求射线测厚技术在冷轧带钢生产中的应用射线测厚技术在冷轧带钢生

放射性同位素Am241（镅241）是一种低能γ射线源，用它制成的QNT-2型直读式γ射线测厚仪，具有检测灵敏度高，测量准确，安全可靠等特点，适合于薄钢板非接触、连续、快速的厚度测量。本文概述了射线测厚仪在冷轧带钢厚度测量中的应用情况。
主题词：γ射线 冷轧带钢 厚度测量
厚度为2.5～0.6mm的冷轧薄带钢，是高频焊接钢管和金属制品的重要原材料。冷轧带钢的轧制是将未经加热的钢坯带送进连续轧机直接轧制而成 ，轧制速度高达4.5m/s。带钢产品质量标准要求厚度公差控制在±0.02mm，我厂使用清华大学核能技术研究院研制的QNT-2型直读式γ射线测厚仪，对带钢轧制工艺过程中的厚度参数进行快速和连续的监控，取得了良好的效果。
射线测厚的原理是：射线与物质相互作用时，射线的强度随着透过物质的厚度变化而衰减：

式中：
I0──── 入射被测物质前的射线强度
I──── 透过被测物质后的射线强度
μ──── 被测物质的吸收系数
ρ──── 被测物质的密度
t ──── 被测物质的厚度
当射线源和物质（例如钢材）不变时，射线强度的变化仅与被检测物质的厚度有关，利用射线强度与吸收物质厚度之间的关系可制成射线测厚仪。
QNT-2型测厚仪射线源为放射性同位素Am241（镅241）低能γ射线源，其光子能量59.5keV，半价层为0.8mm(钢)，其最大穿透能力对于钢而言为4mm，适合于薄钢板的透照检测。对于强度为30毫居Am源，距放射源30cm处的幅射水平低于0.005msv/h表面照射量，低于国家射线卫生防护标准，对人体无幅射危害，只要使用得当和注意防护，是一种安全的射线源。Am源的半衰期为433年，射线能量持续稳定，适合于钢材的连续检测。因此，对于薄钢板的厚度检测，Am源是一种理想的γ射线源。
Am源装入钢制的准直屏蔽盒，保证γ射线只照射到电离室，而其他方向的射线则被吸收。进入电离室的γ射线，其中一部分和电离室的内壁以及电离室内所充满的气体发生光电效应和散射，其次级电子使电离室内的气体产生正负离子，在电离室外加电场的作用下分别流向负、正极。正、负极收集到的电流为10-9Ａ量级，通过静电计转变为电压信号。见图１．

1──Am241γ射线源 2──屏蔽准直器 3──被测钢板 4──电离室（俗称探头）5──静电计
当被测钢板在射线源与电离室之间通过时，部分γ射线能量被钢板吸收，使电离室的电流减小，钢板厚度愈厚则电离电流愈小，静电计输出电压也随之发生变化。对于Am源钢的半价层为0.8mm，也就是钢板厚度每增加0.8mm，电离电流就减少一半，因此，静电计的输出电压U和钢板厚度t就存在一种确定关系，通过测出电离室输出电压信号，再经A/D转换器进行模拟量／数字量转换，就能测出钢板的厚度数量值根据以上原理设计出射线测厚仪。
射线测厚仪具有检测灵敏度高，测量准确，响应速度快，操作简单，长期使用，安全可靠等特点，适用于钢的板材、带材进行非接触、连续、快速的检测，尤其适用于冷轧带钢及其他轻、重金属带钢以及玻璃、橡胶等非金属材料的厚度的测量。
射线测厚仪使用于冷轧带钢厚度控制时，通常是将射线测厚仪安装在轧机的最后一道轧辊的后面，将射线源和探头固定在弓型机架上，弓型机架可在导车上来回移动。轧制时先将弓型机架向前推动，将射线源盒和电离室伸入带钢区域，开启仪表电路，带钢在射线源盒与电离室之间快速运动，γ射线透过带钢，仪表显示屏即时显示被检测带钢厚度数值，通过操作台及时调节轧辊压下量，即可快速而准确的控制带钢的轧制厚度。轧制结束后，将弓型机后推，移开轧制区域，关闭仪表电路，在射线源上加防护罩，以防止射线泄漏，保护射线源不被损坏。平时要加强射线源的保护，防止丢失，禁止人们触摸射线源屏蔽准直器。
测厚仪每天在使用前要用标准厚度钢板校验仪器精度。校验时，将标准厚度钢板放在校正片支架上，经过多次调节,使显示屏幕上的数据与标准厚度相同，然后锁定调节器。测厚仪在使用时弓型机架上射线源与探头的距离应保持在70-5mm，否则会因距离变化而影响测厚精度。
由于射线测厚是属于一种非接触性检测，射线源的能量稳定时寿命很长，所以仪器的性能是很稳定的，只要使用和保护得当，不会轻易损坏。这是射线测厚仪区别于其他测厚仪的一种显著优点。

QNT-2型射线测厚仪，安装在JS-400连轧机组上，对冷轧带钢轧制工艺过程的厚度参数实行快速、连续的监控。该测厚仪的检测厚度灵敏度分为0.01mm和0.001mm两档，根据带钢产品质量的要求，多使用0.01mm这档。该测厚仪经过三年多的连续使用，性能稳定，未发生过较大的故障，三年来累计轧制8.5万吨带钢，带钢的厚度均能达到质量标准规定的要求。