ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ И НАСТРОЙКИ УСТАНОВКИ КОНТРОЛЯ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

Полезная модель относится к устройствам неразрушающего контроля структуры и дефектов металлических изделий и может быть использовано при изготовлении образцов для тестирования и настройки установок ультразвукового контроля проката (УЗК).
Для контроля внутреннего строения и дефектов стального проката (в том числе, - листового) используются различные методы: магнитные, электрические, радиометрические, ультразвуковые и др. Этим методам соответствуют конкретные приборы и установки, описанные, например, в книге Ю.Ф.Шевакина и др. " Технологические измерения и приборы в прокатном производстве", М., "Металлургия", 1973, с.286-355.
Для тестирования и настройки установок неразрушающего контроля проката (например, УЗК) применяют соответствующие тест-образцы с выполненными на них искусственными дефектами.
Известен образец для определения вязкости разрушения материала, содержащий шевронный надрез, у которого с боковых сторон его рабочего сечения в плоскости надреза выполнены два одинаковых соосных глухих отверстия, расположенных на заданных расстояниях от вершины надреза (см. а.с. СССР №970183 кл. G 01 N 3/00, опубл. В БИ №40, 1982 г.). Однако этот образец непригоден при ультразвуковом контроле листового проката.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является образец для тестирования и настройки установки контроля листового проката, описанный в реферативном журнале "Металлургия; 15Д - прокатное и волочильное производство", М., ВИНИТИ, 1989, №5, с.29 (реф. 5Д257).
Этот образец выполнен в виде листа заданных размеров, содержащего искусственные дефекты, и характеризуется тем, что его длина - до 25 м, ширина - до 5,4 м и толщина - до 60 мм, а дефекты - цилиндрические отверстия диаметром 2 мм.
Недостатком такого листа-образца является его неприемлемость для ультразвукового контроля толстолистового проката, а также относительно большие
затраты на его изготовление (большой объем образца и слишком малые отверстия, имитирующие дефекты стали).
Действительно, как показали опыты (см. ниже) для надежного тестирования и настройки УЗК при контроле толстолистового проката достаточно иметь лист-образец размерами 8000×2000×12 мм. Отверстия малого (2 мм) диаметра ухудшают достоверность контроля, так как дефекты таких размеров, практически, не влияют на мехсвойства толстолистового проката, но "засоряют" общую картину сканирования дефектов.
Технической задачей зaявляeмqй полезной модели является снижение производственных затрат на изготовление листовых образцов без ухудшения достоверности контроля УЗК.
Для решения этой задачи у образца для тестирования и настройки установки контроля листового проката, выполненного в виде листа заданных размеров, содержащего искусственные дефекты, для тестирования установки ультразвукового контроля на части поверхности, симметричной кромкам листа-образца, длиной =0,75 L и шириной в=0,9 В, где L и В - соответственно, полные длина и ширина образца, выполнены расположенные в произвольном порядке взаимно-перпендикулярные, продольные и поперечные прямоугольные плоские углубления с длиной '=25..., мм, с шириной в'=25...в, мм и с глубиной, равной 0,4...0,6 толщины образца; образец может выполняться из стали марки 15ХСНД, а величина соотношения B/L=1:4.
Приведенные параметры образца получены опытным путем и являются эмпирическими.
Сущность настоящего технического решения заключается в оптимизации параметров образца и его искусственных дефектов, что и приводит к снижению затрат на его изготовление без ухудшения достоверности контроля УЗК.
Предлагаемый образец схематически показан на фиг.1.
Образец выполнен из листа 1 (рекомендуемый материал - сталь марки 15ХСНД) длиной L, шириной В и толщиной Н, причем, величина отношения B/L может быть равна 1:4.
На части 2 поверхности листа (ограничена пунктиром) площадью ·в в, где =0,75 L и в=0,9 В, выполнены взаимно-перпендикулярные, продольные 3 и поперечные 4 прямоугольные плоские углубления, длина которых '=25..., мм,
ширина в'=25...в, мм, а глубина h=(0,4...0,6)H, причем эти углубления расположены на поверхности листа в произвольном порядке.
При тестировании и настройке УЗК лист-образец устанавливается в зоне действия установок и продвигается в направлении движения проката по рольгангу, над которым расположена установка. Сканирование искусственных дефектов осуществляется до получения устойчивой их картины со строгим фиксированием местоположения дефектов образце. После этого начинается контроль движущихся по рольгангу горячекатаных листов.
Опытную проверку предлагаемого образца осуществляли при тестировании и рой установки ультразвукового контроля толстолистового стана горячей прокатки 2350 ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат".
С этой целью были изготовлены листы-образцы различных размеров из сталей марок 3сп, 45 и 15ХСНД с искусственными дефектами предлагаемой конфигурации и расположения, а также отверстиями диаметром 2 мм, которые использовались на УЗК этого стана.
Наилучшие результаты (минимальные затраты на изготовления образцов и требуемая достоверность контроля дефектов) получены на образце предлагаемого исполнения. При других его вариантах достигнутые показатели ухудшались.
Так, при B/L≥0,25 достоверность контроля не повысилась, но выросли затраты на изготовление образцов. Аналогичные результаты получены для образцов с ≥0,75 L и в'≤25 мм и в'≥в. При параметрах зоны расположения дефектов ≤0,75 L и в≤0,9 В, а также h<0,4 H достоверность контроля ухудшилась. При B/L≤0,25 и В, равном максимальной ширине прокатываемых листов, длина образца была недостаточной для достоверного контроля УЗК.
Трудоемкость (и затраты) при изготовлении образцов с не взаимно-перпендикулярными углублениями, а также с не прямоугольными, не плоскими и с углублениями глубиной h≥0,6 H (вплоть до сквозных) возросла в 1,5...2 раза без заметного улучшения достоверности контроля.
Максимальную износостойкость (и длительность эксплуатации) показали образцы, изготовленные из ст. 15ХСНД, т.е. таких листов-образцов на определенный период времени потребуется меньше.
При наличии на образцах отверстий диаметром 2 мм затруднялись сканирование и, соответственно, оценка достоверности результатов контроля листа-образца, т.е. ухудшалось тестирование и настройка УЗК. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
По данным технико-экономического анализа использование предлагаемо образца для тестирования и настройки УЗК, аналогичных имеющемуся на стане 2350 ОАО "ММК", позволит снизить затраты на изготовление тест-листов не менее, чем в 1,5 раза без ухудшения достоверности контроля дефектов толстых листов.
Пример конкретного исполнения
Образец для тестирования и настройки УЗК толстолистового стана горячей прокатки имеет вид, показанный на фиг.1.
Лист-образец изготовлен из стали марки 15ХСНД и имеет размеры: Н=12 мм, В=2 м и L=8 м, т.е. B/L=1:4.
На части поверхности листа-образца с =0,75 L=0,75·8=6 м и в=0,9·B=0,9·2=1,8 м выполнено 25 поперечных и продольных прямоугольных плоских углублений различной площади с ' от 25 до 6000 мм, в' от 25 до 1800 мм с глубиной h=0,5·Н=0,5·12=6 мм, расположенных в произвольном порядке друг относительно друга, но взаимно-перпендикулярных.