MTG在銅板帶上的使用前景

陶其樂

(江西銅業集團公司銅板帶有限公司,江西南昌 330096)

MTG在銅板帶上的使用前景

陶其樂

(江西銅業集團公司銅板帶有限公司,江西南昌 330096)

脈沖渦流技術厚度測量是一項全新的厚度測量技術。這項技術廣泛應用于冶金工業加工板材的外形尺寸測量、材料性能測量、材料測量以及探傷等領域。

磁場;MTG;厚度測量;精度

1 前言

銅在國民經濟中占有重要地位,消費量在有色金屬中居第二位僅次于鋁。銅工業是我國有色金屬工業的支柱產業。我國對于現階段銅工業更是提出了優先增加高技術含量的銅加工產品的指導方針。銅板帶作為銅加工皇冠上的明珠,必然成為高技術含量銅加工行業的排頭兵。高精度銅板帶生產具有多品種多合金,工序復雜,成品率低,高附加值等特點。厚度控制是生產高精度銅板帶幾個關鍵控制要素之一,厚度控制準確性的前提是必須要先對帶材厚度進行精準的測量。而ABB MTG在高精度銅板帶厚度測量上具有無可比擬的優勢[1]。

2 測厚儀的種類、優缺點比較

傳統的銅軋制厚度測量儀可分為常用測量技術儀器和非常用測量技術儀器。常用的測厚儀有: (1)X射線厚度測量儀(2)同位素厚度測量儀(3)機械接觸式厚度測量儀;非常用的測厚儀有:(1)激光投射厚度測量儀 (2)高頻渦流技術厚度測量儀 (3)電容電感式厚度測量儀。通過實際的比較從表 1可很清楚的看到,無論從測量真實厚度,材料獨立,環境等來評價。ABB MTG比以往傳統的常用測厚議優勢是顯而易見的。

表 1 測量技術比較

3 MTG的特點與不足

3.1 領先的技術

MTG全稱脈沖渦流帶材厚度測量儀,它利用脈沖渦流技術將恒定電流供電并突然斷電,產生的磁場可以通過空氣傳遞信息。測厚儀本身是一個堅固的鋁青銅 C形架,是內部含測量線圈和電子線路的箱體,并安裝在可垂直移動框架上。根據MTG工作原理,它的測量過程可以分為穿透,距離測量,電導率測量,厚度測量這四個階段。[3]

穿透階段儀器內部的激磁線圈會產生一個磁場,讓其完全滲透整個帶材,C形架內包括間隙空氣區域都充滿磁場能量。

圖1 MTG穿透模擬圖

距離測量階段開始起于激磁電源關閉之后,空氣間隙內存儲的磁場能量進行快速響應,所測的空氣間隙磁場能量通過模擬計算得到線圈和帶材間的距離。脈沖時間 t1一般小于 0.5μs。

圖2 MTG距離測量模擬圖和能量圖

當氣隙信號減少后,帶材表面存儲的磁場能量響應即開始電導率測量。電導率測量反饋值與帶材磁場能量的泄漏速度有關。

圖3 MTG電導率測量模擬圖和能量圖

厚度測量開始于整個帶材產生響應,氣隙信號減少后(厚度測量階段包括電導率測量階段)。帶材內存儲的全部磁場能量決定了帶材的反饋測量,測量持續到 t3。測量值與帶材相對的電導率不會影響整個帶材響應標準。而 t3后的尾部可用電導率部分測量。

圖4 MTG厚度測量模擬圖和能量圖

3.2 不受外界環境影響

MTG正是利用磁場能夠穿透除金屬之外的任何物質這一特點,忽略了蒸汽、油、水、粉塵等外界環境對測量精度的影響,相對于傳統的非觸式測厚議(X射線,激光等其他光學手段),MTG在工作環境上沒有要求,性能上更勝一籌,這種脈沖渦流技術能傳透縫隙里的任何東西而不受影響。

3.3 不受材料約束

MTG使用前要通過 7塊標定板測定數據,然后即可測量所有的有色金屬,它測量原理就是利用激磁電源產生一個磁場,讓帶材表面存儲的磁場能量,快速響應反饋信息,通過與 7塊標定板反饋數據進行對比,計算出帶材厚度。如果長時間使用后超過了精度誤差范圍,也只需要再次通過對應的 7塊標定板參數進行調整。而這種方式厚度的測量是完全獨立于被測材料的,是不受到被測材料影響的;它不需要對測厚儀內部做任何參數重新設置或輸入任何信息。關于使用上MTG就像機械式接觸測厚儀一樣方式工作,只需把帶材放到縫隙中就測量。所以不管是合金元素、帶材溫度或工作條件。MTG總能測到最正確的厚度。

3.4 測量精度高

MTG可以說是能夠完全控制測量和測量區域。從理論到實際的驗證得知,無論是選取不同復合物還是調節溫度變化,這些都不會影響厚度的測量。進一步說在測量區域所采用的磁場除金屬帶材之外不受任何東西影響。系統中沒有任何東西會“衰老”;系統中的磁場由線圈產生并測量,在運行時間內不會變化。其它任何影響測量的因素包括帶材位置、帶材斜度、線圈與線圈之間的距離和溫度等都能被連續的測量和控制。所有這些給出一個連續的測量,使得系統在軋機條件下的測量精度與在一個潔凈,可控的實驗室條件下的測量精度一樣。與其它測量技術不同,MTG能夠排除所有軋機上可變的因素影響,得到一個實際確切的測量精度,即使小于1μm的厚度變化也能清楚地分辨出來。

3.5 無傷害低維護

MTG所產生的磁場非常微弱,工作能量極低,實際測量區域的能量大約是計算機液晶顯示屏前能量的 1%,對人完全無害。測厚儀正常操作下能至少保證10年的工作壽命,而它的配件只需要MTG防護板,2根專用電纜和一些位置傳感器。這相比使用探頭式測厚儀;X射線測厚儀等所需要的備件如高精度探頭,X射線管等要更經濟。而MTG更換保護板年停機時間更是只需要 2h,大大保證了生產能力。

3.6 MTG的不足

MTG與現有的厚度測量儀相比,優勢明顯,但MTG也有它的不足之處。C框架的設計就決定了,它很難對通過其帶材的中心區域進行測量;框架口處的測量也因為磁場能量的流失導致測量不精準。

4 結語

當前世界銅板帶行業的總需求量處于穩定增加,而我國年凈進口量達到 20萬 t左右,說明高端產品的缺口依然很大。生產高精度銅板帶要一流的設備做基礎。MTG已經在芬蘭諾爾達,臺灣新泰升上使用,取得了很好的效果;而最能代表國內銅板帶生產水平的洛陽銅業,在 2006也已經開始使用了MTG,可以說在國內銅板帶加工厚度控制上已經又邁出了重要的一步。相信在不久的將來MTG必然會在銅板帶行業中得到廣泛的應用。

REFERENCES

[1] Sten Linder,Paper for I WCC Technical Seminar in Tokyo[C].2005.

[2] 李宏磊,婁花芬,馬可定,等.銅加工生產技術問答[K].北京:冶金工業出版社,2008:254-255.

[3] 蘭利亞,秦光文.高精銅板帶的質量控制[C].中國銅加工技術與應用論文集,2008.

Prospect ofM TG in Copper Strip Industry

TAO Qi-le
(Copper Strip Co.Ltd of JCCL,Nanchang,Jiangxi,330096)

The pulse eddy current is a brand-new thickness measurement technology.It is broadly applied to the metallurgical industry to measure the external dimension,physical performance,surface defect,etc.

Magnetic field;MTG;Thicknessmeasure;Precision

book=61,ebook=65

TG81

B

1009-3842(2010)02-0061-02

2010-02-04

陶其樂(1984-),男,江西九江人,本科,主要從事銅板帶加工設備的點檢,維護工作。E-mail:latntql@sohu.com