MTG在铜板带上的使用前景

陶其乐

(江西铜业集团公司铜板带有限公司,江西南昌 330096)

MTG在铜板带上的使用前景

陶其乐

(江西铜业集团公司铜板带有限公司,江西南昌 330096)

脉冲涡流技术厚度测量是一项全新的厚度测量技术。这项技术广泛应用于冶金工业加工板材的外形尺寸测量、材料性能测量、材料测量以及探伤等领域。

磁场;MTG;厚度测量;精度

1 前言

铜在国民经济中占有重要地位,消费量在有色金属中居第二位仅次于铝。铜工业是我国有色金属工业的支柱产业。我国对于现阶段铜工业更是提出了优先增加高技术含量的铜加工产品的指导方针。铜板带作为铜加工皇冠上的明珠,必然成为高技术含量铜加工行业的排头兵。高精度铜板带生产具有多品种多合金,工序复杂,成品率低,高附加值等特点。厚度控制是生产高精度铜板带几个关键控制要素之一,厚度控制准确性的前提是必须要先对带材厚度进行精准的测量。而ABB MTG在高精度铜板带厚度测量上具有无可比拟的优势[1]。

2 测厚仪的种类、优缺点比较

传统的铜轧制厚度测量仪可分为常用测量技术仪器和非常用测量技术仪器。常用的测厚仪有: (1)X射线厚度测量仪(2)同位素厚度测量仪(3)机械接触式厚度测量仪;非常用的测厚仪有:(1)激光投射厚度测量仪 (2)高频涡流技术厚度测量仪 (3)电容电感式厚度测量仪。通过实际的比较从表 1可很清楚的看到,无论从测量真实厚度,材料独立,环境等来评价。ABB MTG比以往传统的常用测厚议优势是显而易见的。

表 1 测量技术比较

3 MTG的特点与不足

3.1 领先的技术

MTG全称脉冲涡流带材厚度测量仪,它利用脉冲涡流技术将恒定电流供电并突然断电,产生的磁场可以通过空气传递信息。测厚仪本身是一个坚固的铝青铜 C形架,是内部含测量线圈和电子线路的箱体,并安装在可垂直移动框架上。根据MTG工作原理,它的测量过程可以分为穿透,距离测量,电导率测量,厚度测量这四个阶段。[3]

穿透阶段仪器内部的激磁线圈会产生一个磁场,让其完全渗透整个带材,C形架内包括间隙空气区域都充满磁场能量。

图1 MTG穿透模拟图

距离测量阶段开始起于激磁电源关闭之后,空气间隙内存储的磁场能量进行快速响应,所测的空气间隙磁场能量通过模拟计算得到线圈和带材间的距离。脉冲时间 t1一般小于 0.5μs。

图2 MTG距离测量模拟图和能量图

当气隙信号减少后,带材表面存储的磁场能量响应即开始电导率测量。电导率测量反馈值与带材磁场能量的泄漏速度有关。

图3 MTG电导率测量模拟图和能量图

厚度测量开始于整个带材产生响应,气隙信号减少后(厚度测量阶段包括电导率测量阶段)。带材内存储的全部磁场能量决定了带材的反馈测量,测量持续到 t3。测量值与带材相对的电导率不会影响整个带材响应标准。而 t3后的尾部可用电导率部分测量。

图4 MTG厚度测量模拟图和能量图

3.2 不受外界环境影响

MTG正是利用磁场能够穿透除金属之外的任何物质这一特点,忽略了蒸汽、油、水、粉尘等外界环境对测量精度的影响,相对于传统的非触式测厚议(X射线,激光等其他光学手段),MTG在工作环境上没有要求,性能上更胜一筹,这种脉冲涡流技术能传透缝隙里的任何东西而不受影响。

3.3 不受材料约束

MTG使用前要通过 7块标定板测定数据,然后即可测量所有的有色金属,它测量原理就是利用激磁电源产生一个磁场,让带材表面存储的磁场能量,快速响应反馈信息,通过与 7块标定板反馈数据进行对比,计算出带材厚度。如果长时间使用后超过了精度误差范围,也只需要再次通过对应的 7块标定板参数进行调整。而这种方式厚度的测量是完全独立于被测材料的,是不受到被测材料影响的;它不需要对测厚仪内部做任何参数重新设置或输入任何信息。关于使用上MTG就像机械式接触测厚仪一样方式工作,只需把带材放到缝隙中就测量。所以不管是合金元素、带材温度或工作条件。MTG总能测到最正确的厚度。

3.4 测量精度高

MTG可以说是能够完全控制测量和测量区域。从理论到实际的验证得知,无论是选取不同复合物还是调节温度变化,这些都不会影响厚度的测量。进一步说在测量区域所采用的磁场除金属带材之外不受任何东西影响。系统中没有任何东西会“衰老”;系统中的磁场由线圈产生并测量,在运行时间内不会变化。其它任何影响测量的因素包括带材位置、带材斜度、线圈与线圈之间的距离和温度等都能被连续的测量和控制。所有这些给出一个连续的测量,使得系统在轧机条件下的测量精度与在一个洁净,可控的实验室条件下的测量精度一样。与其它测量技术不同,MTG能够排除所有轧机上可变的因素影响,得到一个实际确切的测量精度,即使小于1μm的厚度变化也能清楚地分辨出来。

3.5 无伤害低维护

MTG所产生的磁场非常微弱,工作能量极低,实际测量区域的能量大约是计算机液晶显示屏前能量的 1%,对人完全无害。测厚仪正常操作下能至少保证10年的工作寿命,而它的配件只需要MTG防护板,2根专用电缆和一些位置传感器。这相比使用探头式测厚仪;X射线测厚仪等所需要的备件如高精度探头,X射线管等要更经济。而MTG更换保护板年停机时间更是只需要 2h,大大保证了生产能力。

3.6 MTG的不足

MTG与现有的厚度测量仪相比,优势明显,但MTG也有它的不足之处。C框架的设计就决定了,它很难对通过其带材的中心区域进行测量;框架口处的测量也因为磁场能量的流失导致测量不精准。

4 结语

当前世界铜板带行业的总需求量处于稳定增加,而我国年净进口量达到 20万 t左右,说明高端产品的缺口依然很大。生产高精度铜板带要一流的设备做基础。MTG已经在芬兰诺尔达,台湾新泰升上使用,取得了很好的效果;而最能代表国内铜板带生产水平的洛阳铜业,在 2006也已经开始使用了MTG,可以说在国内铜板带加工厚度控制上已经又迈出了重要的一步。相信在不久的将来MTG必然会在铜板带行业中得到广泛的应用。

REFERENCES

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

[2] 李宏磊,娄花芬,马可定,等.铜加工生产技术问答[K].北京:冶金工业出版社,2008:254-255.

[3] 兰利亚,秦光文.高精铜板带的质量控制[C].中国铜加工技术与应用论文集,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

陶其乐(1984-),男,江西九江人,本科,主要从事铜板带加工设备的点检,维护工作。E-mail:latntql@sohu.com