X射线测厚仪在冷轧机中的应用_贾明辉.doc

X射线测厚仪在冷轧机中的应用贾明辉（唐山首信自动化信息技术有限公司）摘要：基于冷轧机使用的X射线测厚仪，介绍了测厚仪的发展背景、分类以及特点，鉴于X射线测厚仪的安全性能、技术性能等各方面的优点，以及冷轧薄板的特点，其在厚度较小的冷轧生产线得到了广泛应用。分析了影响测厚仪精度的各个因素，并且针对这些影响测厚精度的因素，揭示了在日常维护中，提高测厚精度的方法。关键词：冷轧；X射线测厚仪；薄板；安全；精度Application of X-ray thickness in cold rolling machineJia minghui (TANGSHAN SHOUXIN AUTOMATION INFORMATION TECHNOLOGY CO.,LTD)Abstract: Based on X-ray gauge cold rolling mill used to introduce the gauge development background, classification and characteristics, given the advantages of safety, technical performance X-ray thickness gauge and other aspects, as well as the characteristics of cold-rolled thin sheet, it has been widely used in small thickness cold rolling production line. Analysis of the various factors that affect the accuracy of the gauge, and for the factors that affect the accuracy of thickness measurements, revealed during routine maintenance, the method to increase in thickness measurement precision.Key words:cold rolling; X-ray thickness; thin sheet; safety; Accuracy0 前言 随着国家经济的飞速发展，许多部门对板带钢的需求量越来越大，同时对板带钢的质量要求也越来越高。测厚仪作为一种在线测量板材厚度的精密仪器，在整个冷轧机的自动辊缝控制系统中占有非常重要的地位，它为其提供实时厚度偏差信号，信号的准确和灵敏度直接影响了轧制板材的厚度质量。如果测厚仪测量不准或精度不高，再好的控制系统也将无法保证最终产品的板型厚度要求，因此测厚仪的测量精度对最终产品的质量影响很大，提高测厚仪的测量精度，必然也会对提高板带钢产品的质量精度起到了积极的作用。1 测厚仪的分类、特点和应用1.1 测厚仪的分类工业测厚仪按照形式共分为接触型和非接触型两大类，按照工作原理分为射线测厚仪、X射线测厚仪、涡流测厚仪、超声波测厚仪、激光测厚仪、机械接触式测厚仪等。工业用测厚仪的分类如表1表1 工业测厚仪的分类Table1 Classification of industrialthickness gauge测厚仪接触式测厚仪机械接触式测厚仪主要应用于冷轧生产线超声波测厚仪主要应用于离线测量非接触式测厚仪射线测厚仪应用于各种生产线x射线测厚仪应用于各种生产线涡流测厚仪主要应用于冷轧生产线激光测厚仪应用于各种生产线由表1可以看出，射线测厚仪、X射线测厚仪以及激光测厚仪的应用范围比较广，局限性较小。1.2 不同类型测厚仪的特点目前在工业现场应用的测厚仪主要包括射线测厚仪、X射线测厚仪、激光测厚仪、机械接触式测厚仪，根据他们的测量原理和现场应用情况，可以总结得到他们的特点。（1）射线测厚仪和X射线测厚仪主要应用与被测物体厚度较小、生产线自动化程度较高的场合，发展方向是提高射线管的稳定性，从而减小环境危害和提高测量精度。（2）激光测厚仪主要应用于被测物体厚度较大（5mm以上）的各种生产线，尤其是中厚板和板坯的厚度测量，可以充分发挥测量范围大、测量精度与材质和温度无关的特点。（3）接触式测厚仪主要应用与冷轧薄带钢生产线，充分发挥测量精度高的特点，发展方向是提高系统的防撞性能和测头的耐磨性能。1.3 测厚仪的应用针对不同种类测厚仪的特点，目前国内外冷热轧厂用于测量板带钢厚度使用最多的测厚仪是射线测厚仪和X射线测厚仪。射线测厚仪的特点：能量很大，测量厚度范围也较大，稳定性好，造价便宜。其缺点是能量不可调，不能像电子设备一样完全关闭，另外在产生测厚所需的射线以外，还会产生难以控制的中子，这也是设备所带来的安全问题。X射线测厚仪的特点：与射线测厚仪相比较而言，X射线测厚仪具有强度高，能量可调，可以通过断电而本质关闭，安全性能相对较好等特点。其缺点是高压射线管产生了大量的热量，需要安装造价很高的强制水冷装置，以防止射线管烧损。由于科技的飞速发展，新工艺和新技术的不断应用，X射线测厚仪的测量范围增大，性能不断提高，相比射线测厚仪的优点越来越高，而且又由于X射线测厚仪可本质关断的安全可靠性，应用越来越广。因此首钢京唐冷轧机采用了X射线测厚仪，测量厚度准确，测厚仪操作简单，标定方便，给设备的正常工作带来了很大的便利。2 X射线测厚仪工作原理2.1 X射线测厚仪主要设备组成测厚仪的设备组成主要包含：C型架、电气连接柜、水冷系统、导轨、拖链以及主控柜等，其中主要的现场检测设备为C型架上的X射线高压射线管和电离室。高压射线管原理是射线管阴极侧接高压负电压，阳极接地，通过高压发生器的高压加在阴极上，阴极发射电子碰撞阳极发出射线。通常阴极和阳极之间的电压范围为10-160KV，阴极电流为2.5-4A。射线管所消耗的能量只有1转换为X射线，其他能量都转化为热能，因此在高压射线管侧，需要安装强制水冷装置，以防止射线管烧损。电离室是一种以气体为介质的射线探测器，当从高压射线管发出的射线穿过带钢的时候，射线被带钢吸收一部分，未吸收的射线冲击到电离室，进行电离后，产生一个与冲击到电离室的射线量成一定关系的电信号，此信号经过放大，被模块采集并且输送到控制器进行快速处理和计算，最后得到所需要的带钢厚度值。2.2 X射线测厚仪厚度理论公式X射线测厚仪和射线测厚仪原理相似，根据X射线穿透被测物体后强度的衰减来进行厚度测量。当X射线发射出强度为I0的射线穿透被测物体时，吸收掉一部分，穿过被测物体，到达探测器的是强度被衰减为I的射线，为材料的吸收系数，取决于材料本身的特性，d为被测物体的厚度。通过带钢以后，到达电离室的X射线强度为：I=I0e-d 2-1由公式2-1可知，通过带钢以后，到达电离室的X射线强度仅仅与一定材料的物体厚度有关。对于同一种材质，厚度越大，衰减越大，到达电离室的射线就越少。2.3 X射线测厚仪的在冷轧机中的应用用测厚仪检测到的带钢的实际厚度值，与设定值进行比较，如果差值为零，放大器通过信号传输，传送到自动辊缝控制系统的偏差信号为零，轧机辊缝保持不变；如果差值为正，也就是带钢厚度的实际值大于设定值，偏差信号为正，自动辊缝控制系统，调节控制辊缝关闭到带钢厚度的设定值为止；当偏差信号为负时，则说明带钢的厚度实际值小于设定值，自动辊缝控制系统会自动打开辊缝到带钢厚度的设定值为止。3 X射线测厚仪测量精度的提高3.1 影响X射线测厚仪精度的因素X射线测厚仪的优点是：其在断电后就不会再释放任何射线，减少了对人体和周围环境的危害，从而是一种相对安全的测厚仪，因此在各种板材加工中被广泛的应用；并且由于现代科学技术的飞速发展，X射线测厚仪的缺点也越来越小，所以其应用就更加越来越广泛。但是为了得到更高的测量精度，我们还要进一步弱化或者消除影响其精度的因素。当被测物体厚度较小时，管电压的波动对测厚精度的影响很大，而且厚度越小，其对厚度精度的影响也越大，反之，厚度越大，管电压波动对厚度测量精度影响越小。X射线本身的衰减也会影响测厚仪的测量精度，X射线源的衰减对于工厂现场的标定过程中，随着使用时间的增加，灯管的曲线会发生变化，在同一电压下，随着使用灯管时间的增加，厚度偏差会越来越大。因此X射线源的衰减是影响测量精度的一个主要原因。X射线的高压控制箱的安装位置会对厚度测量精度造成一定的影响。X射线测厚仪的测量原理就是通过施加高压电源放射出X射线，通过X射线穿过物体时的衰减量来测量被测物体的厚度。但是高压控制箱的安装位置变化会使测量的精度变低，波动比较明显。在测量过程中，随着设备的使用时间增加，C型架上的积尘和积水也会影响测量的精度，出现误差。3.2 X射线测厚仪测量精度提高的方法针对影响X射线测厚仪精度的因素，在日常的维护当中，应当对这些因素注意，减少或者消除这些因素对测量精度的影响。在日常点、巡检和检修期间，应密切注意管电压的变化情况，发现电压有波动，应尽快检查处理，保证测量精度。在日常的维护当中，要定期查看X射线测厚仪的循环冷却水是否正常，冷却水的温度不要超过35度。要定期更换灯管使用的高压绝缘油，高压绝缘油在使用中，会因为受到高温而发生碳化，从而影响绝缘的效果，从而影响X射线的使用。这些由于长期使用造成的X射线的衰减，可以在平时的日常维护当中采取有效的措施。X射线的高压控制箱本身以及控制箱内的接线端子和高压电源设备等，应该进行定期检查和紧固以免其松动，影响厚度测量的精度。在日常维护中，我们要注意对C型架上射线孔膜片上油污、轧制油、积尘、积水的清理，提高X射线测厚仪的测量精度。4 结论本文以冷轧生产线使用的X射线测厚仪为基础，介绍了X射线测厚仪的分类、特点、应用，然后讲解了X射线测厚仪的主要设备以及厚度测量理论公式。最后针对X射线测厚仪的特点，探讨了影响X射线测厚仪精度的因素，以及提高X射线测厚仪测量精度的方法。冷轧生产线的产品为薄带钢，并且相比较不同种类测厚仪的安全性，X射线测厚仪最适合。首先其安全性比较可靠，可以完全关断X射线；其次检测范围的特点比较适合检测薄带钢。通过对X射线测厚仪探讨，在日常维护中，可以提高X射线测厚仪测量的精度。参考文献：1孙本荣,王有铭,陈英.中厚钢板生产 M.冶金工业出版社,1993.SUN Ben-rong, WANG You-ming, CHEN Ying. Thick steel plate production M. Metallurgical Industry Publishing House, 1993. 2（美）GinzburgV.B.著,姜明东译.高精度板带材轧制理论与实践M.冶金工业出版社,2000.（American）GinzburgV.B.works, JIANG Ming-dong Translates. Precision plate and strip rolling theory and practice M . Metallurgical Industry Publishing House, 2000.3勒其兵,吴磊.有关X射线测厚仪技术的研究J.自动化仪表.2007(1).LE Qi-bing, WU Lei. Research on X-ray thickness gauge technology J. Automation Instrumentation, 2007(1).4王滨. 高精度X射线测厚仪的研究与开发J. 有色金属加工.2002,31(1):56-58.WANG Bin. Research and development of high-precision X-ray thickness gauge J. Non