IMS X射线测厚仪在1450mm冷轧机生产中的应用

邹剑

摘 要：简要介绍了X射线测厚仪的工作原理以及德国IMS公司的X射线测厚仪在1450mm冷轧机生产中的应用。

关键词：X射线测厚仪;系统参数;应用

1 概述

随着自动化技术日益广泛的应用，各种大型仪器仪表也越来越多的应用到轧钢生产中。唐山国丰第一冷轧厂1450mm酸连轧项目中的冷轧机自动厚度控制系统使用的是德国IMS公司的X 射线测厚仪，其特点是响应快、低噪声、测量性能稳定，这样可以保障生产顺利平稳地运行。本文主要介绍X射线的工作原理以及在1450mm冷轧机生产中的应用。

2 X射线测厚仪工作原理及系统组成

2.1 X 射线测厚仪原理 X射线测厚的工作原理就是当物体被X射线照射时其能量会衰减，一部分X射线会让被测物吸收， 一部分X射线会穿透被测物，而这种衰减是有规律的，对被测物所吸收的X射线的能量进行转换处理，就可以计算出实际被测物的厚度。X 射线测厚仪就是基于这种原理制造而成，其实质就是传输辐射。在实际的测量系统中，射线源发射出的X射线辐射穿过被测物，探测器位于被测物的另一侧来测量辐射强度，使其转化为电信号，再经过前置放大器进行放大，最后通过以太网传链路传输到负责信号处理的计算机中，从而输出被测物的实际厚度显示值。（如下图1所示）X 射线因部分被测物而吸收，所以其强度有衰减，而衰减后的强度是按照指数曲线下降的（如图2所示），其吸收的关系式为Im=I0·e-u·s，式中Im为有材料检测电流，I0为无材料检测电流，u吸收系数，s为被测材料的厚度，自然常熟e=2.7182818。

2.2 IMS测厚仪系统组成 IMS X射线测厚仪系统主要包括以下6个部分，详细系统组成图如图3所示：①集成的信号处理过程柜中心控制站--包含MEVInet-V、M-Server以及M-Client;②X射线控制柜--包含X射线控制单元、操作终端和Interbus-S输入/输出模块;③冷却水循环单元--用来冷却X射线管和C型框架，它包含冷却水泵、热交换器和监测仪器等;④C型框架--包含X射线管、快门单元、测量传感器、高压过滤器、现场总线模块和高压发生器等;⑤主电源供给站--为测厚仪提供可靠的电源系统，它包含X射线控制柜电源、冷却水配电柜电源和中心控制站电源等;⑥HMI站--人机界面设有单独的监控计算机，操作员可以与测量系统进行对话，查看测厚仪的测量数据。

3 IMS X射线测厚仪在冷轧中的应用

3.1 系统概述 唐山国丰第一冷轧厂X射线测厚仪属于非接触式厚度测量，现场共计有4台测厚仪，分别安装于轧机的1 机架前后和5 机架前后，对应的测厚仪系统装置分别命名为：X0、X1、X4、X5。X0、X1为粗调，参与前馈控制，主要任务是消除95%的来料厚差; X4、X5为精调，参与反馈控制，主要是根据实测成品厚差来消除成品所剩余的厚差。这4 台测厚仪的测量结果直接送到一级基础自动化系统中参与自动厚度的控制，其准确性和精度将直接关系到轧机产品的轧制的精度以及产品质量等。

3.2 控制简述

3.2.1 C型框架的驱动控制：在中心控制站计算机或远程监控计算机的操作画面上“Process”中的“Process Tandem”子畫面中有“Meas. Pos”、 “Park Pos”和 “Stop”按钮，分别控制C型框架的移动、定位，停止;

3.2.2 X射线源的快门的操作：在中心控制站计算机或远程监控计算机的操作画面上“Process”中的“Process Tandem”子画面中有“Shutter Open”和“Shutter Open”按钮，分别控制快门的打开和关闭;

3.2.3 X射线高压启动的操作：在中心控制站计算机或远程监控计算机的操作画面上“System”中的“Devices”子项中的“X-Ray control unit”子画面中有“HV Start”和“HV Stop”按钮，分别控制X射线高压的启动和停止，如果启动失败，会在“Actual Fault”一栏中显示故障原因，以方便故障排查;

3.2.4 预吸收标定的操作：在中心控制站计算机或远程监控计算机的操作画面上“System”中的“Diagnosis”子项中的“Preabsorber Calibration”子画面中有“Start”和“Stop”按钮，分别预吸收标定的启动和停止，整个标定过程约需2分钟。如果标定成功，右下角会显示“succeeded”字样，如果标定失败，会在显示失败原因，以方便故障排查继续标定。

3.3 使用维护注意事项 通过多年的实际使用，总结了一些有关IMS测厚系统的经验如下：①要注意X射线辐射的危害及危险性;②确保二次冷却循环水的温度、流量和压力满足要求;③确保吹扫工作到位，压缩空气要清洁并且稳定;④按照点巡检制度定期检查C型架，包括链条、轨道、行走机构和极限开关等;⑤射线管高压接头定期涂抹硅胶，约每半年涂抹一次，以保证其良好绝缘;⑥每周对测厚仪进行预吸收标定校准，每一年做一次基础标定。

4 结束语

唐山国丰第一冷轧厂前身是唐山丰南冷轧镀锌有限公司，其1450mm酸连轧于2009年6月第一次热负荷试车成功，轧机最大出口速度为1250m/min，板形控制可以达到5I以内。截至2015年11月，IMS X射线测厚仪表现出了性能可靠，测量精度高，故障率低，运行稳定的特点，在各种异型规格极限轧制过程中也运行相当稳定，有效地满足了生产和工艺的各种要求，取得了较为良好的经济效益。