求射線測厚技術(shù)在冷軋帶鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用射線測厚技術(shù)在冷軋帶鋼生

放射性同位素Am241（镅241）是一種低能γ射線源，用它制成的QNT-2型直讀式γ射線測厚儀，具有檢測靈敏度高，測量準(zhǔn)確，安全可靠等特點(diǎn)，適合于薄鋼板非接觸、連續(xù)、快速的厚度測量。本文概述了射線測厚儀在冷軋帶鋼厚度測量中的應(yīng)用情況。
主題詞：γ射線 冷軋帶鋼 厚度測量
厚度為2.5～0.6mm的冷軋薄帶鋼，是高頻焊接鋼管和金屬制品的重要原材料。冷軋帶鋼的軋制是將未經(jīng)加熱的鋼坯帶送進(jìn)連續(xù)軋機(jī)直接軋制而成 ，軋制速度高達(dá)4.5m/s。帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求厚度公差控制在±0.02mm，我廠使用清華大學(xué)核能技術(shù)研究院研制的QNT-2型直讀式γ射線測厚儀，對帶鋼軋制工藝過程中的厚度參數(shù)進(jìn)行快速和連續(xù)的監(jiān)控，取得了良好的效果。
射線測厚的原理是：射線與物質(zhì)相互作用時，射線的強(qiáng)度隨著透過物質(zhì)的厚度變化而衰減：

式中：
I0──── 入射被測物質(zhì)前的射線強(qiáng)度
I──── 透過被測物質(zhì)后的射線強(qiáng)度
μ──── 被測物質(zhì)的吸收系數(shù)
ρ──── 被測物質(zhì)的密度
t ──── 被測物質(zhì)的厚度
當(dāng)射線源和物質(zhì)（例如鋼材）不變時，射線強(qiáng)度的變化僅與被檢測物質(zhì)的厚度有關(guān)，利用射線強(qiáng)度與吸收物質(zhì)厚度之間的關(guān)系可制成射線測厚儀。
QNT-2型測厚儀射線源為放射性同位素Am241（镅241）低能γ射線源，其光子能量59.5keV，半價層為0.8mm(鋼)，其最大穿透能力對于鋼而言為4mm，適合于薄鋼板的透照檢測。對于強(qiáng)度為30毫居Am源，距放射源30cm處的幅射水平低于0.005msv/h表面照射量，低于國家射線衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，對人體無幅射危害，只要使用得當(dāng)和注意防護(hù)，是一種安全的射線源。Am源的半衰期為433年，射線能量持續(xù)穩(wěn)定，適合于鋼材的連續(xù)檢測。因此，對于薄鋼板的厚度檢測，Am源是一種理想的γ射線源。
Am源裝入鋼制的準(zhǔn)直屏蔽盒，保證γ射線只照射到電離室，而其他方向的射線則被吸收。進(jìn)入電離室的γ射線，其中一部分和電離室的內(nèi)壁以及電離室內(nèi)所充滿的氣體發(fā)生光電效應(yīng)和散射，其次級電子使電離室內(nèi)的氣體產(chǎn)生正負(fù)離子，在電離室外加電場的作用下分別流向負(fù)、正極。正、負(fù)極收集到的電流為10-9Ａ量級，通過靜電計轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴Ｒ妶D１．

1──Am241γ射線源 2──屏蔽準(zhǔn)直器 3──被測鋼板 4──電離室（俗稱探頭）5──靜電計
當(dāng)被測鋼板在射線源與電離室之間通過時，部分γ射線能量被鋼板吸收，使電離室的電流減小，鋼板厚度愈厚則電離電流愈小，靜電計輸出電壓也隨之發(fā)生變化。對于Am源鋼的半價層為0.8mm，也就是鋼板厚度每增加0.8mm，電離電流就減少一半，因此，靜電計的輸出電壓U和鋼板厚度t就存在一種確定關(guān)系，通過測出電離室輸出電壓信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬量／數(shù)字量轉(zhuǎn)換，就能測出鋼板的厚度數(shù)量值根據(jù)以上原理設(shè)計出射線測厚儀。
射線測厚儀具有檢測靈敏度高，測量準(zhǔn)確，響應(yīng)速度快，操作簡單，長期使用，安全可靠等特點(diǎn)，適用于鋼的板材、帶材進(jìn)行非接觸、連續(xù)、快速的檢測，尤其適用于冷軋帶鋼及其他輕、重金屬帶鋼以及玻璃、橡膠等非金屬材料的厚度的測量。
射線測厚儀使用于冷軋帶鋼厚度控制時，通常是將射線測厚儀安裝在軋機(jī)的最后一道軋輥的后面，將射線源和探頭固定在弓型機(jī)架上，弓型機(jī)架可在導(dǎo)車上來回移動。軋制時先將弓型機(jī)架向前推動，將射線源盒和電離室伸入帶鋼區(qū)域，開啟儀表電路，帶鋼在射線源盒與電離室之間快速運(yùn)動，γ射線透過帶鋼，儀表顯示屏即時顯示被檢測帶鋼厚度數(shù)值，通過操作臺及時調(diào)節(jié)軋輥壓下量，即可快速而準(zhǔn)確的控制帶鋼的軋制厚度。軋制結(jié)束后，將弓型機(jī)后推，移開軋制區(qū)域，關(guān)閉儀表電路，在射線源上加防護(hù)罩，以防止射線泄漏，保護(hù)射線源不被損壞。平時要加強(qiáng)射線源的保護(hù)，防止丟失，禁止人們觸摸射線源屏蔽準(zhǔn)直器。
測厚儀每天在使用前要用標(biāo)準(zhǔn)厚度鋼板校驗(yàn)儀器精度。校驗(yàn)時，將標(biāo)準(zhǔn)厚度鋼板放在校正片支架上，經(jīng)過多次調(diào)節(jié),使顯示屏幕上的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)厚度相同，然后鎖定調(diào)節(jié)器。測厚儀在使用時弓型機(jī)架上射線源與探頭的距離應(yīng)保持在70-5mm，否則會因距離變化而影響測厚精度。
由于射線測厚是屬于一種非接觸性檢測，射線源的能量穩(wěn)定時壽命很長，所以儀器的性能是很穩(wěn)定的，只要使用和保護(hù)得當(dāng)，不會輕易損壞。這是射線測厚儀區(qū)別于其他測厚儀的一種顯著優(yōu)點(diǎn)。

QNT-2型射線測厚儀，安裝在JS-400連軋機(jī)組上，對冷軋帶鋼軋制工藝過程的厚度參數(shù)實(shí)行快速、連續(xù)的監(jiān)控。該測厚儀的檢測厚度靈敏度分為0.01mm和0.001mm兩檔，根據(jù)帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量的要求，多使用0.01mm這檔。該測厚儀經(jīng)過三年多的連續(xù)使用，性能穩(wěn)定，未發(fā)生過較大的故障，三年來累計軋制8.5萬噸帶鋼，帶鋼的厚度均能達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。