y射线测厚仪精度的影响因素分析与对策

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Analysis and Countermeasures of Influencing Factorsfor -Ray Thickness Gauge AccuracyWang Tao and Li Guanghui(Wuya Iron and Steel Co.Ltd)Abstract This article mainly introduces the principle of.r- ray thickness gauge and the factors influencing itsaccuracy，eves an overall，analysis on factors causing measurement deviation of the thickness gauge on the basis of theactual maintenance experience at Wugang site，and puts forward the stratees to guarantee the measurement accuracyof-y- ray thickn ess gauge。

Keywords -y- ray thickness gauge，Principle，Measement accuracy，DeviationO 前言舞钢进口 射线测厚仪的测量原理和技术较为先进，电气性能稳定，电路故障少。但在实际应用过程中， 射线测厚仪受很多因素影响，致使测量精度存在偏差。本文将结合舞钢现场实际，重点对影响测量精度的非电路故障因素及对策加以讨论。

l 射线测厚仪系统的原理射线测厚仪是钢板轧制在线厚度控制系统的重要组成部分，负责实时测量钢板的厚度、凸度等值，并通过 TCP/IP协议实时发送给 L2级系统(计算机二级过程控制系统)，L2级系统收到测量数据后计算平均值，并将计算结果保存在数据库中用于下-块钢板的厚度自适应。

1.1 测量原理射线测厚仪的射线检测器和放射源分别置于被测钢板的上、下方，当射线穿过被测钢板时，- 部分射线被钢板吸收，另-部分则透过钢板进入检测器并被吸收。检测器将所吸收 射线剂量的大谢算成电压值并放大输出，计算机再根据电压值计算出被测钢板的厚度。测量原理如图 1所示。

图 1 射线测厚仪测量原理图厚度测量公式如下：1 ，7 x l n (1) ·式中：J-透过物体的射线量；Io-无被测物体时(70 mm)时的射线量 -射线衰变系数/lnm～； -被测物体的厚度/mm。

- 28· 宽厚板 第 l9卷2 射线测厚仪测量精度的影响因素及对策2.1 射线衰变的影响因放射线同位素连续不断地发射出具有-定能量的 粒子，故其能量释放过程就是原子核的衰变过程。由于原子能量在不断的衰减，因此放射源会随着时问的推移而衰减。舞钢 射线测厚仪使用的放射源是铯 137，半衰期为 30年。对于 射线轻微衰减因素的影响，测厚仪可自动补偿。当每块钢板测量结束后系统就自动进行零位标准化，即对放射线最大能量进行测量记录，下-块钢板开始测量时零位标准化过程结束。随着时间的推移，射线衰减值增大，测量信号经过转换放大后的最大输出信号电压值低于9.3 V时(最佳值在 9.45-9.6 V之间)，测厚仪输出就会出现偏差。在舞钢现场使用中，发现最大输出电压值由9.6 V变为9.3 V的周期为 l0个月。测量信号电压值与射线衰减时间关系曲线如图2所示。

9.65- 9.559.45脚 9-359.259.150 2 4 6 8 10 12月份图2 测量输出信号电压值与射线衰减时间的关系曲线为了减d，N量误差，设备维护人员需要时刻关注测量输出信号的电压值。如果测量输出信号电压值低于 9.45 V，则需要通过调整放大处理转换器内部的电位器，使输出信号的电压值保持在最佳值，同时对 射线测厚仪进行系统标准化。

2.2 钢板温度的影响在轧制过程中测量的是钢板热态厚度值，而实际需要的是钢板冷态厚度值(20℃)。因此必须将热态厚度值转化为冷态值。此外，在轧制中钢板温度也会发生变化，所以还需要测量钢板温度并进行温度补偿。

当钢板在不同温度时单位面积原子数分别为Ⅳ和 。，则：NNo(1-0I△ ) (2)式中： -线性膨胀系数；AT-钢板的温度差。

公式中 A 项可以忽略.则原子数比为：小 2以 (3)即在高温时，必须对2 △ 进行补正。在热轧过程中，钢板温度为700"12时大致需要补偿2.1%。此外，在轧制过程中钢板温度还随钢种和轧制条件的变化而变化。如果终轧温度变化为4-50℃，厚度测量误差则约为0.1%～0.15%。

由于钢板测温使用的是红外线测温仪，在没有水蒸汽的环境下测量才能测得准确的数值，而现场的水汽和氧化粉尘等都会对红外线高温计测量精度产生较大影响。舞钢在-周内通过比对跟踪红外线高温计得到温度偏差见表1。

表1 -周内红外线高温计测量温度偏差/C时间 周- 周二 周三 周四 周五 周六 周日现场商温计 89o 910 886 912 875 903 878手持高温计 888 909 890 920 887 928 910温度偏差 2 1 -4 -8 -12 -25 -32由表 l可见，时间越长，红外线高温计测量的温度偏差越大。主要原因是-些氧化粉尘在水蒸汽和高温的作用下粘附到红外线高温计的采集窗口，从而产生钢板温度测量偏差。为了保证测温仪的准确可靠，维护人员要定期对采集窗 口擦拭清理，并通过空气吹扫装置，保证温度采集窗口清洁明亮，以便能够准确测量钢板温度并提供给测厚仪进行温度补偿。

2.3 材质影响(即合金影响)既使钢板厚度相同，而材质(密度、成分)不同，测量的厚度也随之不同；密度大则厚度测量值高，反之则低。

钢板厚度测量用材质密度补偿公式如下计，、-算拉 ： Tn×(1ma) (4)JV V式中：7-修正后的板厚/mm；Tn-修正前的板厚/mm；co-密度修正值/%。

舞钢曾对外购钢坯进行 比对跟踪，同为Q345B钢种，在外购钢坯的轧制过程中没有将合金参数输人到测厚仪系统，测得厚度值与自产钢坯轧制中测量的钢板厚度值偏差 1.15%。

由于密度修正值是变化的，需根据钢铁材料内部合金含量确定，因此要减少合金含量因素对测厚仪测量结果的影响，必须要求对每 l炉钢水进行精确化验，并将每 l块钢坯的合金成分及含第 1期 王 涛等： 射线测厚仪精度的影响因素分析与对策 。29·量准确输入测厚仪，才能准确修正不同品种和规格钢板的测量值偏差。

2.4 钢板表面积水及杂质对测量数据的影响在轧制过程中，被测钢板表面通常会附着水、油污或氧化铁皮，在通过测量区时附着水及杂质会吸收射线，使钢板的厚度测量值产生误差。钢板表面积水层引起的厚度测量误差如图3所示。

钢板表面残留水膜吹扫前、后厚度测量偏差对比如图4所示。

E 1毒涤褒嚣型 -婴-1测越厚度/mr-， 1榭蓬窝- 蹬-1Il堡 1絮蹬图3 钢板表面积水层引起的厚度误差测 鳋厚度/m图4 钢板表面残留水膜吹扫前、后的厚度测量偏差由此可见，吹扫前、后钢板的厚度测量值有60 m的偏差。为此，有必要在测量厚度前对钢板表面进行侧喷水吹扫，以消除残留在钢板表面的水和氧化铁皮等杂质。

2.5 钢板状态测量偏差状态测量偏差是指钢板在不同运动状态下造成的误差，即被测钢板的不同运动状态和形态、位置造成的测量误差。当钢板翘头时，使测量射线束方向的钢板几何厚度增大，同时 y射线的散射情况尧生改变，导致厚度测量产生正偏差。钢板翘头如图5所示。翘头钢板中心线厚度测量如图 6所示。

图5 钢板翘头不意图厚度偏差(d)的计算公式如下：d：d0×b×heoset (5)式中-uId -测厚仪测量厚度；b-轧制线计算常数；h-轧制线高度偏差； -轧制线偏离角度。

从图6可知，要减少钢板的状态偏差，主要从轧机操作人手，提高轧机的压下控制，并且要求提高钢板轧制操作工的技术水平，优化生产工艺，防止产生钢板翘头的异常测量状况，同时修改测厚仪内部的程序设定～钢板头部的测量值消除，不暑 100i50堡：兰 0蕃 舀 -50登-100测量厚度，图6 翘头钢板中心线厚度测量参与厚度平均值的计算，即可减少测厚仪的测量误差。

3 结语y射线厚度测量系统由于受到外界的影响因素较多 只有充分掌握其测量原理和认识各种影响因素的实际作用，才能保证测厚值的有效性。

通过加强测厚仪及其附属设备的维护，改善现场环境和合理的进行各种补偿，优化钢板的生产工艺，定期对 射线测厚仪进行标准化，就可保证测量精度，更好地为生产服务。