Методика оценки качества прокатных валков при помощи установки ультразвуковой диагностики

Давыдов Алексей Владимирович,

аспирант Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова.

Валки являются основным инструментом прокатных станов. Работоспособность прокатных валков в значительной мере определяет не только качество и себестоимость продукции, но и производительность производства в целом. Таким образом, важнейшей задачей является обеспечение нормируемых показателей качества валков, в частности высокой износостойкости их рабочей поверхности.

Поверхностные дефекты на рабочих валках недопустимы, так как они дают отпечатки на прокатываемой поверхности; кроме того, поверхностные дефекты, развиваясь вглубь, способствуют разрушению валков. Однако гораздо сложнее обнаружить незаметные глазу внутренние дефекты, которые также снижают прочность валков, и приводят к браку.

По результатам статистического исследования в цехе ленты холодного проката ОАО ММКЗ за 2007-2008 гг. выяснили, что основной причиной выхода рабочих валков из строя является отслоение и выкрошка (96 %) [1]. Такого рода брак возникает из-за микротрещин, образующихся вдоль границы между закаленной поверхностью и мягкой сердцевиной валка.

Для своевременного обнаружения валков склонных к браку на ОАО ММКЗ было предложено использовать автоматизированную ультразвуковую установку диагностики валков на ранних этапах производства и эксплуатации [2].

В установке используется ультразвуковая плата PICUS 10, подключенная к персональному компьютеру модели IBM PC PIII1000. К этой плате подключен ультразвуковой преобразователь фирмы PANAMETRICS V309 5МГц, который возбуждает и принимает ультразвуковые сигналы в направлении оси валка. Для обеспечения акустического контакта, в зону между поверхностью валка и преобразователем под давлением подается вода.

Контроль качества валков проводится эхо-импульсным методом по совмещённой, или раздельно-совмещенной схемам. При настройке чувствительности дефектоскопа необходимо оценить степень ослабления ультразвука в контролируемом изделии.

Для управления процессом ультразвукового сканирования вращающегося валка разработана программа «Ультразвуковой дефектоскоп». Она управляет УЗК платой и осуществляет с помощью УЗК преобразователя в автоматическом режиме возбуждение и прием ультразвуковых сигналов в валке в направлении его оси.

Remarkable 2 купить

remarkable 2 купить

remarkable2.ru

Рис. 1. Ультразвуковая карта валка с обнаруженным дефектом.

Рис. 2. А-развертка радиосигнала при обнаружении дефекта.

Во время сканирования создается база данных УЗК сигналов, отраженных от возможных дефектов в валке. По окончании процесса создается «ультразвуковая карта валка», на которой отмечены «опасные» зоны. Ультразвуковую карту валка можно просмотреть в режиме просмотра (рис. 1).

Если уровень сигнала превышает заданное значение, то сегмент на карте валка окрашивается в красный цвет, если сигнал допустим - в зеленый цвет. Для получения большей информации о характере дефекта: можно нажать на красный сектор и просмотреть А-развертку радиосигнала для данного положения излучателя и приемника (рис. 2).

В изготавливаемых валках согласно ГОСТ 10207 - 70, не допускаются:

1)             протяжение несплошности металла поперечной или близкой к ней ориентации, занимающие площадь более 2,5 % общей площади контролируемого сечения S_К и находящейся на расстоянии менее 0,7 R от наружной поверхности валка (R - радиус контролируемого сечения, мм);

2)             скопления, состоящие из несплошностей эквивалентным диаметром более 10 мм, занимающие более 25 % общей площади поперечного контролируемого сечения и находящиеся на расстоянии менее 0,2 R от наружной поверхности валка.

По результатам диагностики проводится отбраковка валков, не отвечающих приведенным выше требованиям качества. Для валков удовлетворяющих требованиям результаты ультразвукового контроля фиксируются в журнале контроля и заносятся в паспорт валка.

Описанная методика диагностики позволяет проводить контроль качества валков не только на этапах производства, но и эксплуатации (между перешлифовками).

В ходе испытаний установки проводилась выборочная диагностика валков на разных этапах жизненного цикла валка. В результате чего удалось добиться не только экономии ресурсов при локализации дефектов на этапе начальной термообработки, но и избежать аварийных остановок стана при эксплуатации бракованных валков в цехе ленты.

Получены статистические данные о влиянии дефектов, найденных в ходе ультразвуковой диагностики на износостойкость валков в цехе ленты. Однако предстоит еще большая работа по классификации получаемых сигналов и выяснению их влияния на показатели качества прокатных валков.

Литература

1.                  Давыдов А.В. Освоение установки для закалки прокатных валков / Вдовин К.Н., Давыдов А.В., Карамельщиков М.А., Попова Р.В // Теория и технология литейного производства: Межрегион. сб. науч. тр. / Под. ред. В.М. Колокольцева - Магнитогорск: МГТУ, 2007. - С 132-135.

2.                  Давыдов А.В. Неразрушающий контроль качества прокатных валков/ Давыдов А.В. // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. Курск., 2009. Вып. 8 – С 131 ‑132.

Поступила в редакцию 21.10.2009 г.