科技前沿：中厚板机械性能及表面硬块无损检测的现状及技术应用

导语

随着中厚板、管线钢、带钢、汽车板等钢材市场竞争的激烈，国内外客户市场对钢材机械力学性能的要求不断提高，钢厂生产机组对钢板机械力学性能的检测水平也需不断提高。目前，国内钢铁企业对钢板的机械性能检测基本采用传统的拉伸测试，既破坏材料又有时间延迟，且非连续性。因此，急需在生产线集成一套机械性无损检测系统，可在线、自动对钢板机械性能进行监测。

图源网络

南京派光高速载运智慧感知研究院（以下简称派光研究院）依托南京航天航天大学工信部“高速载运设施无损检测和监控技术”重点实验室，联合上海宝钢股份，共同开发了“多参数机械性能在线智能检测系统”，验证了多种电磁无损检测方法的可行性，针对不同带钢机械性能进行建模，提高了整体检测速度和精度。本文就中厚板机械性能及表面硬块无损检测的现状及技术应用进一步进行阐述。

检测现状

1、中厚板机械性能检测

国内普遍采用钢板取样、加工成标准试样、机旁拉伸机进行测试得到相关机械特性数据（屈服强度、拉伸强度、延伸率），导致以下问题：1）数据时滞大。有时取样一天后才能获取测量值，对生产过程无帮助；2）数据不完整。仅能反应一卷带钢头、尾的力学性能；3）剪切浪费。中间质量无法评估，因某些原因停机或低速生产时只能切除“疑似不合格段”，取样范围不明确，造成浪费；4）不符合无人化趋势。无法实现24小时有人在机旁作业，不符合无人化、智慧制造的趋势。

2、中厚板表面硬块检测

材料的硬度可以通过市面上任何一款测量仪来检测。通常，测量是基于被测材料对由测量工具引发的机械冲击的反应的分析。因此，这种测量具有以下缺点：1）局限性。只能在冲击区执行，测量有效点通常小于1mm² ；2）低效性。测量一个点需要几秒钟；3）侵害性。多数设备需要和被检材料直接冲击接触；4）低精度。材料表面的涂层会大幅降低直接检测的准确性。

检测目的

采用电磁无损检测技术，对中厚钢板样件力学性能（强度（RP，Rm，A），硬度）检测，对检测进行可检测性及影响因素研究，包括在线性能检测系统方案设计和重点应用软件框架设计，最终实现钢板的单板力学性能分布检测、批次间性能波动监控。

技术应用

1、冷轧带钢机械性能多磁无损检测

派光研究院联合南京航空航天大学，以宝钢股份冷轧厂C608机组为载体，开发了带钢机械性能无损检测系统。此系统可获取：屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm、延伸率A，应变硬化指数n、塑性应变比r、烘烤硬化值BH等；它集成了多种无损检测方法，包括巴克豪森噪声、增量磁导率、切向磁场、多频涡流。

优势功能：

1）提供给钢厂下游客户更丰富的性能特性；

2）可生成米级带钢性能参数；

3）优化生产工艺参数，优化制造过程

4）可减少或免取样数量；

5）实时获取性能参数；

6）性能报告及时输出，减少占用库存时间。

铁磁性材料机械性能多磁在线智能监测系统

检测应用现场例（宝武集团宝钢中央研究院）

2、硬点检测

采用德国Fraunhofer 协会的无损检测研究所的3MA技术，其综合运用了巴克豪森、增量磁导率、多频涡流、切线方向磁场等多项电磁无损检测技术，同时再加入电磁超声检测技术，搭建在线检测系统，对中厚板力学性能进行检测。

3MA

四种电磁技术（巴克豪森检测、多频涡流检测、增量磁导率检测、高次谐波检测）

3MA检测点如下图所示，检测时正面、反面都进行检测，所以每块板共检测四个点，检测时间>30s。同时使用电磁超声设备进行四点的声速检测。

在硬度检测时，为更准确地获取真实硬度值，使用打磨机在检测点上打磨出30*30mm的区域，硬度计五次打点取平均值。打点过程中，若五点最大差值超过30HV1，则换点再次打点，亦或者重新打磨检测，另外3MA检测探头也随之调整。

3、硬点、硬块检测系统

检测对象：中厚板钢板、管线钢的硬度分布检测

检测可实现对钢板的无损检测，对钢板不造成任何破坏；电磁无损检测可实现钢板硬度动态、高效、全板面检测；可提供在线或离线式电磁无损检测系统，满足现场自动、人工检测钢板硬度需求；系统融合多频涡流和巴克豪森检测技术检测，相比较单种电磁检测，测量更准确、更稳定；

检测可移动小车

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