鋼板表面橫裂紋質檢方法探索與實踐

范志永 程永固 王國偉 武鵬文 李杰武

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

近年來，安鋼高效品種板比率不斷提高，在中厚板表面質檢中發現了一種“特殊裂紋”，與以往的“縱裂紋”、“龜裂”、“金屬夾雜開裂”等裂紋的外貌形狀、分布位置等存在一定差異，最顯著地特征就是細小、不易發現，因其與軋制方向呈一定夾角，習慣稱之為“橫裂紋”缺陷。

由于橫裂紋缺陷縫隙極其細小，在常規質檢方式下極難發現，漏檢、庫內復檢、質量異議都曾發生。同時，由于生產現場過鋼速度快，單塊鋼板的質檢時間僅為50 s左右，在如此短的時間內快速、準確識別“橫裂紋”，確實是一個質檢難題。為了解決這一難題，對鋼板表面橫裂紋展開了質檢方法的探索與實踐，以確保在現有質檢條件下實現橫裂紋的快速、準確識別。

1 鋼板表面橫裂紋描述及傳統質檢方法的缺陷

鋼板表面橫裂紋開裂走向基本與鋼板軋制方向呈30°～90°夾角，分布位置、數量、狀態、大小各異，具有一定的深度和長度，破壞了鋼板的縱向連續性，是一種對鋼板使用危害極大的質量缺陷。帶有橫裂紋缺陷的鋼板經加工變形后，細小的裂紋就會開裂。鋼板表面橫裂紋原始圖、低倍照片、冷彎試驗圖片如圖1、圖2、圖3所示。

板材外觀質檢通常采用的是人工目測檢查，觀察物體時人們一般也習慣于直視、順光，因為這樣具有不刺眼、不易產生光暈、視覺疲勞等優點。在強光、順光的環境下基本可以滿足常規質量缺陷的識別，但對“橫裂紋”缺陷識別能力較差。

2 鋼板表面橫裂紋逆光模擬實驗及方法探索

在長期質檢實踐中，通過不斷摸索及查閱相關檢查資料，發現一些特殊行業在檢查細微表面質量采用“逆光檢查”，如汽車出廠前的車漆劃痕表面檢查、房屋裝修墻壁的平整度檢查等均采用“逆光檢查”，逆光檢查是光源相對于人眼觀察方向的一種特殊檢查方式，但卻能夠觀察到一些順光檢查所不易發現的細微之處，該質檢方法運用到鋼板表面橫裂紋上是否能大大改善檢查效果。

2.1 現場初步實驗

為了驗證逆光檢查對橫裂紋的識別效果，用手電筒在一塊帶有橫裂紋缺陷的鋼板上進行實踐。當手電筒照射光束與鋼板表面形成一定角度、逆光目測時，鋼板表面橫裂紋缺陷可見度顯著提高，橫裂紋缺陷處與周邊鋼板表面亮度明顯區分，可見度的強弱與光束及逆光目測角度的調整有直接關系。照射光束直射順光與斜射逆光檢查的效果對比如圖4、圖5所示。

同時，在大量實驗中發現斜射光線與鋼板的夾角特別關鍵。

1)夾角小于35°時，強度弱，不利于細微差別的識別。

2)夾角大于45°時，強度大，照射部位明暗差別小，容易掩蓋裂紋缺陷。

2.2 鋼板表面橫裂紋易出現鋼種、分布位置分析規律

在長期質檢實踐中，發現橫裂紋質量缺陷多發于厚度較大的中厚板，多發于低合金鋼，尤其多發于Nb、Ti微合金化的低合金鋼。

橫裂紋的分布位置統計數據表明，多發于鋼板軋制上表面(鑄坯內弧)，其在鋼板表面具體位置，多發于鋼板寬度方向1/2、1/4處，尤其多發于1/4處。

2.3 鋼板表面橫裂紋快速質檢方法的建立

根據橫裂紋逆光檢查模擬實驗，極其易出現鋼種、位置分布規律，結合現場現有質檢條件，通過不斷摸索，總結了一套完整的鋼板表面橫裂紋檢查方法，并命名為鋼板表面橫裂紋“1/2、1/4”逆光檢查法，具體為：

1)一查看、重內弧，即首先查看MES系統中待檢鋼板信息，重點關注易出現“橫裂紋”缺陷的鋼種，用時基本在5 s左右，重點做好鋼板軋制上表面(鑄坯內弧)檢查。

2)二遠距離逆光，夾角110°～120°。快速目測檢查鋼板表面后(用時10 s左右)，然后借助照明燈光或車間采光口，在現場逆光檢查時通過側身變換檢測角度形成逆光環境，眼睛與光源的夾角控制在110°～120°最佳，對鋼板寬度1/2、1/4處進行逆光檢查，用時15 s左右。麻點、結疤、夾雜、異物壓入、劃傷、瓢曲等常規鋼板質量缺陷采用順光、直視檢查就可快速識別，用時僅10 s左右。遠距離逆光檢查模擬場景及現場實際操作，如圖6所示。

圖6 遠距離逆光檢查模擬圖

3)近距離逆光，夾角35°～45°。逆光檢查發現鋼板表面異常后，在鋼板表面異常處將手電筒與鋼板表面呈35°～45°夾角，逆光進行細致檢查，用時20 s左右。近距離逆光檢查模擬場景及現場實際操作，如圖7所示。

圖7 近距離逆光檢查模擬圖

2.4 應用效果

鋼板表面橫裂紋“1/2、1/4”逆光檢查法于2011年1月份開始推廣實施，從根本上改變了這一質檢難題，并取得了顯著的質檢把關效果。

1)由于鋼板表面橫裂紋缺陷的及時發現，快速準確的質檢信息對煉鋼環節查找原因、改進工藝起到積極的指導作用，連鑄板坯質量明顯提高，鋼板表面橫裂紋缺陷發生率大幅下降。2012年1～10月份，批量鋼板表面橫裂紋質量缺陷降至4起，降幅達83.33%，極大降低了質量損失，并且該類質量異議近兩年未發生一起。

2)由于該質檢方法對橫裂紋質量缺陷識別率高、速度快，在正常的質檢時間內就能識別，極大滿足了過鋼速度快與質檢之間的矛盾，更好地服務于生產。

3 結束語

鋼板表面橫裂紋“1/2、1/4”逆光檢查法，在現場實際應用中視線里快速、準確識別的要求，徹底改變了橫裂紋質量缺陷常規質檢方法識別率低的瓶頸問題，有力促進了質檢把關、質檢創效。

［1］ 濟南鋼鐵集團總公司.東北大學軋制技術與連軋自動化國家重點實驗室.中厚板外觀缺陷的種類、形態及成因［M］.北京：冶金工業出版社，2005：23-46.

［2］ 何宇明.朱斌.陳文滿.孫毅杰.周宏.中厚板表面微裂紋成因及影響因素研究.鋼鐵，2006(1)：36～38.