定是否为网状热裂纹；利用磁粉探伤观察表面裂纹形状是否为无环状裂痕的裂纹；对确认的无环状裂痕的裂纹利用超声波探伤，确定内部是否处于稳定状态；并对非稳定状态裂纹进行打磨后检测直到其为稳定状态。本发明方法能对各种表面裂纹做出清晰的判断，监控其裂纹内外形态，就可以采取正确的处理方法，实现高速钢轧辊部分表面裂纹在不需要清除的情况下，安全使用。
【专利说明】一种高速钢轧辊表面裂纹的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于热轧轧辊缺陷检测领域，尤其涉及一种高速钢轧辊表面裂纹的处理方法。
【背景技术】
[0002]由于高速钢轧辊价格较高，裂纹减径将造成成本增加，高速钢轧辊使用都在上游机架，生产中的“卡钢”事故严重威胁高速钢轧辊安全使用，卡钢后炙热钢板与辊面接触，导致轧辊产生较深热裂纹，高速钢轧辊硬度高，裂纹扩展迅速，处理不当会造成轧辊剥落甚至炸裂。由于高速钢轧辊成本较高，如果将裂纹彻底清除会造成大量的非正常减径，轧辊资金损失严重，导致产品成本增加，并且影响高速钢轧辊上机使用率。保留裂纹会导致轧辊事故，影响生产、威胁轧机设备，表面裂纹成为制约高速钢轧辊使用的瓶颈。鉴于高速钢轧辊对裂纹较敏感，国内外传统的处理方法是利用检测技术探测裂纹深度，并将裂纹彻底车削清除。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种根据生产中的轧制状况以及轧辊不同部位出现的裂纹的情况，并依靠各种检测方法对高速钢轧辊表面不同裂纹反映出不同的检测结果，就能对各种表面裂纹做出清晰的判断，监控其裂纹内外形态，就可以采取正确的处理方法，实现高速钢轧辊部分表面裂纹在不需要清除的情况下，安全使用的高速钢轧辊表面裂纹的处理方法。
[0004]本发明是这样实现的，一种高速钢轧辊表面裂纹的处理方法，包括如下步骤:
[0005]I)利用磨床涡流探伤仪检测，对裂纹性质进行分类，确定是否为网状热裂纹；
[0006]2)若步骤I)确定为网状热裂纹，利用磁粉探伤观察表面裂纹形状是否为无环状裂痕的裂纹；
[0007]3)对将步骤2)中确认的无环状裂痕的裂纹利用超声波探伤，确定内部是否处于稳定状态；
[0008]4)若步骤3)中裂纹呈垂直状，无倾斜扩展，无需进行后续的处理；
[0009]5)若步骤2)中的裂纹为环状裂痕或步骤3)中的裂纹呈非垂直状，有倾斜扩展则进行打磨后重复步骤2)和步骤3)的检测直到其为稳定状态。
[0010]本发明方案进一步地，步骤I)中判断网状热裂纹的方法为:首先将已知的带有自然热裂纹缺陷的轧辊当做效验辊，将效验辊进行预修磨至肉眼不可见裂纹为至，调整涡流增益和衰减，将磨床涡流探伤仪检测效验辊最大伤值调整到0.4，将报警闸门调整到0.2，根据轧辊热裂纹在涡流检测中伤值和软点值同时存在、并且伤值小于软点值、伤值和软点值波形具有连续性、伤值波形平稳，裂纹长度位置与效验辊轴线平行作为网状热裂纹的判定。
[0011]本发明方案进一步地，步骤3)中，首先利用2MHZ频率或4MHZ频率的双晶纵波直探头扫查裂纹部位，声程调至100mm，并可提高6db的搜索灵敏度，发现缺陷后恢复检测灵敏度，观察是否有内部分层、开裂和应力释放扩展痕迹，如无异常更换频率2-2.5MHZ、折射角度63-71度横波斜探头，如果裂纹深度< 5mm使用71度折射角度探头，在裂纹两侧以W形进行扫查，如果两侧裂纹反射强度无明显差异，说明裂纹呈垂直状，无倾斜扩展，内部稳定。
[0012]本发明的原理为:根据轧辊表面裂纹形成机理归类裂纹性质，轧辊不同部位出现的裂纹性质不同，不同的表面裂纹形状也决定其性质不同。热裂纹产生原理为轧辊表面小面积与高温钢板接触，或与高温钢板接触时间较短产生，热应力全部释放，深度较浅、呈不规则网状，扩展速度相对较慢，俗称网纹。热裂纹有沿晶分布特征、呈阶梯状，属于垂直裂纹，热裂纹沿碳化物和基体的界面扩展，因此掌握高速钢轧辊的表面热裂纹状态，就可以控制其扩展速度，每次使用后通过各种无损检测方法，就可以确定表面热裂纹的稳定性，从而保证高速钢轧辊带裂纹上机使用的安全性。
[0013]本发明与现有技术相比，有益效果在于:本发明根据轧辊在不同的环境以及不同部位产生裂纹的机理进行分类，并利用无损检测方法进行确认，确认裂纹的种类后，利用检测方法监控裂纹临界状态，就可以控制裂纹扩展速度。其中网状热裂纹，由于应力充分释放，深度较浅，扩展速度慢，只要控制其开口度以及形状和深度就可使其处于稳定状态下的安全性裂纹，处于稳定时期的网状热裂纹，通过每次下机后的正常磨削就可以逐渐将裂纹清除，在无非正常减径和确保安全使用的前提下，完成裂纹清除工作，充分发挥高速钢轧辊的优良性能，保证产品质量，降低产品成本。
[0014]本发明根据生产中的轧制状况以及轧辊不同部位出现的裂纹的情况，并依靠各种检测方法对高速钢轧辊表面不同裂纹反映出不同的检测结果，就能对各种表面裂纹做出清晰的判断，监控其裂纹内外形态，就可以采取正确的处理方法，实现高速钢轧辊部分表面裂纹在不需要清除的情况下，安全使用。
[0015]本发明方法不能用于轧辊非热裂性裂纹的处理以及冷轧工作辊。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例提供的原始裂纹(a)与本发明方法使用过程中的辊面热裂纹(b)；
[0017]图2是本发明实施例提供的使用过程中缺陷随着轧辊的正常磨耗的四中状态图，随着时间推移依次为(a)、(b)、(c)和(d)。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]一种高速钢轧辊表面裂纹的处理方法，包括如下步骤:
[0020]I)利用磨床涡流探伤仪检测，对裂纹性质进行分类，确定是否为网状热裂纹；
[0021]判断网状热裂纹的方法为:首先将已知的带有自然热裂纹缺陷的轧辊当做效验辊，将效验辊进行预修磨至肉眼不可见裂纹为至，调整涡流增益和衰减，将磨床涡流探伤仪检测效验辊最大伤值调整到0.4，将报警闸门调整到0.2，根据轧辊热裂纹在涡流检测中伤值和软点值同时存在、并且伤值小于软点值、伤值和软点值波形具有连续性、伤值波形平稳，裂纹长度位置与效验辊轴线平行作为网状热裂纹的判定。
[0022]2)若步骤I)确定为网状热裂纹，利用磁粉探伤观察表面裂纹形状是否为无环状裂痕的裂纹；
[0023]由于轧辊旋转方向影响，以及受负荷方向的影响，轧辊表面裂纹一旦出现扩展，均会逆轧辊旋转方向扩展延伸，同时表面会形成两端尖锐的环形裂痕，所以利用磁粉观察裂纹表面状态非常重要，无环状裂痕的裂纹称其为稳定。
[0024]3)对将步骤2)中确认的无环状裂痕的裂纹利用超声波探伤，确定内部是否处于稳定状态；表面状态稳定的热裂纹利用超声波观察内部稳定性，否则需将表面环状裂纹加磨至环形消失。根据轧辊的旋转方向、负荷方向，以及超声波反射、衰减等特性，根据涡流和磁粉定位和显示，首先利用2MHZ频率或4MHZ频率的双晶纵波直探头扫查裂纹部位，声程调至100mm，并可提高6db的搜索灵敏度，发现缺陷后恢复检测灵敏度，观察是否有内部分层、开裂和应力释放扩展痕迹，如无异常更换频率2-2.5MHZ、折射角度63-71度横波斜探头，如果裂纹深度< 5mm使用71度折射角度探头，在裂纹两侧以W形进行扫查，如果两侧裂纹反射强度无明显差异，说明裂纹呈垂直状，无倾斜扩展，内部稳定。如果从各个角度探测时，反射波形反应不尖锐，说明裂纹内部稳定性更好。
[0025]4)若步骤3)中裂纹呈垂直状，无倾斜扩展，无需进行后续的处理；可正常用于工作当中。
[0026]5)若步骤2)中的裂纹为环状裂痕或步骤3)中的裂纹呈非垂直状，有倾斜扩展则需要进行打磨后重复步骤2)和步骤3)的检测直到其为稳定状态。
[0027]由于轧辊尺寸结构和用途的特殊性，裂纹发展基本经历；裂纹产生、稳定、临界、扩展四个阶段。所以通过涡流探伤快速发现和识别裂纹性质，同时利用磁粉和超声波探伤确定裂纹的外表和内部形态，表面形态不稳定时需要进行加磨处理，直至表面状态稳定，内部扩展需要彻底清除，才能有效的控制裂纹的扩展速度，才可以保证裂纹安全使用。(对其它轧辊孔洞类缺陷，该发明方法效果更明显。)
[0028]高速钢轧辊携带裂纹上机使用，打破传统的使用方法，所以此方法只有在已知检测结果中裂纹状态真实、并处于稳定状态时，对决定保留表面裂纹的使用方法才是安全可
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[0029]实施例1:本钢热轧厂1700生产线，在2008年8月17日和2009年11月30日先后有4支价值240万元的进口高速钢轧辊，由于轧制过程中卡钢事故，轧辊出现表面裂纹，检测裂纹深度半径方向12mm和经过外国专家现场检测,判定4支轧棍无法使用、提前报废。
[0030]由于轧辊价格昂贵，将4支轧辊保留，期间经过多次的检测和研究，最终发明此使用方法。
[0031]2010年5月决定将裂纹开口磨至至闭合状态，起初谨慎跟踪使用，最后确定了此本发明方法的可行性。其中06YS02G01和G06两支轧辊磨削Φ4.15mm后，按此本发明方法进行使用，从2010年5月26日至2010年9月11日期间，采用此方法两支轧辊分别增加使用194次，增加25mm有效使用量，并且安全使用到报废直径。如图1a与图1b所示为原始裂纹与本发明方法使用过程中的辊面热裂纹，本发明方法应用后，参见图lb，下机轧辊表面虽有痕裂，但无氧化膜撕裂现象、未影响氧化膜状态，裂纹稳定无扩展，并且高速钢使用在轧机前部机架，辊面裂痕对产品无影响。
[0032]另外Y06YS02G02、G05两支轧辊由于热烈纹开口度较严重，进行了 Φ 11.97mm的磨削后进行使用(裂纹深度剩余9mm)，从2010年5月14日使用至2010年7月17日9时，再次遇到卡钢事故，检测后该辊裂纹内部扩展，被迫提前报废。采用此方法两支轧辊分别多上机使用了 83次、22mm，并且安全可靠。
[0033]实施例2:2012年9月国产高速钢轧辊使用中，发现辊身产生Φ 6mm当量不规则开放式缺陷，超声波检测深度35mm，缺陷达到轧辊有效使用半径，如果此轧辊报废将损失76万元。经过多次检测；认为该缺陷外表呈孔洞状、外表规整性一般、但无明显环裂，内部呈窄裂缝状，略有倾斜，整体比较稳定。可以利用无损检测方法监控其表面裂纹形态和内部形态情况下，安全使用，最终此轧棍安全使用至报废直径。如图2a,图2b,图2c,图2d所示,为使用过程中缺陷随着轧辊的正常磨耗，逐渐减少直至清除。
[0034]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高速钢轧辊表面裂纹的处理方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)利用磨床涡流探伤仪检测，对裂纹性质进行分类，确定是否为网状热裂纹； 2)若步骤I)确定为网状热裂纹，利用磁粉探伤观察表面裂纹形状是否为无环状裂痕的裂纹； 3)对将步骤2)中确认的无环状裂痕的裂纹利用超声波探伤，确定内部是否处于稳定状态； 4)若步骤3)中裂纹呈垂直状，无倾斜扩展，无需进行后续的处理； 5)若步骤2)中的裂纹为环状裂痕或步骤3)中的裂纹呈非垂直状，有倾斜扩展则进行打磨后重复步骤2)和步骤3)的检测直到其为稳定状态。
2.如权利要求1所述的高速钢轧辊表面裂纹的处理方法，其特征在于，步骤I)中判断网状热裂纹的方法为:首先将已知的带有自然热裂纹缺陷的轧辊当做效验辊，将效验辊进行预修磨至肉眼不可见裂纹为至，调整涡流增益和衰减，将磨床涡流探伤仪检测效验辊最大伤值调整到0.4，将报警闸门调整到0.2，根据轧辊热裂纹在涡流检测中伤值和软点值同时存在、并且伤值小于软点值、伤值和软点值波形具有连续性、伤值波形平稳，裂纹长度位置与效验辊轴线平行作为网状热裂纹的判定。
3.如权利要求1所述的高速钢轧辊表面裂纹的处理方法，其特征在于，步骤3)中，首先利用2MHZ频率或4MHZ频率的双晶纵波直探头扫查裂纹部位，声程调至100mm，并提高6db的搜索灵敏度，发现缺陷后恢复检测灵敏度，观察是否有内部分层、开裂和应力释放扩展痕迹，如无异常更换频率2-2.5MHZ、折射角度63-71度横波斜探头，如果裂纹深度< 5mm使用71度折射角度探头，在裂纹两侧以W形进行扫查，如果两侧裂纹反射强度无明显差异，说明裂纹呈垂直状，无倾斜扩展，内部稳定。
【文档编号】G01N27/90GK104458898SQ201410708179
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】于浩, 孟伟, 周勇, 董宝权, 于文禹 申请人:本钢板材股份有限公司