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    洛陽瑞清X射線測厚儀在冷軋機中的應用

    發布時間:2021-03-11 10:43:24人氣:

    基于冷軋機使用的洛陽瑞清X射線測厚儀,介紹了測厚儀的發展背景、分類以及特點,鑒于洛陽瑞清X射線測厚儀的安全性能、技術性能等各方面的優點,以及冷軋薄板的特點,其在厚度較小的冷軋生產線得到了廣泛應用。分析了影響測厚儀精度的各個因素,并且針對這些影響測厚精度的因素,揭示了在日常維護中,提高測厚精度的方法。

    關鍵詞:冷軋測厚儀;X射線測厚儀;薄板測厚儀;在線測厚儀;精度,金屬板帶測厚儀

    前言

    隨著國家經濟的飛速發展,許多部門對板帶鋼的需求量越來越大,同時對板帶鋼的質量要求也越來越高。測厚儀作為一種在線測量板材厚度的精密儀器,在整個冷軋機的自動輥縫控制系統中占有非常重要的地位,它為其提供實時厚度偏差信號,信號的準確和靈敏度直接影響了軋制板材的厚度質量。如果測厚儀測量不準或精度不高,再好的控制系統也將無法保證最終產品的板型厚度要求,因此測厚儀的測量精度對最終產品的質量影響很大,提高測厚儀的測量精度,必然也會對提高板帶鋼產品的質量精度起到了積極的作用。

    1  測厚儀的分類、特點和應用

    1.1  測厚儀的分類

    工業測厚儀按照形式共分為接觸型和非接觸型兩大類,按照工作原理分為γ射線測厚儀、X射線測厚儀、渦流測厚儀、超聲波測厚儀、激光測厚儀、機械接觸式測厚儀等。工業用測厚儀的分類如表1

    工業測厚儀的分類

    Table1 Classification of industrial thickness gauge

    測厚儀

    接觸式測厚儀

    機械接觸式測厚儀

    主要應用于冷軋生產線

    超聲波測厚儀

    主要應用于離線測量

    非接觸式測厚儀

    γ射線測厚儀

    應用于各種生產線

    x射線測厚儀

    應用于各種生產線

    渦流測厚儀

    主要應用于冷軋生產線

    激光測厚儀

    應用于各種生產線

    由表1可以看出,γ射線測厚儀、洛陽瑞清X射線測厚儀以及激光測厚儀的應用范圍比較廣,局限性較小。

    1.2  不同類型測厚儀的特點

    目前在工業現場應用的測厚儀主要包括γ射線測厚儀、洛陽瑞清X射線測厚儀、激光測厚儀、機械接觸式測厚儀,根據他們的測量原理和現場應用情況,可以總結得到他們的特點。

    (1)γ射線測厚儀和X射線測厚儀主要應用與被測物體厚度較小、生產線自動化程度較高的場合,發展方向是提高射線管的穩定性,從而減小環境危害和提高測量精度。

    (2)激光測厚儀主要應用于被測物體厚度較大(5mm以上)的各種生產線,尤其是中厚板和板坯的厚度測量,可以充分發揮測量范圍大、測量精度與材質和溫度無關的特點。

    (3)接觸式測厚儀主要應用與冷軋薄帶鋼生產線,充分發揮測量精度高的特點,發展方向是提高系統的防撞性能和測頭的耐磨性能。

    1.3  測厚儀的應用

    針對不同種類測厚儀的特點,目前國內外冷熱軋廠用于測量板帶鋼厚度使用最多的測厚儀是γ射線測厚儀和洛陽瑞清X射線測厚儀。

    γ射線測厚儀的特點:能量很大,測量厚度范圍也較大,穩定性好,造價便宜。其缺點是能量不可調,不能像電子設備一樣完全關閉,另外在產生測厚所需的射線以外,還會產生難以控制的中子,這也是設備所帶來的安全問題。

    X射線測厚儀的特點:與γ射線測厚儀相比較而言,X射線測厚儀具有強度高,能量可調,可以通過斷電而本質關閉,安全性能相對較好等特點。其缺點是高壓射線管產生了大量的熱量,需要安裝造價很高的強制水冷裝置,以防止射線管燒損。

    由于科技的飛速發展,新工藝和新技術的不斷應用,X射線測厚儀的測量范圍增大,性能不斷提高,相比γ射線測厚儀的優點越來越高,而且又由于X射線測厚儀可本質關斷的安全可靠性,應用越來越廣。因此首鋼京唐冷軋機采用了X射線測厚儀,測量厚度準確,測厚儀操作簡單,標定方便,給設備的正常工作帶來了很大的便利。

    2  X射線測厚儀工作原理

    2.1  X射線測厚儀主要設備組成

    測厚儀的設備組成主要包含:C型架、電氣連接柜、水冷系統、導軌、拖鏈以及主控柜等,其中主要的現場檢測設備為C型架上的X射線高壓射線管和電離室。

    高壓射線管原理是射線管陰極側接高壓負電壓,陽極接地,通過高壓發生器的高壓加在陰極上,陰極發射電子碰撞陽極發出射線。通常陰極和陽極之間的電壓范圍為10-160KV,陰極電流為2.5-4A。射線管所消耗的能量只有1%轉換為X射線,其他能量都轉化為熱能,因此在高壓射線管側,需要安裝強制水冷裝置,以防止射線管燒損。

    電離室是一種以氣體為介質的射線探測器,當從高壓射線管發出的射線穿過帶鋼的時候,射線被帶鋼吸收一部分,未吸收的射線沖擊到電離室,進行電離后,產生一個與沖擊到電離室的射線量成一定關系的電信號,此信號經過放大,被模塊采集并且輸送到控制器進行快速處理和計算,最后得到所需要的帶鋼厚度值。

    2.2  X射線測厚儀厚度理論公式

    洛陽瑞清X射線測厚儀和γ射線測厚儀原理相似,根據X射線穿透被測物體后強度的衰減來進行厚度測量。當X射線發射出強度為I0的射線穿透被測物體時,吸收掉一部分,穿過被測物體,到達探測器的是強度被衰減為I的射線,μ為材料的吸收系數,取決于材料本身的特性,d為被測物體的厚度。通過帶鋼以后,到達電離室的X射線強度為:

    I=I0e-μd    2-1

    由公式2-1可知,通過帶鋼以后,到達電離室的X射線強度僅僅與一定材料的物體厚度有關。對于同一種材質,厚度越大,衰減越大,到達電離室的射線就越少。

    2.3  X射線測厚儀的在冷軋機中的應用

    用測厚儀檢測到的帶鋼的實際厚度值,與設定值進行比較,如果差值為零,放大器通過信號傳輸,傳送到自動輥縫控制系統的偏差信號為零,軋機輥縫保持不變;如果差值為正,也就是帶鋼厚度的實際值大于設定值,偏差信號為正,自動輥縫控制系統,調節控制輥縫關閉到帶鋼厚度的設定值為止;當偏差信號為負時,則說明帶鋼的厚度實際值小于設定值,自動輥縫控制系統會自動打開輥縫到帶鋼厚度的設定值為止。

    3  X射線測厚儀測量精度的提高

    3.1  影響X射線測厚儀精度的因素

    X射線測厚儀的優點是:其在斷電后就不會再釋放任何射線,減少了對人體和周圍環境的危害,從而是一種相對安全的測厚儀,因此在各種板材加工中被廣泛的應用;并且由于現代科學技術的飛速發展,X射線測厚儀的缺點也越來越小,所以其應用就更加越來越廣泛。但是為了得到更高的測量精度,我們還要進一步弱化或者消除影響其精度的因素。

    當被測物體厚度較小時,管電壓的波動對測厚精度的影響很大,而且厚度越小,其對厚度精度的影響也越大,反之,厚度越大,管電壓波動對厚度測量精度影響越小。

    X射線本身的衰減也會影響測厚儀的測量精度,X射線源的衰減對于工廠現場的標定過程中,隨著使用時間的增加,燈管的曲線會發生變化,在同一電壓下,隨著使用燈管時間的增加,厚度偏差會越來越大。因此X射線源的衰減是影響測量精度的一個主要原因。

    X射線的高壓控制箱的安裝位置會對厚度測量精度造成一定的影響。X射線測厚儀的測量原理就是通過施加高壓電源放射出X射線,通過X射線穿過物體時的衰減量來測量被測物體的厚度。但是高壓控制箱的安裝位置變化會使測量的精度變低,波動比較明顯。

    在測量過程中,隨著設備的使用時間增加,C型架上的積塵和積水也會影響測量的精度,出現誤差。

    3.2  X射線測厚儀測量精度提高的方法

    針對影響X射線測厚儀精度的因素,在日常的維護當中,應當對這些因素注意,減少或者消除這些因素對測量精度的影響。

    在日常點、巡檢和檢修期間,應密切注意管電壓的變化情況,發現電壓有波動,應盡快檢查處理,保證測量精度。

    在日常的維護當中,要定期查看X射線測厚儀的循環冷卻水是否正常,冷卻水的溫度不要超過35度。要定期更換燈管使用的高壓絕緣油,高壓絕緣油在使用中,會因為受到高溫而發生碳化,從而影響絕緣的效果,從而影響X射線的使用。這些由于長期使用造成的X射線的衰減,可以在平時的日常維護當中采取有效的措施。

    X射線的高壓控制箱本身以及控制箱內的接線端子和高壓電源設備等,應該進行定期檢查和緊固以免其松動,影響厚度測量的精度。

    在日常維護中,我們要注意對C型架上射線孔膜片上油污、軋制油、積塵、積水的清理,提高X射線測厚儀的測量精度。

    4  結論

    本文以冷軋生產線使用的X射線測厚儀為基礎,介紹了X射線測厚儀的分類、特點、應用,然后講解了X射線測厚儀的主要設備以及厚度測量理論公式。最后針對X射線測厚儀的特點,探討了影響X射線測厚儀精度的因素,以及提高X射線測厚儀測量精度的方法。

    冷軋生產線的產品為薄帶鋼,并且相比較不同種類測厚儀的安全性,X射線測厚儀最適合。首先其安全性比較可靠,可以完全關斷X射線;其次檢測范圍的特點比較適合檢測薄帶鋼。通過對X射線測厚儀探討,在日常維護中,可以提高X射線測厚儀測量的精度。


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