X射线测厚仪在铜板带轧制中的应用分析

简要分析应用在1250 轧机上的瑞清科技公司X 射线测厚仪的测量原理、系统架构、性能指标及部分维护要领。 
关键词：X 射线测厚 性能指标 

随着科学技术的高速发展，电子电气等铜材应用行业对铜板带的尺寸精度、平直度和表面质量要求越来越高;铜板带的厚度尺寸是铜板带加工中重要的质量指标之一，厚度尺寸公差的大小直接影响产品质量的好坏，因此厚度自动控制(AGC)是现代铜板带轧制过程中不可缺少的重要组成部分;厚度自动控制是通过测厚仪对板带轧出厚度进行连续测量，并根据实际测量值与给定值相比较后的偏差信号，借助于控制回路和装置，经计算机控制系统改变轧机的轧制参数，把厚度尺寸控制在一定范围内的方法。可见测厚仪作为一种在线测量铜板带厚度的精密仪器，在整个轧机的AGC控制系统中占有非常重要的地位，它为AGC系统提供实时厚度偏差信号，因此测厚仪质量以及其信号的准确度和灵敏度将直接影响轧制板带的厚度质量. 

目前，金属轧制行业中应用的测厚仪分常用测厚仪和非常用测厚仪两种，常用测厚仪包括接触式测厚仪、射线测厚仪和脉冲涡流测厚仪;非常用测厚仪包括激光及光学侧厚仪、高频涡流测厚仪和电容电感测厚仪;非常用测厚仪由于其测量精度差、测量厚度有一定局限以及环境因素的影响大等缺陷在铜板带轧制中几乎没有使用，这里不再论述。以下主要对常用测厚仪的工作原理和特点进行分析比较。 

常用测厚仪的工作原理和特点 

1.1接触式测厚仪的工作原理和特点 

北京富瑞恒创科技有限公司接触式测厚仪主要由测量头和指示放大器两部分组成;工作原理是被测带材通过上下探头间光滑的球形金刚石头来接触测量，上探头用于微调和标称厚度设定，下探头为测量传感器，把测得的相对于标称厚度的偏差通过线性电压变压器转化成电信号输人指示放大器进行偏差指示。

接触式测厚仪主要用于低速轧机轧制过程中，对所测材料的成分不敏感;在测量过程中测头与带材摩擦使测头温度升高而发生温漂可能划伤带材，且带材上粘接的灰尘和测头的磨损对测量精度影响较大，特别是对厚而硬的材料，带材边部的弯曲也会对测量精度产生较大影响;由于轧制过程中不可避免的断带会造成测量传感器损坏而增加维护费用和维护量。 

1.2射线测厚仪的工作原理和特点 

北京富瑞恒创科技有限公司射线测厚仪有β、γ和X射线测厚仪,β和γ射线测厚仪采用放射性元素对人体危害较大，在铜板带轧制中很少使用，一般都使用X射线测厚仪，但其工作原理基本相同。X射线测厚仪主要由测量头(包括C型架、X射线放射源,X射线探测头和接收源)、主控制柜、接线箱、报警灯等组成。其原理是根据X射线穿透被测带材时强度的衰减来进行转换测量厚度的，即是测量被测带材所吸收的X射线量，并根据该X射线的能量值来确定被测带材的厚度。X射线探测头将接收到的信号转换为电信号，经过前置放大器放大，由专用测厚仪操作系统转换为显示给人们的直观实际厚度信号。X射线测厚仪适用于现代板带轧机的高速轧制，不受速度影响，非接触式测量不会划伤带材，也不会因断带造成测量传感器损坏，更不会因测头磨损而影响测量精度;由于X射线在穿透不同合金材料和灰尘、油烟等介质时其衰减程度也不同，因此X射线测厚仪的测量精度受环境影响较大，对金属材料的成分很敏感，需进行温度补偿和合金补偿，长时间运行稳定性较差，需要每天进行标定，其维护量和维护费用较大。而且X射线对人身体有一定危害。

1.3脉冲涡流测厚仪的工作原理和特点 

北京富瑞恒创科技有限公司脉冲涡流测厚仪是由瑞典ABB公司基于脉冲涡流技术研究开发的一种新型测厚仪，脉冲涡流技术就是利用电磁场和感应现象从被测物体获取信息，用恒定电流供电并突然断电;如图3所示，脉冲涡流测厚仪主要由测量头(包括铝青铜C型架、激磁线圈、电路板、测量传感器、保护板等)、主控制柜、接线箱、操作面板等组成，测量头安装在可垂直移动的框架上并整体安放在可水平移动的轨道小车上，万一断带测量头可摆开，同时轨道小车快速移出不会造成测厚仪损坏。脉冲涡流测厚仪工作原理是通过给激磁线圈通电而产生电磁场，磁场能量完全渗透整个带材并存储于空气间隙和带材内部(带材的厚度取决带材内部磁场量的多少)，激磁电源关闭后，根据空气间隙和带材内部磁场能量泄露的不同时间，由测量传感器测出带材内部的磁场能量，并将电磁信号转换为电信号，经过放大器放大再由操作系统转换为显示给人们的直观实际厚度信号。脉冲涡流测厚仪适用于现代板带轧机的高速轧制，不受速度影响，非接触式测量不会划伤带材，也不会因断带造成测量传感器损坏，更不会因测头磨损而影响测量精度;而且不受机械振动和恶劣环境影响，不受材料约束，不需要温度补偿和合金补偿，长时间运行稳定，维护量和维护费用很小，磁场能量很小对人体无害。

2 分析比较 

从上述几种常用测厚仪的工作原理和特点可知，接触式测厚仪适用于低速轧制易划伤带材，其测量精度受环境、测头磨损和所测材料性质的影响较大，已不适于现代金属板带轧制日趋高速化的需求即将被淘汰;射线测厚仪特别是x射线测厚仪虽然适用于现代板带轧机的高速轧制，而且在目前应用比较广泛，但其测量精度受环境影响较大，对金属材料的成分很敏感，需要进行温度补偿和合金补偿，长时间运行稳定性较差，需要每天进行标定，其维护量和维护费用较大，对人身体有害;脉冲涡流测厚仪不仅适用于现代板带轧机的高速轧制，同时避免了接触式测厚仪和x射线测厚仪运行过程中的所有缺点，因此脉冲涡流式测厚仪必将取代接触式测厚仪和x射线测厚仪成为现代金属板带轧制中应用广泛的产品。