在鋁箔單機(jī)架雙卷取熱軋機(jī)中，乳液噴淋系統(tǒng)是非常重要的，除了影響軋制帶材的板形外，還影響了帶材的表面質(zhì)量。鋁熱軋是軋件與軋輥處于高溫、高壓以及高摩擦條件下的軋制過(guò)程，通常采用乳化液進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。乳液對(duì)工作輥、支承輥、輥逢處的噴射連續(xù)性、均勻性和可控制性是至關(guān)重要的，它直接影響軋輥粘鋁狀態(tài)、咬入狀態(tài)以及鋁帶材表面質(zhì)量等。某單機(jī)架雙卷取熱軋機(jī)的乳液噴射系統(tǒng)示意圖如下：

乳液箱分為污油箱、中間箱、凈油箱，其中污油箱容積為20 m3 ，中間箱容積為65 m3 ，凈油箱容量80m3 。中間箱容積設(shè)計(jì)的比較大，在清洗污油箱或者凈油箱時(shí)，能起到乳液中轉(zhuǎn)作用。三個(gè)箱子均為連體結(jié)構(gòu)，在污油箱上設(shè)置一對(duì)上下互錯(cuò)的擋板，使乳液從中上層流過(guò)，這樣即能攔住污油箱上的漂浮臟污，又能讓固體重顆粒沉淀下去；中間箱與凈油箱之間設(shè)置一個(gè)高檔板，以便凈油箱液位超高時(shí)，乳液能回流到中間箱，而不至于溢出箱體。乳液泵設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使過(guò)濾泵的總流量＞凈油泵的總流量，否則有可能造成軋制過(guò)程中臟油液位不斷上升超過(guò)隔板，倒灌進(jìn)入凈油箱，從而被凈油泵抽上軋機(jī)，影響板帶材產(chǎn)品質(zhì)量。

1 乳液噴射流量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)于單機(jī)架雙卷取熱軋機(jī)，由于粗精軋合二為一，軋輥熱凸度控制尤為重要。若流量設(shè)計(jì)的不夠大，那么總的冷卻能力勢(shì)必減弱，軋制時(shí)需要在更高的軋輥溫度下才能建立熱平衡，而開(kāi)軋前軋輥經(jīng)過(guò)預(yù)熱后其溫度也不是很高（一般在50℃左右），需要軋很多塊料才能達(dá)到高溫下的熱平衡，熱平衡建立的時(shí)間慢，意味著前面有很多塊料板形都不穩(wěn)定，給產(chǎn)品板形質(zhì)量控制造成了很大麻煩。

通常而言，單機(jī)架雙卷取熱軋機(jī)的最大乳液噴射量為主電機(jī)功率的2.5-3.5倍，這是指乳液不間斷全噴狀態(tài)下的最大噴射量。例如：主電機(jī)總功率為1800×2 KW，那么乳液最大流量可以設(shè)計(jì)為9000-12600 L/min，配套的過(guò)濾能力可設(shè)計(jì)為20000L/min，過(guò)濾能力要遠(yuǎn)大于其乳液噴射能力。

此外，在乳液總管和支管上應(yīng)安裝流量計(jì)，這對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題分析非常有幫助。在總管道上安裝流量計(jì)能實(shí)時(shí)讀取上機(jī)乳液總流量，在支管上安裝流量計(jì)能實(shí)時(shí)讀取乳液流量的分配情況。例如：當(dāng)上下工作輥輥溫出現(xiàn)較大差異時(shí)，就可以查看對(duì)應(yīng)的上下乳液支管流量是否有顯著差異，然后調(diào)節(jié)相應(yīng)支管的乳液流量，借以減小上下輥溫差。

2 乳液噴射壓力優(yōu)化設(shè)計(jì)

乳液經(jīng)由凈油泵提升至軋機(jī)，并不是澆到輥?zhàn)由暇托辛耍枰欢ǖ膲毫ι湎蜍堓伇砻?。?duì)于軋件的冷卻，也不是乳液澆到軋件表面就能很好的冷卻軋件。當(dāng)乳液與高溫物體接觸時(shí)，乳液中的水瞬間氣化，能在高溫物體表面形成一層薄的氣墊，這個(gè)氣墊會(huì)阻礙熱傳輸。提高乳液噴射壓力，氣墊層會(huì)減薄甚至消失，熱傳輸速率得以改善。

通常而言，單機(jī)架雙卷取熱軋機(jī)的乳液噴射壓力一般在4-6bar，過(guò)大的噴射壓力會(huì)導(dǎo)致乳液四處飛濺，干擾測(cè)厚儀工作，也不利于軋件表面乳液吹掃干凈。

在實(shí)際生產(chǎn)中，乳液壓力需根據(jù)軋制情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的手段比較多，如：凈油泵投入的數(shù)量、溢流閥的開(kāi)口度、凈油泵吸油口的管道閥門開(kāi)啟程度、凈油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高低。其中最好的方法是調(diào)節(jié)凈油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，給電機(jī)加裝變頻器。凈油泵裝上變頻器后，在軋機(jī)主操作臺(tái)上增設(shè)控制碼盤，軋料時(shí)主操可以根據(jù)軋制需要隨時(shí)調(diào)節(jié)乳液壓力。例如：卷取穿帶時(shí)，軋制速度低，需要小流量、低壓力的乳液噴射，此時(shí)乳液泵可以低速轉(zhuǎn)動(dòng)；卷取成功升速時(shí)，乳液泵加速運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 軋機(jī)乳液噴嘴排布優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 噴嘴選用

一般來(lái)講，冷卻軋輥的噴嘴選用圓錐形的，潤(rùn)滑軋件的噴嘴選用扇形的。關(guān)于乳液噴嘴的參數(shù)有：噴射類型、噴射流量、噴射角度。通常而言，軋機(jī)噴嘴由專業(yè)廠家提供，沒(méi)有特殊要求時(shí)，一般選用通用噴嘴即可。此外，冷卻軋輥的噴嘴流量應(yīng)大于潤(rùn)滑軋件的噴嘴流量。例如：對(duì)單機(jī)架雙卷取熱軋機(jī)，潤(rùn)滑排噴嘴可以全部設(shè)計(jì)為38L/min，冷卻排噴嘴可以設(shè)計(jì)為80L/min。對(duì)于噴嘴角度的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)軋機(jī)裝配圖上的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，方法如下：

噴射寬度B=2×tg(α/2) ×L

其中，α-----噴嘴的噴射角度；L----噴嘴到輥面的距離

由于熱軋機(jī)的機(jī)架空間限制，導(dǎo)致噴嘴與工作輥的距離比較近，所以噴嘴間距比較小，一般在50-80mm。 對(duì)于工作輥輥面寬度為1650mm的熱軋機(jī)，一排裝22個(gè)噴嘴，噴嘴到輥面的距離為241mm，則每個(gè)噴嘴控制的有效噴射寬度為：1650÷22=75mm，考慮噴嘴之間25%~30%的重疊量（由于噴嘴的噴霧形狀受到地球重力的影響，會(huì)有“邊緣效應(yīng)”產(chǎn)生，所以在多個(gè)噴嘴進(jìn)行布置時(shí)，需要有25%~30%的重疊，以使整個(gè)方向上的噴射均勻），則每個(gè)噴嘴的實(shí)際噴射寬度為：100-107mm，若按最大重疊量30%計(jì)算，實(shí)際噴射寬度應(yīng)為107mm，則噴射角α為：

噴射角α=2×arc tg（B/2L）=2×arc tg［107/（2×241）］=25°

3.2 噴嘴排布

噴嘴噴射的乳液在軋輥圓周方向形成兩條帶狀冷卻帶，如下圖所示，由于軋輥處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以對(duì)整個(gè)軋輥的冷卻是均勻的，從冷卻效果上，條帶不重疊會(huì)比重疊的冷卻效果更好。

3.3 噴嘴旋轉(zhuǎn)角度

由于噴嘴之間有重疊，所以為防止互相干擾，噴嘴應(yīng)有少許旋轉(zhuǎn)角，一般旋轉(zhuǎn)角為10-20°，具體旋轉(zhuǎn)角度由現(xiàn)場(chǎng)的使用效果決定。

4 噴嘴控制方式優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 軋輥分段冷卻優(yōu)化設(shè)計(jì)

工作輥乳液分段控制是輥型控制的重要手段之一。設(shè)計(jì)時(shí)一般上下兩個(gè)對(duì)應(yīng)的噴嘴互為一組，每組噴嘴都能單獨(dú)控制開(kāi)關(guān)。為保證軋件表面質(zhì)量的均勻性，入口側(cè)的上下輥縫噴嘴應(yīng)全流量噴射。噴嘴噴射流量可采用脈沖模式調(diào)節(jié)，通過(guò)控制軟件可以得到多個(gè)等級(jí)，實(shí)際使用時(shí)可劃分為11級(jí)，如下表所示：

噴嘴流量等級(jí)控制

為保證軋輥良好的冷卻，整個(gè)軋制過(guò)程中乳液應(yīng)雙邊噴射，這樣軋輥冷卻面積可增大1倍，能很好的穩(wěn)定住輥型。軋輥分段冷卻的具體使用方法如下：

(1) 噴淋設(shè)置  開(kāi)軋前根據(jù)鑄錠寬度，自動(dòng)關(guān)閉兩側(cè)多余的噴嘴。軋制的每個(gè)道次相對(duì)應(yīng)的入口為同一等級(jí)噴射，而出口采用拋物線形式噴射，以控制軋輥的熱凸度和輥型。

(2) 噴淋調(diào)整  成品道次，根據(jù)出口側(cè)板廓儀顯示的板形曲線與目標(biāo)曲線做對(duì)比，調(diào)整相應(yīng)部位的乳液噴淋量。板形顯示局部超薄的地方，說(shuō)明該處軋輥熱膨脹大，應(yīng)加大對(duì)應(yīng)位置的乳液噴射量。板形顯示局部超厚的地方，說(shuō)明該處軋輥熱膨脹小，應(yīng)減小對(duì)應(yīng)位置的乳液噴射量。

(3) 噴淋自學(xué)習(xí)  若軋制板形與目標(biāo)板形相差較大，應(yīng)在下一塊料軋制前調(diào)整噴淋曲線設(shè)置。通過(guò)不斷的反饋學(xué)習(xí)、調(diào)整，可以得到對(duì)應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格的最優(yōu)噴淋曲線。

4.2 噴嘴開(kāi)關(guān)動(dòng)作可靠性設(shè)計(jì)

這是最重要的一條，直接決定分段冷卻控制的成敗。國(guó)內(nèi)很多熱軋機(jī)噴嘴都是使用膜片式的，故障率高，維修強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響了乳液分段冷卻的實(shí)際效果。其故障類型有：膜片老化破損、氣控管接頭脫落、氣控管破損漏氣、乳液倒灌引起電磁閥燒毀。針對(duì)以上問(wèn)題，最好的辦法是在設(shè)計(jì)中予以避免，具體有如下方法供參考：

（1）乳液噴射閥可由膜片式的換為氣缸式的，能徹底避免膜片損壞乳液倒灌問(wèn)題。示意圖如下：

（2）氣控管接頭應(yīng)避免使用快速接頭，可以使用壓口式的接頭，能避免高壓氣管在接頭處脫落；

（3）氣控管應(yīng)避免使用尼龍管，可以使用特氟龍管或者細(xì)的高壓軟管，能避免氣管頻繁爆裂問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

介紹了鋁箔單機(jī)架雙卷取熱軋機(jī)的乳液噴淋系統(tǒng)構(gòu)成，指出了在軋制中的重要作用，提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)思路，對(duì)新熱軋機(jī)之乳液噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝具有重要的指導(dǎo)意義。熱軋機(jī)的乳液噴淋設(shè)計(jì)復(fù)雜，失效模式多種多樣，避免失效的最佳辦法是在設(shè)計(jì)中予以解決。此外，優(yōu)化的乳液噴淋設(shè)計(jì)還能從根本上避免產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)，如板形不良、軋制粘鋁、色差。