常燾

唐鋼自動化公司，河北 唐山 063020

THERMO公司的215P型凸度儀在唐鋼熱軋1700生產(chǎn)線中的應(yīng)用

常燾

唐鋼自動化公司，河北 唐山 063020

為提高帶鋼板形質(zhì)量,唐鋼1700mm熱軋帶鋼引進(jìn)了美國THERMO公司的在線行走式X射線凸度儀,測量帶鋼凸度、楔形、中心線厚度。本文簡要分析了其測試原理、設(shè)備構(gòu)成、主要技術(shù)性能、應(yīng)用范圍。

1 概述

隨著用戶對板帶質(zhì)量的要求越來越高,企業(yè)之間的競爭也越來越激烈,為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和成材率,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品競爭力,越來越多的企業(yè)在其板帶軋線上配備了凸度測量系統(tǒng),極大地提高了帶鋼的板形質(zhì)量和生產(chǎn)效率。凸度儀在測量帶鋼凸度過程中起了至關(guān)重要的作用。

2 X射線凸度儀原理

X射線凸度儀的原理是：測量制品所吸收的X射線量，根據(jù)該X射線的能量值，確定被測件的厚度，并結(jié)合行走軌跡，得到板帶的凸度形狀。件

Approximately 5 Volts (typical)：約5伏（典型）

當(dāng)快門打開，在X射線束中放有厚度正確的被測件時，探頭將吸收一定量的X射線，并發(fā)出相應(yīng)的檢測信號電壓輸出值。

3 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)分為三個獨立部分：

PCC：過程控制計算機(jī) Main Console：主控制柜 CVT：穩(wěn)壓變壓器 Chiller：冷卻器

Services Box：維修柜 Junction Box：接線柜 Warning Lamps：報警燈 ERIC:操作者主控制柜接口

Detector：探頭 X-ray Tube：X射線管 Limit Switch：限位開關(guān)

3.1 “C”型架

X射線源和探頭彼此間的幾何關(guān)系具有嚴(yán)格基準(zhǔn)，“C”型架是一種將其固定一個X射線源和探頭的便捷方法。在“C”型架的上部和下部之間的間距稱為空氣縫隙。

3.1.1 探頭

型號 : 75 毫米光電倍增管

一臺閃爍探頭接收到X射線（經(jīng)被測件吸收衰減后）后，將輸出一個與輻射強度成比例的電壓信號。一臺閃爍探頭由一套導(dǎo)光組件組成，在該組件上，涂有一種將輻射轉(zhuǎn)化為光的

輻射強度的大小，與X射線管的發(fā)射強度和被測制品所吸收的X射線強度相關(guān)。一個在系統(tǒng)量程范圍內(nèi)的給定厚度，為了確定其所需的X射線能量值，利用M215P型X射線檢測儀進(jìn)行校準(zhǔn)。

在檢測任一特殊厚度時，系統(tǒng)將設(shè)定X射線的能量值，使檢測能夠進(jìn)行完成。在厚度一定的情況下，X射線的能量值為常量。當(dāng)安全快門打開，X射線將從X射線源和探頭之間的被測件中通過，被測件將一部分能量吸收，剩余的X射線被位于X射線源正上方的探頭接收，探頭將所接收的X射線轉(zhuǎn)換為與之大小相關(guān)的輸出電壓（檢測信號）。

如果改變被測件的厚度，則所吸收的X射線量也將改變。這將使探頭所接收的X射線量發(fā)生變化，檢測信號也將相應(yīng)發(fā)生變化。

Detector：探頭 Detector Signal.10V (Saturation)：探頭檢測信號為10伏（飽和狀態(tài)）

X-ray Beam：X射線束 X-Ray Source：X射線源

當(dāng)快門打開，而X射線束中沒有被測件時，探頭將X射線充分吸收，并將其轉(zhuǎn)為最大的檢測信號電壓輸出值。

Detector：探頭 X-Ray Source：X射線源 Material：被測物質(zhì)，其在受到輻射時會發(fā)出熒光。

隨后，光進(jìn)入一個光電倍增管中，將光轉(zhuǎn)換為電子流，該電子流通過倍增極鏈進(jìn)行電子增殖，使其進(jìn)一步增強。利用微分激勵器，從預(yù)放大器的輸出信號，經(jīng)接線柜，通到主控制柜中的信號條件限定插板上。

3.1.2 X射線源組件

型號 : 120 千伏

X射線源由兩個主暗箱組成，每個暗箱密封在一個密閉罐中（參見圖三）。

下部充油暗箱包括有高電壓變壓器、燈絲變壓器、兩個倍增整流器組件、反饋電阻器網(wǎng)絡(luò)和X射線管。下部暗箱中的所有部件，均安裝在密封板上，該密封板是上部暗箱的一個組成部分。通過陶瓷串饋，將反饋電壓傳送到上部暗箱中。

上部暗箱包括有系列標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)樣品暗盒、快門、傳感器、放大器和帶有一個減壓閥的油膨脹暗箱。

暗箱的外部安裝有油循環(huán)泵和相關(guān)的流量開關(guān)。通過下部暗箱，油保持循環(huán)，以幫助散熱。

Lifting points：提升點 X-Ray Beam Exit window：X射線束從窗口射出

Sensor Amp：傳感器放大器Standards Magazine：系列標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)樣品暗盒

Oil pressure release Valve:油壓減壓閥 water connections：水管接頭

Oil pump Assembly：油泵組件Filament Xfmr：燈絲Xfmr

Multiplying Rectifiers：倍增整流器 HV Xfmr：高電壓Xfmr

Oil：油 X-Ray Tube：X射線管

3.2 主控制柜

M215上的主控制柜由8個控制柜組成。這些控制柜從上到下進(jìn)行編號，最前面的三個控制柜也采用字母進(jìn)行標(biāo)記。

4 板型

板型是測厚儀用于移動“C”型架的設(shè)備，使X射線束穿過被測件的整個寬度（參見圖四）。

圖一

圖二

圖三

Forward Limit：前進(jìn)限位 Strip Material：鋼帶被測件

Stop Profile： 停止板型 Reverse Limit：后退限位

Stop Profile： 停止板型 Start new Profile：開始新的板型

Return to start or start new profile： 返回到開始或者開始新的板型

4.1 “C”型架定位

通過使用一個模擬量位置轉(zhuǎn)換器（拖線電位差計）或者一個數(shù)字量位置轉(zhuǎn)換器（在機(jī)架和齒輪上的脈沖編碼器），能夠確定“C”型架的位置。需要在測厚儀程序中建立關(guān)于每個轉(zhuǎn)換器的配置。

4.2 板型時序

當(dāng)“C”型架在待機(jī)和中心線之間時，系統(tǒng)將開始一個板型時序。如果“C”型架回到比待機(jī)位置更遠(yuǎn)的位置，和前進(jìn)到比中心線更遠(yuǎn)的位置，則板型將無法進(jìn)行。

Stop Profile.停止板型測量。

Start Profile：開始板型測量

Go to Standby：走到待機(jī)位

Go to centerline：從待機(jī)位置走到中心線位

4.2.1 事件的時序

1）.“C”型架處于待機(jī)位置。

2）.開始啟動板型的時序。

3）.“C”型架移動到“毫米邊緣位置”，如果設(shè)定了“HMD”信號，則等待“HMD”信號的到來。

4.一旦接收“HMD”信號，快門立即打開，并隨著內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)樣品處于X射線束中，“C”型架向前移動到鋼帶的后部邊緣。

5.當(dāng)鋼帶的后部邊緣被發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)樣品被取出。

6.在以“慢速毫伏”速度移動的同時，測厚儀對邊緣進(jìn)行測量。

7.當(dāng)通過“毫米邊緣尺寸”時，“C”型架達(dá)到“快速毫伏”速度，測厚儀對鋼帶的中心進(jìn)行測量。

8.一旦“C”型架達(dá)到遠(yuǎn)端的“毫米邊緣尺寸”時，其速度返回到“慢速毫伏”速度。

9.當(dāng)遠(yuǎn)端邊緣被發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)樣品被插入到X射線束中，“C”型架移動到遠(yuǎn)端的“毫米邊緣尺寸”位置。

10.如果選擇一個單一板型，則時序完成，“C”型架返回到待機(jī)位置。如果選擇連續(xù)的板型，則一個新的板型從遠(yuǎn)端的“毫米邊緣尺寸”位置開始。

圖四

圖五

5 結(jié)束語

X射線凸度儀是一種性能可靠,測量精度高,運行穩(wěn)定的測量裝置,其準(zhǔn)確的測量精度和快速響應(yīng),為帶鋼板形的改進(jìn)提供了良好的技術(shù)保證,從而大大提高了帶鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.03.035

X射線；凸度儀