空氣板形輥在軋機軋制過程中的應用

袁昌博

（新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830013）

空氣板形輥在軋機軋制過程中的應用

袁昌博

（新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830013）

簡要論述空氣板形輥的工作原理和在軋機軋制過程中的應用。

空氣板形輥 軋機 轉(zhuǎn)子

1 空氣板形輥的工作原理

空氣板形輥是一種精密儀器，用于在線狀態(tài)下準確測量的鋁箔材料的板形情況。空氣板形輥的表面是經(jīng)過一系列硬化處理過的，其精細研磨過的轉(zhuǎn)子被一層氣膜支撐在不銹鋼心軸上。轉(zhuǎn)子的內(nèi)部是一種復合干式滑動軸承材料，這種材料可以在轉(zhuǎn)子與心軸接觸時提供保護，減少摩擦力，防止出現(xiàn)劃傷。

圖1

由圖1可知，兩排空氣噴口為每一個轉(zhuǎn)子能夠懸浮在心軸上提供動力，這種空氣必須是潔凈和干燥的，壓力值保持在3 bar,并且轉(zhuǎn)子的空氣壓力與表面所承載的負荷是成正比，進一步說，張力對轉(zhuǎn)子的作用力是被利用來計算并描繪出料面各處的松緊程度，即板形情況（圖2）板形輥轉(zhuǎn)子和心軸之間的氣膜可以為轉(zhuǎn)子提供幾乎無摩擦力的運行，因此在料面和轉(zhuǎn)子接觸時出現(xiàn)打滑的可能性非常低，即使軋機速度處于降速或者升速階段，轉(zhuǎn)子的速度也可以被認為是卷材的速度。

2 空氣板形輥在軋機上的應用

在圖2中，可以看到每一個轉(zhuǎn)子的壓力差是通過一個集成化很高的壓力傳感器來進行測量，而氣壓的信號是以管路的傳播方式從板形輥的后蓋傳輸?shù)絺鞲衅鞯牡鬃铮@種信號傳輸方式會使信號連續(xù)而平穩(wěn)，即使在主機速度很低的情況下，也能為軋機提供一個響應快、精度高的連續(xù)性數(shù)據(jù)。壓力傳感器會把氣壓信號轉(zhuǎn)換為電信號，并通過PLC輸入模塊將電信號以直觀的方式呈現(xiàn)在人機界面當中。

圖2

軋機卷材板形是在卷材帶有張力和有包角的狀態(tài)下，使卷材作用到板形輥每個轉(zhuǎn)子上的負載分布，由圖3可知，如果當帶材通過包角輥的夾角為α，張力為T，那么板形輥上的負載W=2?T?sinα/2，單個轉(zhuǎn)子上的負載計算就要考慮到帶材厚度t和寬度y,那么單個轉(zhuǎn)子上的負載W/2? t?y? sinα/2。

圖3

因此，可以通過測量板形輥徑向負載的變化，來利用厚控系統(tǒng)計算出正在軋制中卷材的板形分布狀態(tài)，計算公式中采用到壓力負載和楊氏模量。

3 空氣板形輥的維護檢查事項

為了確保板形輥長期穩(wěn)定地工作，嚴格的日常維護是重要的基礎。其維護要求和要點，在設備說明書上都有詳細的規(guī)定，但使用中容易忽略的地方有以下幾點:

（1）檢查轉(zhuǎn)子之間的累計間隙，保證轉(zhuǎn)子之間相互獨立地轉(zhuǎn)動是防止信號不受影響的關鍵因素，當然外界的溫度也會對轉(zhuǎn)子之間的間隙產(chǎn)生一定的影響，所以說在檢查間隙之前，一定要先確定板形輥是處于正常的工作溫度范圍之內(nèi)，這樣做的目的是保證排除溫度對轉(zhuǎn)子間隙的影響。這轉(zhuǎn)子間隙的累計計算是依靠于軋輥的工作寬度和最大的帶鋼溫度而定，檢查轉(zhuǎn)子之間的間隙，可以使用塞尺測量，間隙應在0.25 mm～0.30 mm，允許的最小差距是0.127 mm，但是在板形輥運行使用幾年后，可能會產(chǎn)生低摩擦力現(xiàn)象（可能不足引起維護人員注意），需要設備維護人員特別留意這方面，因為任何的低摩擦力同樣會影響板形輥對板形的測量效果。

當然在檢查之前，先要確保在轉(zhuǎn)子上的邊緣沒有污垢或氧化物顆粒，這樣做的目的也是確認沒有因為誤差的積累而導致測量失準。

（2）當轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動的情況下，其氣壓信號管如果存在氣體泄露的現(xiàn)象，那么相應的電壓輸出會在負載和空載瞬間狀態(tài)下開始慢慢變化，但是實際中轉(zhuǎn)子所承受的壓力是沒有發(fā)生變化的，所以可以用這種方法來檢查氣壓信號管是否存在泄露問題。

當然造成信號不穩(wěn)定有很多因素，主要分為以下幾種：

①傳感器模塊上存在漏氣現(xiàn)象。

②信號管內(nèi)有全堵塞或半堵塞現(xiàn)象。

③板形輥的密封已經(jīng)變形、老化，導致漏氣。

④轉(zhuǎn)子之間的相互接觸，造成信號不穩(wěn)定，而這種問題的原因主要是轉(zhuǎn)子之間存在大量的污垢造成的。

⑤板形輥除了有很多氣動連接點，還有2個軟管接口，是用來對心軸和轉(zhuǎn)子供氣的，要檢查密封性，防止漏氣造成信號錯誤、正壓不足造成油污進入板形輥。

圖4

（3）檢查從冷干機過濾器排出的冷凝水中的油含量，如果水中含油，那就說明第一級的過濾器已經(jīng)出現(xiàn)堵塞或者過濾能力已不能滿足正常運行時的要求，在這種情況下，就需要更換過濾芯或者在第一級上游再安裝一個粗過濾器。

（4）檢查轉(zhuǎn)子是否能在心軸上自由轉(zhuǎn)動，并且要保證相鄰轉(zhuǎn)子之間沒有嚴重摩擦影響，如果每個轉(zhuǎn)子沒有達到轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、速度均勻的效果，應及時查找原因，必要時必須拆開板形輥，在轉(zhuǎn)子無負載的情況下，其轉(zhuǎn)速可以達到125 r/min，甚至更高。檢查空氣壓縮站的進氣壓力，其數(shù)值應不低于5.5 bar，如果低于5.5 bar，可能會影響轉(zhuǎn)子壓力和心軸壓力，導致板形輥出現(xiàn)損傷現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

為保證軋機產(chǎn)品的板形質(zhì)量，在軋機安裝了AFC板形自動控制系統(tǒng)，并將其作為控制系統(tǒng)的重要組成部分，siemens vai的空氣板形輥是AFC系統(tǒng)的核心檢測元件，在日常使用中，由于空氣板形輥加工精度高，對設備的裝配和調(diào)整要求比較嚴格，所以只有提高空氣板形輥的維護水平，加強對設備工作原理的掌握，做到精益求精，嚴格按照維護指導書進行檢維修作業(yè)，才能保證產(chǎn)品的板形質(zhì)量。

[1]王啟順.空氣軸承式板形儀的常見故障及其對策.華北鋁業(yè)有限公司，2003,7.

[2]尚繼東.空氣軸承式板形輥的維護和檢修.輕合金加工技術(shù)，2001，10.

收稿：2013-12-16