連鑄機(jī)銫源接受器的改造

摘要：針對宣鋼煉鋼廠連鑄機(jī)塞棒自動控制系統(tǒng)中的銫源接受器在生產(chǎn)運(yùn)行中所起的作用，以及存在的薄弱環(huán)節(jié)和出現(xiàn)的問題，采取有效措施，進(jìn)行合理化改造。宣鋼煉鋼廠三臺連鑄機(jī)結(jié)晶器鋼水液面檢測系統(tǒng)采用衡陽鐳目公司銫源塞棒數(shù)字控制系統(tǒng)，取代鋼廠傳統(tǒng)手動澆注，減少了勞動強(qiáng)度，提高了連鑄機(jī)作業(yè)率。銫源接受器是塞棒數(shù)字控制系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，起著重要作用。
關(guān)鍵詞：塞棒自動控制；銫源接受器

Abstract: In view of proclaims the steel steel mill conticaster to fill in the stick automatic control system the cesium source acceptor the role which plays in the production movement, as well as the existence weak link and appears the question, takes the effective action, carries on the rationalization transformation.Proclaims the steel steel mill three conticaster crystallizer molten steel liquid level examination system to use the Hengyang radium item company cesium source to fill the good numerical control system, substitutes for the steel mill tradition manual casting, reduced the labor intensity, enhanced the conticaster work rate.The cesium source acceptor is fills the good numerical control system the key constituent, is playing the vital role.
Keywords: Fills the stick automatic control; Cesium source acceptor

0、引言
宣鋼煉鋼廠現(xiàn)有三臺連鑄機(jī)，分別是4號連鑄機(jī)、5號連鑄機(jī)和6號連鑄機(jī)，連鑄機(jī)能否正常運(yùn)行關(guān)系到鋼材的產(chǎn)量，關(guān)系到煉鋼的發(fā)展。連鑄機(jī)采用塞棒自動控制系統(tǒng)，塞棒自動控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)就是進(jìn)行結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面的數(shù)據(jù)采集，銫源接受器是塞棒控制系統(tǒng)的重要組成部分，銫源接受器的好壞關(guān)系到連鑄機(jī)的作業(yè)率，因此為了提高鋼坯產(chǎn)量，保證鋼坯質(zhì)量，對銫源接受器進(jìn)行改造。

1、銫源接受器在連鑄機(jī)塞棒自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
塞棒自動控制系統(tǒng)原理框圖如下：

連鑄機(jī)塞棒自動控制的重要環(huán)節(jié)就是進(jìn)行結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面的數(shù)據(jù)采集，采集液面的數(shù)據(jù)首先在每流的每個結(jié)晶器內(nèi)一側(cè)各裝有Cs－１３７銫源，對側(cè)裝有銫源接受器。銫源接收器經(jīng)同軸電纜將采集的信號傳送至二次檢測儀表，經(jīng)由檢測儀表放大分析接受器采集到的脈沖數(shù)據(jù)后，該數(shù)據(jù)通過中央處理單元——PLC送給主機(jī)形成脈沖記數(shù)。可見銫源接受器是塞棒控制系統(tǒng)的重要組成部分，銫源接受器的好壞關(guān)系到連鑄機(jī)能否正常生產(chǎn)。
2、銫源接受器的改造
由于現(xiàn)場環(huán)境溫度比較高，震動比較大，灰塵較多，使銫源接受器的光電倍增管以及前放和高壓電路板容易損壞，導(dǎo)致銫源接受器不能采集數(shù)據(jù)。之前損壞之后銫源接受器必須返廠家修理更換，返廠家修理更換不僅時間比較長，容易耽誤生產(chǎn)，而且費(fèi)用比較高，備件成本大大增加。為了節(jié)約成本，班組成員依據(jù)手上僅有的資料，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及原理進(jìn)行了精心的分析后，并在實驗認(rèn)證后，采取自己修理銫源接收器。
銫源接收器在數(shù)據(jù)采集時起著不可缺少的作用，在塞棒自動控制系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。銫源接受器由晶體、光電倍增管、前放和高壓電路板組成。銫137放射源發(fā)出的射線打在晶體上，晶體就產(chǎn)生熒光，這些熒光又打在光電倍增管的光陰極上，光陰極發(fā)出電子并放大即光電倍增管把這種熒光轉(zhuǎn)化為電脈沖。脈沖經(jīng)過前放放大后送入二次儀表。高壓電路板產(chǎn)生直流高壓，給光電倍增管提供工作電壓。
2.1光電倍增管的改造
光電倍增管是靈敏度極高，響應(yīng)速度極快的光探測器。光電倍增管是一種電子管，感光的材料主要是金屬銫的氧化物，其中并摻雜了其他一些活性金屬的氧化物進(jìn)行改性，以提高靈敏度和修正光譜曲線，用這材料制成的光電陰極射線管，在光線的照射下能夠發(fā)射電子，稱之為光電子，它經(jīng)柵極加速放大后去沖擊陽極，最終形成了電流。圖1為端窗型光電倍增管：

光電倍增管是一種真空器件。它由光電發(fā)射陰極（光陰極）和聚焦電極、電子倍增極及電子收集極（陽極）等組成。當(dāng)光照射到光陰極時，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場進(jìn)入倍增系統(tǒng)，并通過進(jìn)一步的二次發(fā)射得到的倍增放大。然后把放大后的電子用陽極收集作為信號輸出。典型的光電倍增管按入射光接收方式可分為端窗式和側(cè)窗式兩種類型。圖2所示為端窗型光電倍增管的剖面結(jié)構(gòu)圖。其主要工作過程如下：

經(jīng)分析檢查發(fā)現(xiàn)銫源接受器里的光電倍增管所用為GDB-443型光電倍增管，它采用端窗式半透明銻鉀銫光電陰極，光譜響應(yīng)范圍為300——670nm,峰值波長為400nm。陰極有效面直徑為23nm,它具有11級盒式倍增系統(tǒng)。一旦光電倍增管損壞，導(dǎo)致光譜響應(yīng)達(dá)不到所需范圍，電流放大不能達(dá)到所需放大倍數(shù)，陰極光照靈敏度、陽極光照靈敏度和暗電流不能達(dá)到所要求的值。換上同樣型號的光電倍增管，并為光電倍增管增加防水、防震措施。用帶膠的塑料帶纏繞光電倍增管，這樣可以防止光電倍增管進(jìn)水，防止震動使光電倍增管破碎。在晶體和光電倍增管之間加硅脂，防止晶體和光電倍增管接觸不良。
改造后的光電倍增管，能夠準(zhǔn)確地把極微弱的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺构怆姳对龉艿闹饕獏?shù)達(dá)到所需值。
2.2前放和高壓電路板的改造
脈沖經(jīng)過前放放大后送入二次儀表。高壓電路板產(chǎn)生直流高壓，給光電倍增管提供工作電壓。前放和高壓電路板在銫源接受器中起著關(guān)鍵作用。由于現(xiàn)場灰塵較多，容易導(dǎo)致電路板短路，以及在運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生高電壓大電流，燒壞電阻、電容，擊穿三極管。檢查電路板，用萬用表測量電阻、電容、三極管的好壞，換上同樣型號的元器件，再次用萬用表測量電路板。確認(rèn)無誤后安裝。
3、技術(shù)關(guān)鍵
3.1光譜響應(yīng)
光電倍增管由陰極收入射光子的能量并將其轉(zhuǎn)換為光子，其轉(zhuǎn)換效率（陰極靈敏度）隨入射光的波長而變。這種光陰極靈敏度與入射光波長之間的關(guān)系叫做光譜響應(yīng)特性。圖3為光譜響應(yīng)曲線：

3.2電流放大（增益）
光陰極發(fā)射出來的光電子被電場加速后撞擊到第一倍增極上將產(chǎn)生二次電子發(fā)射，以便產(chǎn)生多于光電子數(shù)目的電子流，這些二次發(fā)射的電子流又被加速撞擊到下一個倍增極，以產(chǎn)生又一次的二次電子發(fā)射，連續(xù)地重復(fù)這一過程，直到最末倍增極的二次電子發(fā)射被陽極收集，這樣就達(dá)到了電流放大的目的。這時光電倍增管陰極產(chǎn)生的很小的光電子電流即被放大成較大的陽極輸出電流。
3.3陽極暗電流
光電倍增管在完全黑暗的環(huán)境下仍有微小的電流輸出。這個微小的電流叫做陽極暗電流。它是決定光電倍增管對微弱光信號的檢出能力的重要因素之一。
3.4光照靈敏度
陰極光照靈敏度，是指使用鎢燈產(chǎn)生的2856K色溫光測試的每單位通量入射光產(chǎn)生的陰極光電子電流。陽極光照靈敏度是每單位陰極上的入射光能量產(chǎn)生的陽極輸出電流（即經(jīng)過二次發(fā)射極倍增的輸出電流）。
一旦光電倍增管被損壞，光陰極發(fā)射出來的光電子電流不能被放大成較大的陽極電流，微弱的光信號不能被檢測到。改造后，減小了震動，保證了光電倍增管的電流放大、陽極暗電流和光照靈敏度達(dá)到所需值，保證了光電倍增管把打在晶體上產(chǎn)生的熒光轉(zhuǎn)化為電脈沖，保證了液面的數(shù)據(jù)采集，保證了塞棒自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行。保證了連鑄機(jī)的正常生產(chǎn)。
4、結(jié)論
經(jīng)過兩年多的運(yùn)行，銫源接受器穩(wěn)定運(yùn)行，提高了連鑄機(jī)的作業(yè)率，提高了產(chǎn)量。
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