钢材表面质量及智能检测发展综述

钢材表面质量及智能检测发展综述

赵冰 王静

陕西龙门钢铁有限责任公司 715405

摘要：随着科学技术的不断发展，钢板的生产技术也不断的更新发展，并逐渐成为钢铁工业发展水平的重要标志。它被广泛应用于汽车制造、船舶制造、轻工业制造、机械制造、航空航天等领域。但是在钢板生产的过程中，可能由于冶炼、轧制等工艺原因，导致钢板表面出现凹坑、夹杂、压痕、麻坑等不同种类的表面缺陷，这些缺陷不仅影响钢板的表面质量，而且降低了钢板的耐腐蚀性、耐磨性以及疲劳等性能。同时也给企业造成经济损失，降低了客户对产品的信任程度。因此，必须加强对钢板表面质量检测力度的管控，从而有利于提高钢板的质量以及改善工人的劳动环境。

关键词：表面缺陷表面质量检测智能检测研究进展

引言

钢材质量检测方法与技术类型多样，包括超声波探伤、磁力探伤、射线探伤等，这些无损检测方法，均有各自的应用优势，在钢材质量检测过程中，可以结合钢材试件的数量、结构以及种类，合理选择检测方法，以确保检测灵敏度，使钢材质量能够满足国家及行业标准要求。近年来，随着我国科学技术水平的逐年提升，钢材质量检测技术已经跃升到一个全新的高度，技术应用效果也越加明显。

1表面损伤的类型与预防措施

1.1表面出现擦伤与划痕

钢材表面如果受到外力的刮擦，则会造成表层划痕的产生。具体在加工与运送棒材时，如果未能妥善处理脱离槽位的轧制件，或者受到运送设备的影响，那么都可能造成棒材刮伤或者划痕现象的产生。因此，钢材表层刮伤的主要根源在于操作人员对此具有疏忽的心理状态，造成明显的钢材质量缺陷。

1.2表面结疤

在轧钢生产中，对于钢材表面如果未能做到正确处理，则会造成椭圆形的闭合疤痕或者开放疤痕现象。钢材表面产生结疤现象的根源在于杂物落入破损的钢材表面，或者操作人员未能做到合理焊接钢材表面，导致划痕或者结疤现象的产生。在情况严重时，受到损伤的钢材表层面积将会逐渐扩大，影响轧钢生产操作的正常进行。

对于钢材出现表面疤痕的现象在进行防控时，首先应当筛选钢坯材料，运用分类处理钢坯材料的方式来挑选合格钢坯。经过上述的挑选处理后，应当再次运用轧制处理的方式来处理钢坯的黑头部分，对于钢坯磨损的情况予以定期检测。在运送钢材的过程中，应当剔除钢材表层的杂质，确保达到整洁与干净的程度，以免钢材受到外力的磨损。

1.3表面裂纹

操作人员在轧制钢材的过程中，细微的发散状裂痕将会形成，进而造成了钢材表面裂纹的故障。这主要是由于，平整度较差的钢材表面容易受到杂物的影响，造成较多的气泡出现。对于连铸坯在进行轧制的过程中，由于受到不均衡的炉内温度影响，或者操作人员选择了错误的轧制件冷却方式，那么都会造成非金属的钢材表面杂质产生。此外，过低或者过高的钢水温度也会造成上述的钢材加工缺陷。

对于钢材表面的裂纹现象在进行处理时，关键在于运用正确的方式来进行脱气处理以及钢水冶炼处理，并且对于出钢温度予以适当的降低。在浇筑毛坯的过程中，对于二次氧化钢材的潜在风险应当予以消除，确保控制合理的出钢温度范围。并且，操作人员对于钢材的冷却温度与炉内温度都要做到严格予以监控。

2钢材质量检测技术

2.1脉冲反射法

脉冲反射法是目前检测钢材质量最为常用的一种超声检测方法，该方法只需要利用一个兼发射与接收功能的探头完成检测流程。当被检测的试件没有质量缺陷时，显示屏上只显示初始脉冲与底波，如果试件存在质量缺陷，显示屏上就会显示缺陷波，出现缺陷波，底波高度下降，当试件出现大缺陷时，全部声能被反射，显示屏上只存在初始波与缺陷波，底波则完全消失。脉冲反射法检测灵敏度高、操作便捷、适用范围广，并且能够准确定位质量缺陷的具体部位。但是，这种检测方法存在检测盲区，近表面缺陷的检测能力相对较差。

2.2磁粉检测法

利用该检测方法应当选用低矫顽力、高磁导率的磁粉，颜色一般为黑色、棕色或者荧光粉，较为常用的磁粉是Fe3O4粉末。如果被检测试件表面平滑，光泽度较高，可以选择黑色磁粉，如果被检测试件表面粗糙，颜色暗黑，可以选择红色或者白色磁粉，这样，容易观察试件缺陷。按照磁粉喷射与磁化的时间关系，磁粉检测法分为连续与不连续两种方法，连续法磁化与喷射磁粉同时进行，该方法具有磁化效果好、充磁时间长等特点，适用于剩磁较小的试件材料。不连续法则是先通电流，然后断电，再向试件表面喷射磁粉，该方法适用于剩磁较大的试件，尤其是大批量小件，比如经过热处理的结构钢工件，但是，不连续法的检测灵敏度相对较低。

2.3直接接触法

该检测方法主要是将探头与被检测试件直接接触，同时在试件表面涂抹油脂或者水玻璃等耦合剂，一般用于横波检测、纵波检测、表面波检测和板波检测，该方法操作方便、声能损失小，耦合层薄。但是，利用这种方法，容易加快探头的磨损速度，而且检测速度较慢。

2.4荧光显示法

这种方法是将被检测试件的射线投射在显示屏上面，通过屏幕可以直接观察到试件的内部缺陷，荧光显示法多用于X射线探伤，用于投射射线的显示屏也被称之为透视屏，这种显示屏溃以银作为激活剂的硫化锌镉制成，外观呈黄绿色，如果试件出现缺陷，屏幕上的缺陷处是光亮的，而没有缺陷的部位则呈现暗黑色。由于荧光显示法用肉眼观察，对于厚度超过50mm的试件，则不易观察出质量缺陷，甚至X射线极易对人体造成伤害。因此，该方法常用于检查批量的轻合金制件或者一些厚度较薄的钢结构试件。

3发展趋势

在钢铁工业中，由于其生产的自动化水平比较高，各类钢材的生产都是在高度自动化的设备下进行，但钢板的表面质量检测问题却一直没能得到有效的解决。通过采用非接触式检测方法对钢板表面质量进行在线实时监测是一种很先进的思想，充分展示了高科技发展的成果。利用机器视觉的方法，不仅可以大大地降低工人的劳动强度，而且大大改善工人作业环境，更完整地记录数据，保证钢板的质量。基于机器视觉检测方法是对光电技术的检测方法的革新，综合运用了光学仪器和计算机处理系统，不仅检测的灵敏度高、响应速度快且灵活性好，被广泛应用于工业生产线上对产品的在线测量和检测、定位等方面。机器视觉检测技术经历了两种形式发展，分别是激光扫描检测和基于CCD图像传感器的表面质量检测技术。随着钢材产量的日益增大，市场竞争也日趋激烈，钢板表面质量的优劣不仅代表了企业的形象，更是赢得市场份额的关键要素。因此，控制和提高钢板的表面质量，一直是钢铁加工企业非常关注的问题，同时，也是国内外学者们共同关注的话题。

结语

钢材质量检测技术除了上述几种类型外，还包括渗透检测技术以及涡流检测技术，由于无损检测技术无需破坏钢材试件结构，不仅提高了检测效率，而且也能够确保检测精度。目前，我国的建筑业发展迅猛，钢材需用量不断增大，这就对钢材质量检测工作提出了更高的要求，在这种形势之下，检测技术人员应当利用丰富的检测经验、专业的检测技术、多样化的检测方法，从源头严把钢材质量关，为建筑工程项目提供更多的优质钢材。

参考文献

[1]朱晓红.建筑钢材的检测方法分析[J].建材发展导向（上），2018，16(5):42.

[2]李建华.论建筑用钢材常规检测问题分析[J].建筑工程技术与设计，2018(20):3895.

[3]吴彬彬，机器视觉方法在带钢表面缺陷检测中的应用研究，武汉科技大学，2015．