宝钢厚板轧机厚度及凸度测量技术

2013-02-21 09:44:01来源: 21IC
引言

宝钢厚板厂轧机测厚仪和凸度仪是厚板轧制过程主要产品质量特性(厚度和凸度)控制系统的测量装置,设计产品宽度范围到5 m,厚度范围5~125 mm。由于产品精度要求,对于厚度和凸度控制有较高的功能和精度要求,对测量系统的测厚仪和凸度仪的实时性和准确度就有相应需求,因此采用合适的测量方法、对测量过程可能的影响量的补偿技术等都是该测量系统的特点,同时测量装置本身的技术特点也保证了它的可靠性。

1 厚度及凸度测量系统构成

宝钢厚板厂轧机测厚仪和凸度仪是从德国IMS 公司引进的放射性同位素厚度测量系统。与其它公司以及宝钢以前使用的测厚仪相比较,IMS 公司新的设备采用了Interbus 总线、测量信号数字化和计算机网络以及测量通道冗余技术,整个系统的架构清晰、紧凑,简单而又高效,代表了测厚仪及其它特殊仪表最新发展方向。

1.1 厚度及凸度测量原理

放射性同位素(137Cs)核衰变产生的γ 射线穿透被测物时,由于散射和吸收而产生强度的衰减,衰减的程度与被测物种类、厚度等因素有关,关系如公式1:

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式中:I 表示射线穿过被测物时的强度;I0 表示射线未穿过被测物时的强度;μ 表示被测物的质量吸收系数;ρ表示被测物的密度;dh 表示被测物的厚度。

在实际应用过程中,钢种的不同会导致其密度(ρ)不同,相应的质量吸收系数(μ)也会发生改变,对于一种具体的钢种,只要知道其中的化学成分含量,可以利用式(4)进行计算得到合金补偿系数。

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式中:Ai 为钢种合金补偿系数;Ai(ρ)为钢种密度的补偿系数;Ai(Z)为钢种质量吸收系数的补偿系数;ρFe=7.853 8g/cm3,为铁的标准密度;ρx 为元素X 的密度;μx 为X 元素的质量吸收系数;μFe 为铁元素的质量吸收系数;G%(x)为X 元素在带钢中的含量。

在厚板轧制过程中,被测的厚板实际上是处于高温状态下,产品厚度需要测厚仪输出的是冷态时的厚度,因此需要将热态厚度根据式(5)转换成冷态厚度。

newmaker.com(5)

式中:dh 为温度为t 时厚板的厚度(热态厚度);d0 为温度为t0 时厚板的温度(通常为常温,冷态厚度);α:厚板的线性膨胀系数。

综合式(1)、式(4)、式(5),经过补偿后的钢板冷态厚度为:

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1.2 系统的构成

整个厚度及凸度测量系统由两台设备构成,分别是单点测厚仪和凸度仪。每台设备主要部件有安装在现场的检测单元包括50 居里137Cs 放射源、电离室、驱动装置等以及中央控制系统组成。测厚仪和凸度仪共用1 套中央控制系统包括中央处理单元、Interbus 总线模块等。此外还有一些辅助设备,如冷却水控制单元、鼓风机、压缩空气过滤装置。单点测厚仪现场检测单元直接安装在轧机轧辊和立辊之间,由于安装空间的限制,采用固定安装方式;凸度仪现场检测单元集中于可驱动的C 型架内安装在轧机出口,离轧机机架约10 m 远,采用三组放射源和探测器,如图1 所示,分别定义为CS 侧、CL 侧和DS 侧,其中CL 探测器固定测量厚板中心,CS侧和DS 侧探测器既可以设定要求测量厚板的边部厚度,也可以采用连续扫描方式测量厚板边部到中心的厚度,根据3 组探测器的测量结果形成厚板的凸度、楔度。

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单点测厚仪1 组探测器共有8 个测量通道(电离室),凸度仪每组探测器有4 个测量通道,共12 个测量通道。当射线穿过厚板进入电离室时产生的微电流信号在测量头内部进行两级放大处理,并转换成数字电压信号。
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关键字:凸度测量  厚板轧机  测厚仪  凸度仪

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0221/article_6883.html
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