测厚系统在莱钢冷轧薄板中的研究与应用

莱钢1500 mm六辊可逆冷轧机组是由中国一重设计制造的, 为了进行厚度的精确检测与控制, 在轧机中使用检测系统———测厚仪, 精确地检测带钢的厚度, 并参与AGC的闭环控制。如何使其参与AGC的控制, 达到工艺的高精度要求,在这里做一下简单的探讨。

1 测厚系统组成和基本原理

1.1 系统组成

RM215- M1测厚系统的主要硬件由主控制台(MC)、EPOS操作员控制台(OCC)、操作员控制台(EPOS OCC备选)、C型架、轨道和限位开关、冷却器等组成。主控制台(MC)安装在轧机电气室,主控制台上带有工程师EPOS, 用于故障查询、信息检测、合金补偿、射线的开闭等功能 。EPOS软件执行线性化算法, 计算材料的厚度,把算得厚度与设定厚度相比较, 得出厚度偏差,EPOS的正常运行是整个测厚系统工作的前提,它不仅对测厚仪主机传过来的信号进行处理, 还能以图形、数字、曲线等形式显示测厚仪的设定厚度、实测厚度、厚度偏差、报警等各种状态,使有关人员可以随时监控、掌握测厚系统的运行情况。在主操作室, 安装操作EPOS, 可以进行C型架的开进开出、射线快门的开闭等基本操作。其中在现场的测量硬件为C型架, 其主要部件是X射线源和探测器, 莱钢冷轧采用的是80 kV射线源, 完全可以达到测量厚度的要求。

1.2 测厚仪系统的测量原理

X射线源产生X射线, 通过被测量的材料之后, 由探测器检测射线。探测器发出与接收到的X射线强度线性对应的模拟输出, 通过屏蔽电缆以差分信号的形式传输至测厚仪的主控制台。在主控制台中, 探测器信号传输到模拟I/O模块,并在此进行采样和数字化。软件执行线性化算法, 计算材料的厚度, 并生成模拟量偏差或厚度输出。测量数据传输到EPOS显示系统, 并且通过网络接口传输到过程控制器中, 用于AGC控制。

1.3 X射线测厚原理

当X射线通过材料后, 透过的X射线的光谱区辐射将被该材料衰减。对于特定能量或波长,通过样片的辐射量用下式给出:

    式中, I0—入射辐射强度; I—通过厚度为X 的样片后的辐射强度; μ—材料的线性吸收系数。

吸收系数μ是材料对X射线进行衰减的能力的量度。它取决于两个因素: 材料的化学组成, 以及X射线的能量或kV水平。这些系数针对各种元素进行测量, 一般称为质量吸收系数。根据上式, 当X射线kV水平保持不变时, 质量吸收系数随着化学元素的不同而不同; 对于给定的化学元素, 当kV水平变化时, 质量吸收系数也将发生变化。所以需要进行合金补偿。

2 测厚系统在轧机AGC中的应用

轧机的主要作用就是将厚板材轧制成符合需要的薄板材, 其自动厚度控制(AGC)就显得尤为重要, 且目前采用的AGC为闭环控制, 这就要求现场必须有一精确的检测系统。如果检测系统失效或检测不准, 将无法实现自动控制, 或使自动控制产生差错, 导致断带等事故。为此, 莱钢单机架采用瑞美的测厚仪系统, 在轧机的入口和出口各安装一套C型架, 用于检测带材入口和出口的厚度。测厚仪的厚差信号和厚度信号经处理后, 进入FM458中参与液压AGC的闭环运算。液压AGC原理见图1。