连铸机铯源接受器的改造

摘要：针对宣钢炼钢厂连铸机塞棒自动控制系统中的铯源接受器在生产运行中所起的作用，以及存在的薄弱环节和出现的问题，采取有效措施，进行合理化改造。宣钢炼钢厂三台连铸机结晶器钢水液面检测系统采用衡阳镭目公司铯源塞棒数字控制系统，取代钢厂传统手动浇注，减少了劳动强度，提高了连铸机作业率。铯源接受器是塞棒数字控制系统的关键组成部分，起着重要作用。
关键词：塞棒自动控制；铯源接受器

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
宣钢炼钢厂现有三台连铸机，分别是4号连铸机、5号连铸机和6号连铸机，连铸机能否正常运行关系到钢材的产量，关系到炼钢的发展。连铸机采用塞棒自动控制系统，塞棒自动控制系统的重要环节就是进行结晶器内钢水液面的数据采集，铯源接受器是塞棒控制系统的重要组成部分，铯源接受器的好坏关系到连铸机的作业率，因此为了提高钢坯产量，保证钢坯质量，对铯源接受器进行改造。

1、铯源接受器在连铸机塞棒自动控制系统中的应用
塞棒自动控制系统原理框图如下：

连铸机塞棒自动控制的重要环节就是进行结晶器内钢水液面的数据采集，采集液面的数据首先在每流的每个结晶器内一侧各装有Cs－１３７铯源，对侧装有铯源接受器。铯源接收器经同轴电缆将采集的信号传送至二次检测仪表，经由检测仪表放大分析接受器采集到的脉冲数据后，该数据通过中央处理单元——PLC送给主机形成脉冲记数。可见铯源接受器是塞棒控制系统的重要组成部分，铯源接受器的好坏关系到连铸机能否正常生产。
2、铯源接受器的改造
由于现场环境温度比较高，震动比较大，灰尘较多，使铯源接受器的光电倍增管以及前放和高压电路板容易损坏，导致铯源接受器不能采集数据。之前损坏之后铯源接受器必须返厂家修理更换，返厂家修理更换不仅时间比较长，容易耽误生产，而且费用比较高，备件成本大大增加。为了节约成本，班组成员依据手上仅有的资料，对其内部结构以及原理进行了精心的分析后，并在实验认证后，采取自己修理铯源接收器。
铯源接收器在数据采集时起着不可缺少的作用，在塞棒自动控制系统中起着举足轻重的作用。铯源接受器由晶体、光电倍增管、前放和高压电路板组成。铯137放射源发出的射线打在晶体上，晶体就产生荧光，这些荧光又打在光电倍增管的光阴极上，光阴极发出电子并放大即光电倍增管把这种荧光转化为电脉冲。脉冲经过前放放大后送入二次仪表。高压电路板产生直流高压，给光电倍增管提供工作电压。
2.1光电倍增管的改造
光电倍增管是灵敏度极高，响应速度极快的光探测器。光电倍增管是一种电子管，感光的材料主要是金属铯的氧化物，其中并掺杂了其他一些活性金属的氧化物进行改性，以提高灵敏度和修正光谱曲线，用这材料制成的光电阴极射线管，在光线的照射下能够发射电子，称之为光电子，它经栅极加速放大后去冲击阳极，最终形成了电流。图1为端窗型光电倍增管：

光电倍增管是一种真空器件。它由光电发射阴极（光阴极）和聚焦电极、电子倍增极及电子收集极（阳极）等组成。当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，并通过进一步的二次发射得到的倍增放大。然后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出。典型的光电倍增管按入射光接收方式可分为端窗式和侧窗式两种类型。图2所示为端窗型光电倍增管的剖面结构图。其主要工作过程如下：

经分析检查发现铯源接受器里的光电倍增管所用为GDB-443型光电倍增管，它采用端窗式半透明锑钾铯光电阴极，光谱响应范围为300——670nm,峰值波长为400nm。阴极有效面直径为23nm,它具有11级盒式倍增系统。一旦光电倍增管损坏，导致光谱响应达不到所需范围，电流放大不能达到所需放大倍数，阴极光照灵敏度、阳极光照灵敏度和暗电流不能达到所要求的值。换上同样型号的光电倍增管，并为光电倍增管增加防水、防震措施。用带胶的塑料带缠绕光电倍增管，这样可以防止光电倍增管进水，防止震动使光电倍增管破碎。在晶体和光电倍增管之间加硅脂，防止晶体和光电倍增管接触不良。
改造后的光电倍增管，能够准确地把极微弱的光信号转变为电信号，使光电倍增管的主要参数达到所需值。
2.2前放和高压电路板的改造
脉冲经过前放放大后送入二次仪表。高压电路板产生直流高压，给光电倍增管提供工作电压。前放和高压电路板在铯源接受器中起着关键作用。由于现场灰尘较多，容易导致电路板短路，以及在运行过程中可能产生高电压大电流，烧坏电阻、电容，击穿三极管。检查电路板，用万用表测量电阻、电容、三极管的好坏，换上同样型号的元器件，再次用万用表测量电路板。确认无误后安装。
3、技术关键
3.1光谱响应
光电倍增管由阴极收入射光子的能量并将其转换为光子，其转换效率（阴极灵敏度）随入射光的波长而变。这种光阴极灵敏度与入射光波长之间的关系叫做光谱响应特性。图3为光谱响应曲线：

3.2电流放大（增益）
光阴极发射出来的光电子被电场加速后撞击到第一倍增极上将产生二次电子发射，以便产生多于光电子数目的电子流，这些二次发射的电子流又被加速撞击到下一个倍增极，以产生又一次的二次电子发射，连续地重复这一过程，直到最末倍增极的二次电子发射被阳极收集，这样就达到了电流放大的目的。这时光电倍增管阴极产生的很小的光电子电流即被放大成较大的阳极输出电流。
3.3阳极暗电流
光电倍增管在完全黑暗的环境下仍有微小的电流输出。这个微小的电流叫做阳极暗电流。它是决定光电倍增管对微弱光信号的检出能力的重要因素之一。
3.4光照灵敏度
阴极光照灵敏度，是指使用钨灯产生的2856K色温光测试的每单位通量入射光产生的阴极光电子电流。阳极光照灵敏度是每单位阴极上的入射光能量产生的阳极输出电流（即经过二次发射极倍增的输出电流）。
一旦光电倍增管被损坏，光阴极发射出来的光电子电流不能被放大成较大的阳极电流，微弱的光信号不能被检测到。改造后，减小了震动，保证了光电倍增管的电流放大、阳极暗电流和光照灵敏度达到所需值，保证了光电倍增管把打在晶体上产生的荧光转化为电脉冲，保证了液面的数据采集，保证了塞棒自动控制系统的运行。保证了连铸机的正常生产。
4、结论
经过两年多的运行，铯源接受器稳定运行，提高了连铸机的作业率，提高了产量。
参考文献
[1]李发海、王岩编著，电机与拖动基础，清华大学出版社
[2]沈安俊主编，自动控制与调节原理，机械工业出版社