1引言
JFE钢铁公司西日本制铁所（仓敷地区）方坯厂生产150mm×150mm的方坯以及φ175mm的圆坯，作为后续棒线材轧制工序的原材料。对于表面质量要求严格的用途，会采用对φ175mm圆坯表面进行全长、全周剥皮处理后的去皮圆坯作为原材料。由于线材制品是在热态下轧制，且轧制时容易产生晃动，导致轧制后进行表面探伤检查较为困难。因此，对作为前道原材料的圆坯进行表面缺陷检查就显得尤为重要，为此，西日本制铁所（仓敷地区）方坯厂对去皮圆坯的表面缺陷探伤机进行了更新。本文重点介绍了此次更新过程中实现探伤性能提升的相关技术。
2方坯厂设备概况
2.1
剥皮生产线
方坯厂轧制的圆坯，会在剥皮生产线上进行表面全长、全周的剥皮处理，之后再通过表面缺陷探伤机进行自动检查。若发现表面存在缺陷，会使用砂轮机对缺陷部位进行研磨去除，然后再次进行表面缺陷探伤。只有被判定为无缺陷的圆坯，才会被运送至后续的棒线材厂。过去，表面缺陷探伤机一直使用涡流探伤仪（EC），但在2020年，为了提升探伤性能，将其更新为漏磁探伤仪（MLFT）。
2.2
表面缺陷探伤设备
图1展示了对圆坯表面进行检查的探伤设备概要。探伤时，让圆坯在回转滚轮上旋转，同时使励磁线圈和检测探头沿圆坯的纵向移动，以此实现全周检查。在使用涡流探伤仪时，励磁线圈会在圆坯中产生涡流，与完好部位相比，缺陷部位的涡流会发生变化。而使用漏磁探伤仪时，励磁线圈会使圆坯磁化，与完好部位相比，缺陷部位的磁通量会发生变化。通过探头检测这些变化，进而完成表面探伤工作。
3探伤性能提升的技术开发
3.1
探伤设备更新带来的探伤性能提升
通常而言，信噪比（S/N比）被用作衡量表面缺陷探伤设备探伤性能的指标。信噪比表示输出（Signal）与噪声（Noise）的比值，信噪比越大，意味着相对于噪声，缺陷信号的输出越大，因此，过检测情况较少，表面缺陷探伤性能也就越优异。要提高信噪比，就需要降低噪声。噪声的影响因素包括：1）提离值（检测探头与被检测材料之间的间隙）、2）表面粗糙度、3）被检测钢种、4）励磁频率。由于1）-3）无法进行控制，所以研究重点放在了4）上。
表面粗糙度所产生的噪声与探伤深度相关，探伤深度越深，就越能抑制表面粗糙度的影响，从而降低噪声。作为探伤深度的指标，电流密度相较于表面降低至0.368倍时的深度——渗透深度值得一提。渗透深度与励磁频率的平方根成反比。漏磁探伤仪的励磁频率是涡流探伤仪的1/16，因此将涡流探伤仪更换为漏磁探伤仪后，渗透深度能够提升至约4倍，这样就可以在受表面性状影响较小的状态下进行探伤。
为评估探伤性能，在加工有人工缺陷的在线测试管（OnlineTestPipe，OTP）上进行了探伤测试。针对涡流探伤仪（EC）和漏磁探伤仪（MLFT），绘制出人工缺陷深度与信噪比的关系图，如图2所示。从图中可以明显看出，漏磁探伤仪（MLFT）的信噪比相比涡流探伤仪（EC）提升了约3-12倍，有了显著改善。
3.2
探伤方式变更带来的探伤性能提升
在线测试管（OTP）上的人工缺陷是开口的，且在深度方向没有倾斜。而自然缺陷可能是闭口的，或者在深度方向存在倾斜，所以即使自然缺陷与人工缺陷深度相同，其检测灵敏度也可能会下降。为防止因自然缺陷检测灵敏度下降而导致漏检，除了以往采用的Y方式外，还引入了θ方式。图3对缺陷相位和探伤方式进行了说明，图中灰色部分表示由缺陷产生的输出。在Y方式下，输出的Y轴截距就是漏磁探伤仪的图表输出；在θ方式下，输出的绝对值针对检测范围成为漏磁探伤仪的图表输出。当自然缺陷输出的相位倾斜较小时，Y方式下的输出会变小，导致缺陷检测困难。而θ方式只要在检测范围内，无论倾斜情况如何都会输出绝对值，因此，与Y方式相比，输出更大，更易于检测出缺陷。此次通过同时使用Y方式和θ方式，在自然缺陷检测中也能够获得与实际缺陷深度相当的缺陷输出，实现了缺陷检测能力的提升。
3.3
圆坯端部探伤探头跟踪性改善
需要探伤的去皮圆坯是轧制材料，在最前端的轧辊咬入时，由于输入侧的翘曲，前端容易发生弯曲。漏磁探伤仪（MLFT）在探伤时，是让圆坯在回转滚轮上旋转进行检测的，若圆坯弯曲程度较大，探伤时探伤探头的振动就会增大，容易产生噪声。此外，虽然在探伤探头前后设有导向滚轮，但为缩短端部的不敏感区域，在探伤时其中一侧的导向滚轮会处于脱离圆坯的状态。此时，用于保护磁化轭的硬质合金轭套等会与旋转的圆坯接触，因振动也容易产生噪声。因此，研究了一种设备结构，既能够缩短圆坯端部的不敏感区域，又能抑制噪声影响，实现对圆坯端部的探伤。
漏磁探伤仪通过设置轭滚轮代替轭套，使探伤探头能够跟随圆坯的旋转，从而起到防止振动的作用。采用轭滚轮结构后，大幅降低了圆坯端部探伤时因噪声导致的误判检查发生率。
4结语
在方坯厂的表面缺陷探伤工作中，实现了探伤性能的有效提升，具体措施包括：1）将涡流探伤仪更换为漏磁探伤仪，提高了信噪比；2）同时使用Y方式和θ方式，提升了对自然缺陷的检测能力；3）将轭套滚轮化，改善了端部跟踪性。
