[发明专利]一种使用γ射线在线测量热轧金属管材壁厚的装置

说明书

技术领域

本发明属于在线测量技术，在线管材厚度的测量，特别涉及一种使用γ射线在线测量热轧金属管材壁厚的装置及方法。

背景技术

在热轧生产线上对轧制中的金属管材进行在线连续的的壁厚测量是金属管材质量保证的重要手段。目前国内金属管材机组均采用人工测量壁厚。人工检测缺点是十分突出的。人工检测劳动强度大，其检测模式属于抽检，检测结果的一致性、准确性不能保证，测量的滞后性也相当明显。目前国外最新技术是采用激光方式应用于管材的壁厚测量，但由于价格昂贵，且还不完善(无法连续在线测量)市场前景并不看好，而应用射线技术进行厚度测量已十分广泛，但主要还是应用于板材带材的厚度测量。射线测量厚度的原理主要是应用了射线在穿透被测物的过程中，一部分射线被被测物吸收，根据射线的衰减规律，被吸收射线的多少与被测物的厚度有关，最后根据射线探测器采集的信号变化得到被测物的厚度变化。但是管材厚度的测量难度要大大超过板材带材的厚度测量，要满足测量精度就必须解决两个关键问题。一个是不同外径的壁厚修正测量，另一个是管材偏心的修正测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种使用γ射线在线测量热轧金属管材壁厚的方法及装置。一种在轧制无缝钢管生产线上利用γ射线进行连续在线高精度测量壁厚的方法和装置。

实现高精度全数字化的γ射线管材测厚仪，实现针对管材的各种修正计算，扩大被测物偏心范围，放宽测量设备的使用条件，实现在热轧金属管材生产线上的连续自动化测量，并可同时输出控制信号用以实现轧机的闭环自动控制。

本发明的技术方案是：

一种使用射线在线测量热轧金属管材壁厚的装置，其特征在于：

有可水平移动的现场测量C型箱，γ射线探测器，CCD摄像头，放射源，含PLC和测量信号转换单元的现场控制箱，工控机主机柜，交换机，数据库服务器，终端机，现场冷却循环水路、气路，红外测温仪，

现场所有测量部件；γ射线探测器、CCD摄像头、放射源、含PLC和测量信号转换单元的现场控制箱均置于C型箱内，该C型箱内设有冷却水循环水箱，C型箱内设置有测温元件，测温元件连接报警装置；放射源和γ射线探测器排列在生产线被测物热轧金属管通过的相对上下位置；

γ射线探测器连接A/D转换器，A/D转换器连接工控机主机，同时工控机主机连接红外测温仪和CCD摄像头；经数据分析处理后得出被测管材的壁厚数据，工控机主机连接数据库服务器；工控机主机连接TCP/IP局域网络，TCP/IP局域网络连接个操作室的终端机。

2、根据权利要求1所述的一种使用γ射线在线测量热轧金属管材壁厚的方法：射线穿透被测物，有部分射线被吸收，未被吸收的部分射到探测器，使其中的气体电离，产生电流；该电流经微电流放大器放大为电压信号，信号进入测量信号转换单元进行A/D转换，采样时间为5ms，转换成的数字信号每20ms向主机发送；

经过探测器输出得到的测量电压信号根据理论推导，与厚度有如下关系：

T＝(1/μ)·Ln(V₀/V)    (1)

式中，T是厚度，μ是材料密度，V₀是零点电压(即无测量物时的电压值)，V是测量电压(即有测量物时的电压值)，Ln代表自然对数；

在实际使用中，为了确保γ射线测厚仪的测量精度，需对式(1)进行吸收修正、密度修正、温度修正和实际标定修正；同时，由于管材与板材几何形状的不同，还要必须进行外径修正、位置偏心修正；则式(1)变为式(2)

T＝{(1/μ)·Ln(V₀/V)+C_U}(1+C_ρ)(1+C_T)(1+C_d)(1+C_w)(1+C_b)    (2)

式中：C_U为吸收曲线线性修正值；C_ρ为密度修正值；C_T为温度修正值，C_d为外径修正值；C_w为位置偏心修正值；C_b为实际标定修正值；

公式中T为射线穿透整个管材界面的壁厚，最终壁厚值应为T_1/2(单壁厚)

T_1/2＝T/2。

所述的一种使用γ射线在线测量热轧金属管材壁厚的方法：使用γ射线在线高精度测量热轧金属管材壁厚的装置，配以高精度CCD摄像头实时采集管材偏心数据以供偏心修正计算。

本发明效果是：