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冷軋機生產中的應用。

關鍵詞：X射線測厚儀;系統(tǒng)參數;應用

1 概述

隨著自動化技術日益廣泛的應用，各種大型儀器儀表也越來越多的應用到軋鋼生產中。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，其特點是響應快、低噪聲、測量性能穩(wěn)定，這樣可以保障生產順利平穩(wěn)地運行。本文主要介紹X射線的工作原理以及在1450mm冷軋機生產中的應用。

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來測量輻射強度，使其轉化為電信號，再經過前置放大器進行放大，最后通過以太網傳鏈路傳輸到負責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曲線下降的（如圖2所示），其吸收的關系式為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，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據。

3 IMS X射線測厚儀在冷軋中的應用

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，對應的測厚儀系統(tǒng)裝置分別命名為：X0、X1、X4、X5。X0、X1為粗調，參與前饋控制，主要任務是消除95%的來料厚差; X4、X5為精調，參與反饋控制，主要是根據實測成品厚差來消除成品所剩余的厚差。這4 臺測厚儀的測量結果直接送到一級基礎自動化系統(tǒng)中參與自動厚度的控制，其準確性和精度將直接關系到軋機產品的軋制的精度以及產品質量等。

3.2 控制簡述

3.2.1 C型框架的驅動控制：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 預吸收標定的操作：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，分別預吸收標定的啟動和停止，整個標定過程約需2分鐘。如果標定成功，右下角會顯示“succeeded”字樣，如果標定失敗，會在顯示失敗原因，以方便故障排查繼續(xù)標定。

3.3 使用維護注意事項 通過多年的實際使用，總結了一些有關IMS測厚系統(tǒng)的經驗如下：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、行走機構和極限開關等;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吸收標定校準，每一年做一次基礎標定。

4 結束語

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。截至2015年11月，IMS X射線測厚儀表現出了性能可靠，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穩(wěn)定，有效地滿足了生產和工藝的各種要求，取得了較為良好的經濟效益。