寬厚板廠精軋機(jī)自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)使用德國IMS測量系統(tǒng)有限公司的C型γ射線測厚儀，有3組測量單元同時(shí)對(duì)鋼板厚度進(jìn)行測量，可測量厚度為6-120mm的鋼板，允許鋼板的最大運(yùn)輸速度為7m/s。該系統(tǒng)對(duì)采集的測量模擬信號(hào)通過上位機(jī)信號(hào)處理單元進(jìn)行A/D模式轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理，具有自動(dòng)診斷及人工智能修正功能。

　　組測量單元γ射線測厚儀的設(shè)備組成及參數(shù)

　　1.設(shè)備組成及參數(shù)

　　測厚儀安裝在精軋機(jī)后，在一個(gè)C型架上安裝了3組γ射線探頭(Cs137)和3組相應(yīng)的信號(hào)接收檢測器。C型架上所有的測量單元都設(shè)計(jì)有密封的水冷裝置，以避免高溫鋼板對(duì)線路的損壞。一套中央處理單元，包括信號(hào)處理計(jì)算機(jī)和測量元件電控系統(tǒng)等。鋼板的中心、兩個(gè)邊部的溫度由3臺(tái)高溫計(jì)來進(jìn)行測量。操作工通過上位機(jī)HMI（人機(jī)交互界面）對(duì)測量系統(tǒng)進(jìn)行操作和監(jiān)控。如圖1所示：

　　C型架：材質(zhì)不銹鋼，密封水冷卻，上下測量距800-2200mm，電機(jī)驅(qū)動(dòng)；

　　鋼板中心測量探頭：固定安裝；

　　鋼板邊部測量探頭：可單獨(dú)掃描測量，掃描速度3-15m/min,變頻控制。

　　γ射線放射源：CS137/660keV，壽命30年；

　　測量鋼板厚度：5-120mm；

　　測量精度：±0.1%(厚度＜80mm)或者±0.2%(厚度80-120mm)。

圖1 3組測量單元的測厚儀C型架示意圖

　　2、現(xiàn)場安裝要求

　　安裝位置：在精軋機(jī)出口處兩根運(yùn)輸輥道的空間位置，此處輥間距1150mm,，一般的輥道間距為750mm。

　　輥道長度：4300mm

　　輥?zhàn)又睆剑?00mm

　　鋼板厚度：6-120mm

　　鋼板寬度：1600-4200mm

　　鋼板溫度：650-1150°C

　　工作原理

　　γ射線測厚儀測量原理是應(yīng)用射線的吸收原理，當(dāng)射線穿過被測鋼板時(shí)，一部分射線被材質(zhì)吸收導(dǎo)致強(qiáng)度減弱，利用這一原理來檢測被測風(fēng)板的厚度。被測鋼板位于放射源和檢測器之間，對(duì)于同一種材質(zhì)的鋼板，厚度越大，則射線的衰減越大。檢測器密封在一個(gè)測量數(shù)據(jù)處理的微過程計(jì)算機(jī)中。

　　正確的測量前提是要滿足以下測量屬性：①必須考慮鋼板的化學(xué)成份和合金密度，系統(tǒng)進(jìn)行合金修正；②測厚儀的厚度顯示為“冷態(tài)厚度”測量，因此必須對(duì)高溫的鋼板進(jìn)行溫度修正，通過測量單元內(nèi)置高溫計(jì)對(duì)鋼板溫度進(jìn)行測量；

　?、垆摪宓脑谳伒郎系奈恢煤洼喞獣?huì)影響到射線的檢測結(jié)果；

　?、芤玫秸_的測量位置，鋼板的運(yùn)輸速度也是一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)。

　　鋼板厚度的測量有三種方式：一種是鋼板中心厚度的測量；一種是鋼板邊部的測量；還有一種就是鋼板面的交叉測量。

　?、僦行暮穸鹊臏y量：C型架上中間那個(gè)固定的測量頭用來永久的測量鋼板中心的厚度。也一般常用的三點(diǎn)模式測量，即三個(gè)測量頭固定不動(dòng)，沿鋼板前進(jìn)方向進(jìn)行厚度測量，如圖2所示。

圖2 三點(diǎn)測量模式

　?、谶叢繙y量：如果鋼板的位置沒有在輥道的正中間，或者需要測量不同的邊部位置時(shí)，測量架上兩個(gè)邊部的測量頭可以同步或獨(dú)立的移動(dòng)進(jìn)行相關(guān)測量。邊部參考位置（距離鋼板邊部的距離）的測量，操作工可以從HMI界面上對(duì)要求測量的邊部距離進(jìn)行設(shè)置，測厚儀初始化之后，邊部測量探頭會(huì)自動(dòng)運(yùn)行到指定位置，如圖3所示。

圖3 連續(xù)邊部測量

　?、劢徊鏈y量

　　在鋼板長度方向上，邊部的測量探頭測量鋼板邊部的厚度，中間的測量探頭測量鋼板中心位置厚度，以此來確定鋼板中心和邊部的厚度是否有差別。當(dāng)邊部的測量探頭掃描鋼板時(shí)，可以選擇以下三種掃描方式，操作工可以選擇不同的掃描方式和停止時(shí)間。

　　凸度和楔形的數(shù)值可以從交叉測量數(shù)據(jù)（曲線）或者是連續(xù)的“3點(diǎn)測量模式”上得到，凸度的測量是使用定義的邊-中心-邊的交叉測量參考位置，楔形的測量是使用定義的邊-邊參考位置，如圖4所示。

圖4 鋼板交叉測量的三種方式

　　測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)

　　為保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，測厚儀系統(tǒng)本身具有自動(dòng)標(biāo)定功能，可以在開機(jī)時(shí)、在線測量時(shí)以及檢修模式下的專業(yè)校準(zhǔn)，主要方式如下：

　　1、初始零點(diǎn)的校準(zhǔn)

　　當(dāng)射線快門關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)不斷自動(dòng)的對(duì)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行零漂的修正。

　　2、在線標(biāo)準(zhǔn)化的校準(zhǔn)

　　標(biāo)準(zhǔn)化的功能是對(duì)輻射系數(shù)、空氣間的溫度變化、還有當(dāng)快門打開時(shí)測量頭表面的灰塵等影響因素進(jìn)行修正?？梢赃x擇自動(dòng)或者手動(dòng)兩種模式。在標(biāo)定過程中，標(biāo)定條件不能改變，這樣的標(biāo)定結(jié)果才是有效的。當(dāng)測厚儀下方?jīng)]有鋼板時(shí)，可以隨時(shí)進(jìn)行標(biāo)定。在操作界面上選擇“系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化”按鈕，則自動(dòng)完成校準(zhǔn)過程。

　　3、專業(yè)校準(zhǔn)

　　專業(yè)校準(zhǔn)是對(duì)測厚儀系統(tǒng)的參數(shù)修正，一般在檢修或離線模式下進(jìn)行。用標(biāo)準(zhǔn)的厚度塊當(dāng)被測鋼板進(jìn)行系統(tǒng)測量，厚度塊是經(jīng)過校準(zhǔn)的純鐵，此時(shí)的校準(zhǔn)系數(shù)為1，在環(huán)境室溫下進(jìn)行標(biāo)定。打開操作界面，選擇校準(zhǔn)，輸入標(biāo)準(zhǔn)厚度的密度、輻射系數(shù)（或者密度）、環(huán)境溫度、標(biāo)準(zhǔn)厚度值等參數(shù)，點(diǎn)擊“校準(zhǔn)”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)修正，給出一個(gè)系統(tǒng)目前的校準(zhǔn)系數(shù)（≠1），這個(gè)校準(zhǔn)系數(shù)將用于在線測量時(shí)的自動(dòng)修正中。

　　物料修正

　　因?yàn)闇y厚儀在線測量是熱態(tài)鋼板的厚度，但我們想要知道的是冷態(tài)時(shí)的厚度，因此冷態(tài)的厚度必須經(jīng)過測量結(jié)果計(jì)算、修正得出，主要根據(jù)鋼板的合金組成或者鋼板密度，鋼板溫度的影響來進(jìn)行修正，修正范圍如下：

　　(1) 鋼板的合金組成或密度修正：-10%...0...+10%；

　　(2) 溫度的修正：0-1200°C；

　　(3) 鋼板溫度曲線模型的修正。

　　結(jié)束語

　　γ射線測厚儀在鋼板厚度測量及控制方面起到了重要的作用，并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，保證了鋼板軋制厚度的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)修正，自動(dòng)校準(zhǔn)，數(shù)據(jù)補(bǔ)償計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用避免了人為誤差，提高了作業(yè)效率，在軋鋼企業(yè)具有很好的應(yīng)用前景。