Дефекты поверхности проката и методы контроля

09.06.2018
Удаление дефектов поверхности слитков, заготовок и готового проката занимает особое место среди рабочих процессов отделки металла. На рис. 2 представлены обобщенные данные по глубине дефектных слоев, классам точности и чистоте поверхности.

ГОСТ 20847—75 определяет дефекты поверхности прутков, полос и профилей горячекатаных и кованых из сталей и сплавов. Дефекты поверхности готового проката могут возникать при плавке металла и прокатке, а также вследствие нарушения технологии отделки проката. Площадь сталеплавильных дефектов при прокатке увеличивается прямо пропорционально общей вытяжке раската. Дефекты поверхности снижают физико-механические свойства стали, ухудшают товарный вид продукции, могут приводить к поломке деталей машин. В ходе переделов на металлургических заводах и заводах-потребителях осуществляется обработка поверхности металла, в результате чего теряется значительное количество годного металла. Особенно велики потери на переделах производства специальных сталей и сплавов, где только при зачистке потери годного металла составляют 20% и более. Удаление дефектов поверхности является одним из самых трудоемких и низкопроизводительных рабочих процессов в черной металлургии, на участках и в цехах зачистки занято до 35% численности персонала прокатного цеха.

Изыскание методов борьбы с возникновением дефектов поверхности металла является предметом постоянного изучения металлургических лабораторий и по мере решения проблем снижения объема дефектного слоя должно вестись в тесной связи с металлообрабатывающими лабораториями, роль которых постоянно возрастает по мере снижения черновых операций и роста чистовой финишной обработки поверхности проката, вплоть до его полирования при массовом производстве.

Классификация дефектов, определяемых ГОСТ 20847—75, приведена в табл. 5.

Неразрушающие методы контроля (HMK) качества поверхности проката основываются на определении физических характеристик металла.

Наибольшее распространение получили НМК, базирующиеся на исследовании структуры контролируемого металла электромагнитными колебаниями с различными длинами волн.

Методы HMK могут быть подразделены на ряд классов.

Оптические методы контроля основаны на использовании электромагнитных колебаний оптического диапазона.

При визуальных методах используется видимая часть спектра. Контроль осуществляется невооруженным глазом и с помощью оптических приборов начиная от увеличительных линз, бинокулярных микроскопов и кончая растровыми микроскопами и лазерными профилометрами. Развитие голографии открывает широкие возможности перед визуальными методами контроля. Основной недостаток визуальных методов — невозможность обнаружения дефектов, которые не нарушают поверхностные свойства контролируемого материала.




В методах инфракрасной дефектоскопии используется инфракрасная часть спектра в приборах, называемых тепловизорами и ИК-радиометрами, позволяющими обнаруживать также скрытые дефекты типа трещин, пустот, посторонних включений.

Ультразвуковые методы используют ультразвуковые колебания, возбуждаемые в металле и жидкости, для выявления внутренних и поверхностных дефектов. Этот принцип используется для создания ручных дефектоскопов и установок HMK в потоке проката.

Электрические и электрофизические методы контроля основаны на взаимодействии контролируемого металла с электромагнитными волнами радиодиапазона.

На этом принципе создано большое количество дефектоскопов, из которых широкое распространение получили электромагнитные, фотоэлектрические и другие установки, применяемые в потоке проката.

Рентгеновские методы контроля основаны на взаимодействии контролируемого металла с рентгеновским излучением. Эти методы позволяют выявлять внутренние дефекты типа раковин, включений, дефектов кристаллической структуры и т. д. и широко применяются в практике металловедческих исследований.

В последние годы в России и за рубежом пристальное внимание уделяется внедрению средств HMK в прокатное производство, позволяющих снизить расход материалов, сократить трудовые затраты, получить требуемое качество готового проката и значительный экономический эффект. На заводах черной металлургии применяют более 200 типов приборов НМК. Усовершенствование их конструкций является важнейшей задачей на пути создания систем автоматического управления производственными процессами с помощью ЭВМ. Методы и приборы HMK в линиях обжимных, заготовочных и сортовых станов рассмотрены в работах.

В заводской практике определение дефектов ведется визуальным способом на основе опыта персонала. Практически на каждом металлургическом заводе существует своя специфика определения дефектов и терминология, что отрицательно сказывается на организации научно обоснованной технологии отделки проката. Первоочередной задачей металлургических заводов в этой области является четкое организационное разграничение ответственности служб и цехов завода за причины возникновения дефектов поверхности металла, так как практически весь технический состав завода имеет отношение к возникновению дефектов и должен нести ответственность за потери металла от брака в случае недопустимого их возникновения на поверхности металла. Например, служба материально-технического обеспечения несет ответственность за качество сырья и огнеупоров, служба энергетического обеспечения — за точность температурного режима нагревательных устройств и т. д.