강편 빌레트의 건식 자분 탐상

Dry Magnetic Particle Inspection of Ingot Cast Billets

본 연구는 강편 빌레트의 표면 결함을 검출하기 위한 건식 자분 탐상에 관한 것으로 자분 탐상능을 대상체에 흘리는 자화 전류, 대상체의 온도, 자분의 총 분사량 등에 대하여 평가하였다. 선재 제품의 등급에 따라 필요로 하는 몇 가지 강종을 선택하여 강종별 자기적 특성을 평가하였으며, 이를 입력 자료로 하여 유한 요소법에 의한 자기 해석을 행하였고, 그 결과를 직류 자화 전류에 의한 누설 자속 측정 결과와 비교 분석하였다. 교류 자화 전류에 의한 건식 자분 탐상능을 직류 자화 전류에 의한 탐상능과 비교하여 강종 및 자화 전류의 유형에 따른 자화 전류치를 결정하였다. 직류 자화 전류에 의한 자분 탐상 결과를 유한 요소법에 의한 계산과 비교하였고, 빌레트의 표면과 표면 결함 부위에서 측정한 누설 자속으로 비교 결과를 평가하였다. 각 강편재의 경우 직류 자화 전류에 의한 표면 자장은 그 형상에 의한 영향으로 코너 부위에서는 면 중앙의 표면 자장치에 비해 30% 정도였으며, 교류 자화 전류에 의해서는 그 비율이 70% 정도였다. 교류 자화 전류는 코너로부터 면중앙으로 10mm 되는 영역을 제외하고는 전 면에서 균일한 표면 자장을 발생하였다. 대상체의 온도에 따른 자분의 흡착은 대상체의 온도 $150^{\circ}C$ 까지는 큰 변화가 없으나 자분의 고착에 있어서 $60^{\circ}C$ 이상의 고온재에 대해서는 융착 용매로 메틸렌 크로라이드를 사용하는 것이 부적합하였다. 자분의 총분사량은 자분 탐상능에 상당히 큰 영향을 미침을 확인하였고 이에 대한 정량적 평가를 행하였다.

Dry magnetic particle inspection(MPI) was performed to detect the surface defects of steel ingot cast billets. Magnetic properties of several materials were characterized by the measurement of the B-H hysteresis curve. The inspection results were evaluated in terms of the magnetizing current, temperature, and the amount of magnetic particles applied to billets. Magnetic flux leakage near the defect site of interest was measured and compared with the results of calculation by the finite element method in the case of direct magnetizing current. Direct and alternating magnetizing currents for materials were deduced by the comparison of the inspections. Results of the magnetic particle inspection by direct magnetizing current were compared with those of finite element method calculations, which were verified by measuring magnetic leakage flux above the surface and the surface defects of the material. For square rods, due to the geometrical effect, the magnetic flux density at the edges along the length of the rods was about 30% of that at the center of rod face for a sufficiently large direct magnetizing current, while it was about 70% for an alternating magnetizing current. Thus, an alternating magnetizing current generates rather uniform magnetic flux density over the rods, except for the region on the face across about 10 mm from the edge. The attraction of the magnetic particle by the magnetic leakage field was nearly independent of the surface temperature of the billets up to $150^{\circ}C$. However, the temperature should have been limited below $60^{\circ}C$ for an effective fixing of gathered magnetic particles to the billet surface using methylene chloride. We also found that the amount of applied magnetic particles tremendously affected the detection capability.