鄒劍

摘 要：簡要介紹了X射線測厚儀的工作原理以及德國IMS公司的X射線測厚儀在1450mm冷軋機生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：X射線測厚儀;系統(tǒng)參數(shù);應(yīng)用

1 概述

隨著自動化技術(shù)日益廣泛的應(yīng)用，各種大型儀器儀表也越來越多的應(yīng)用到軋鋼生產(chǎn)中。唐山國豐第一冷軋廠1450mm酸連軋項目中的冷軋機自動厚度控制系統(tǒng)使用的是德國IMS公司的X 射線測厚儀，其特點是響應(yīng)快、低噪聲、測量性能穩(wěn)定，這樣可以保障生產(chǎn)順利平穩(wěn)地運行。本文主要介紹X射線的工作原理以及在1450mm冷軋機生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2 X射線測厚儀工作原理及系統(tǒng)組成

2.1 X 射線測厚儀原理 X射線測厚的工作原理就是當(dāng)物體被X射線照射時其能量會衰減，一部分X射線會讓被測物吸收， 一部分X射線會穿透被測物，而這種衰減是有規(guī)律的，對被測物所吸收的X射線的能量進行轉(zhuǎn)換處理，就可以計算出實際被測物的厚度。X 射線測厚儀就是基于這種原理制造而成，其實質(zhì)就是傳輸輻射。在實際的測量系統(tǒng)中，射線源發(fā)射出的X射線輻射穿過被測物，探測器位于被測物的另一側(cè)來測量輻射強度，使其轉(zhuǎn)化為電信號，再經(jīng)過前置放大器進行放大，最后通過以太網(wǎng)傳鏈路傳輸?shù)截撠?zé)信號處理的計算機中，從而輸出被測物的實際厚度顯示值。（如下圖1所示）X 射線因部分被測物而吸收，所以其強度有衰減，而衰減后的強度是按照指數(shù)曲線下降的（如圖2所示），其吸收的關(guān)系式為Im=I0·e-u·s，式中Im為有材料檢測電流，I0為無材料檢測電流，u吸收系數(shù)，s為被測材料的厚度，自然常熟e=2.7182818。

2.2 IMS測厚儀系統(tǒng)組成 IMS X射線測厚儀系統(tǒng)主要包括以下6個部分，詳細系統(tǒng)組成圖如圖3所示：①集成的信號處理過程柜中心控制站--包含MEVInet-V、M-Server以及M-Client;②X射線控制柜--包含X射線控制單元、操作終端和Interbus-S輸入/輸出模塊;③冷卻水循環(huán)單元--用來冷卻X射線管和C型框架，它包含冷卻水泵、熱交換器和監(jiān)測儀器等;④C型框架--包含X射線管、快門單元、測量傳感器、高壓過濾器、現(xiàn)場總線模塊和高壓發(fā)生器等;⑤主電源供給站--為測厚儀提供可靠的電源系統(tǒng)，它包含X射線控制柜電源、冷卻水配電柜電源和中心控制站電源等;⑥HMI站--人機界面設(shè)有單獨的監(jiān)控計算機，操作員可以與測量系統(tǒng)進行對話，查看測厚儀的測量數(shù)據(jù)。

3 IMS X射線測厚儀在冷軋中的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)概述 唐山國豐第一冷軋廠X射線測厚儀屬于非接觸式厚度測量，現(xiàn)場共計有4臺測厚儀，分別安裝于軋機的1 機架前后和5 機架前后，對應(yīng)的測厚儀系統(tǒng)裝置分別命名為：X0、X1、X4、X5。X0、X1為粗調(diào)，參與前饋控制，主要任務(wù)是消除95%的來料厚差; X4、X5為精調(diào)，參與反饋控制，主要是根據(jù)實測成品厚差來消除成品所剩余的厚差。這4 臺測厚儀的測量結(jié)果直接送到一級基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)中參與自動厚度的控制，其準確性和精度將直接關(guān)系到軋機產(chǎn)品的軋制的精度以及產(chǎn)品質(zhì)量等。

3.2 控制簡述

3.2.1 C型框架的驅(qū)動控制：在中心控制站計算機或遠程監(jiān)控計算機的操作畫面上“Process”中的“Process Tandem”子畫面中有“Meas. Pos”、 “Park Pos”和 “Stop”按鈕，分別控制C型框架的移動、定位，停止;

3.2.2 X射線源的快門的操作：在中心控制站計算機或遠程監(jiān)控計算機的操作畫面上“Process”中的“Process Tandem”子畫面中有“Shutter Open”和“Shutter Open”按鈕，分別控制快門的打開和關(guān)閉;

3.2.3 X射線高壓啟動的操作：在中心控制站計算機或遠程監(jiān)控計算機的操作畫面上“System”中的“Devices”子項中的“X-Ray control unit”子畫面中有“HV Start”和“HV Stop”按鈕，分別控制X射線高壓的啟動和停止，如果啟動失敗，會在“Actual Fault”一欄中顯示故障原因，以方便故障排查;

3.2.4 預(yù)吸收標(biāo)定的操作：在中心控制站計算機或遠程監(jiān)控計算機的操作畫面上“System”中的“Diagnosis”子項中的“Preabsorber Calibration”子畫面中有“Start”和“Stop”按鈕，分別預(yù)吸收標(biāo)定的啟動和停止，整個標(biāo)定過程約需2分鐘。如果標(biāo)定成功，右下角會顯示“succeeded”字樣，如果標(biāo)定失敗，會在顯示失敗原因，以方便故障排查繼續(xù)標(biāo)定。

3.3 使用維護注意事項 通過多年的實際使用，總結(jié)了一些有關(guān)IMS測厚系統(tǒng)的經(jīng)驗如下：①要注意X射線輻射的危害及危險性;②確保二次冷卻循環(huán)水的溫度、流量和壓力滿足要求;③確保吹掃工作到位，壓縮空氣要清潔并且穩(wěn)定;④按照點巡檢制度定期檢查C型架，包括鏈條、軌道、行走機構(gòu)和極限開關(guān)等;⑤射線管高壓接頭定期涂抹硅膠，約每半年涂抹一次，以保證其良好絕緣;⑥每周對測厚儀進行預(yù)吸收標(biāo)定校準，每一年做一次基礎(chǔ)標(biāo)定。

4 結(jié)束語

唐山國豐第一冷軋廠前身是唐山豐南冷軋鍍鋅有限公司，其1450mm酸連軋于2009年6月第一次熱負荷試車成功，軋機最大出口速度為1250m/min，板形控制可以達到5I以內(nèi)。截至2015年11月，IMS X射線測厚儀表現(xiàn)出了性能可靠，測量精度高，故障率低，運行穩(wěn)定的特點，在各種異型規(guī)格極限軋制過程中也運行相當(dāng)穩(wěn)定，有效地滿足了生產(chǎn)和工藝的各種要求，取得了較為良好的經(jīng)濟效益。