軋制油噴淋閥工作原理及常見故障處理方法

韓慶華，劉永杰

（奧科寧克（昆山）鋁業有限公司，江蘇蘇州 215332）

0 引言

冷軋機的軋制油冷卻系統在軋輥冷卻、潤滑、板形控制等方面起著至關重要的作用，噴淋閥是其中非常重要的元件，噴淋閥的開合靈敏性、穩定程度直接決定著產品板形的好壞。當前冷軋機的噴淋閥采用的是SHAPE TECHNOLOGY 公司生產的MK3 ISV 069D 閥。外觀看似簡單的一個閥，由于其內部結構的復雜性，維修工在它出現故障后不知道如何維修。本文著重闡述該閥的基本構造、工作原理和其出現常見故障后的維修方法。

1 噴淋閥構造

噴淋閥由電磁線圈、閥體、隔膜、內部閥塊、適配板等部分組成（圖1）。電磁線圈及內部閥塊被裝入閥體內部，各個結合部位都采用O 形圈嚴格密封。電磁線圈底座采用的是鐵氟龍材料，起絕緣和密封的作用。閥體、內部閥塊、適配板采用304 不銹鋼加工而成，隔膜及各個O 形圈采用氟橡膠材料。O 形圈材料的選用特別關鍵，一定要耐軋制油的侵蝕。

圖1 噴淋閥構造

該噴淋閥設計的最大特點是整個閥只有一個運動部件，就是隔膜。因此，隔膜可以說是噴淋閥的核心部件，也是最容易出現故障的薄弱環節。這個部件由VITON（氟橡膠）模制而成，采用Nomex（芳綸1313）織物加固，使用壽命為超過2000 萬次循環。隔膜的運動快慢將直接決定噴淋閥的開關速率。正常情況下，噴淋閥的開關延遲時間是50 ms—開啟，70 ms—關閉。溫度、壓力和軋制油的污染程度都會影響隔膜的運動速度。通常情況下，每4 年對隔膜進行一次整體更換，以確保隔膜保持良好狀態。

噴淋閥的內部閥塊結構設計非常巧妙，采用了圓弧形的分界面，使軋制油通過分界面后盡可能地減小壓降，軋制油通過分界面前后壓力幾乎沒有損失（圖2）。

圖2 內部閥塊

噴淋閥整體由閥體外表面的O 形圈3、O 形圈4、O 形圈5、電極分割成了3 個區域，分別是24 V 電源區域、壓縮空氣區域、軋制油區域，每個區域之間嚴格分開（圖3）。一旦O 形圈破損將有可能出現油、氣、電混合的局面，從而影響噴淋閥的正常使用。所以這3 個O 形圈對整個閥的可靠性起著至關重要的作用。

圖3 噴淋閥功能區域

2 噴淋閥原理

一組噴淋閥共計27 個，沿軋輥軸線方向一字排開，被集中安裝在噴淋梁上，所有的噴淋閥及其組件都可以互換使用（圖4）。電磁線圈由24 V 直流電驅動，根據板形需要，每個區域單獨匹配的噴淋閥來控制軋制油的噴射時間及噴射流量。

圖4 噴淋閥插入噴淋梁

軋制油供油泵和噴淋閥采用連鎖控制，當冷卻泵關閉時噴淋閥電源會同時斷開。其目的是盡可能地減少噴淋閥電磁線圈的通電時間，最大限度地延長電磁線圈的使用壽命。噴淋閥的動作可通過AFC（板形自動控制）電控系統自動或由操作員手動控制進行切換。此噴淋閥的適用范圍是軋制油壓力在0.2～1.2 MPa，溫度不大于75 ℃，使用時必須確保不超過它的最大允許壓力值及最高溫度。空氣、軋制油的切換壓差為0.2 MPa，即有效運行供氣壓力應比軋制油壓力大0.2 MPa 以上，這一點尤其重要，否則有可能造成噴淋閥關閉不嚴密，這也是氣源入口增設一組增壓泵的原因。供應的壓縮空氣必須清潔、干燥，過濾精度至5 μm 以下。電磁閥設計為在干燥空氣條件下運行，因此不需要潤滑供氣。

噴淋閥處于“常開”模式（圖5）。當電磁線圈斷電時，壓縮空氣被電磁閥阻斷，所有的氣流只能在閥體內壁及電磁線圈底座圍成的密閉空間內蜷縮著不能流動。軋制油施加在隔膜右側，即隔膜“濕”側。軋制油通常有0.5 MPa 左右的壓力，油液壓力向左頂開隔膜，使內部閥塊的圓弧形分界面允許軋制油流過，隔膜彎曲后緊貼在閥體的圓弧形內壁上，油液通過內部閥塊中間的小孔流經噴嘴噴出。

圖5 噴淋閥打開狀態下的壓縮空氣及油液流向

當電磁線圈通電時，壓縮空氣施加到隔膜的左側，即隔膜“干”側。隔膜保持和內部閥塊的圓弧形分界面緊密貼合，阻止軋制油流過內部閥塊的各個小孔，軋制油就不能從噴嘴流出（圖6）。

圖6 噴淋閥關閉狀態壓縮空氣流向

3 噴淋閥的常見故障及處理方法

3.1 關閉狀態漏油

（1）確認供電電流、電壓是否正常。電流、電壓不正常有可能造成電磁閥內部壓縮空氣氣路沒有打開，不能使壓縮空氣作用在隔膜左側。

（2）檢查電磁閥是否工作，動作是否自如，內部氣路是否暢通，如果有故障則更換電磁線圈。電磁閥卡頓有可能造成氣路不暢，不能使壓縮空氣作用在隔膜左側。

（3）檢查壓縮空氣壓力是否正常，空氣/油壓差是否在0.2 MPa以上。空氣/油壓差小于0.2 MPa 時，可能造成隔膜關閉不嚴而造成滲漏。

（4）檢查隔膜是否破裂。隔膜破裂時造成隔膜關閉不嚴密。

3.2 噴淋開啟不噴油

（1）檢查供油泵、確認油液壓力是否正常。可能油液壓力不足不能正常流出，應先確認軋制油泵出口壓力。

（2）檢查電磁閥是否工作，動作是否自如，如果有故障則更換電磁線圈。電磁閥如有故障可能動作不正常，造成壓縮空氣一直作用在隔膜左側。

（3）O 形密封圈2 破損，壓縮空氣通過破損的O 形密封圈2流經閥體內部氣流孔道一直作用在隔膜左側。

3.3 噴油口有壓縮空氣排出

（1）更換閥體上的O 形密封圈4。由于壓縮空氣壓力通常大于油液壓力，當O 形密封圈4 損壞時，壓縮空氣會混入油液中。

（2）檢查隔膜是否破裂。當噴淋閥處于關閉狀態，隔膜破裂后，由于壓縮空氣這時作用在隔膜左側的，會通過隔膜直接和油液混合。

3.4 電磁線圈上有油跡，電極上沒有油跡

更換閥體上的O 形密封圈4。當閥體不供應壓縮空氣時（氣源被切斷時），油液通過損壞的O 形密封圈4，經壓縮空氣入口流入電磁線圈。

3.5 電磁線圈和電極上都有油跡

O 形密封圈1、4 組合，3、4 組合，1、3、4 組合損壞都有可能出現這種狀況，為了節約維修時間，最好將O 形密封圈1、3、4同時更換掉。

4 噴淋閥的拆卸、組裝過程

4.1 將噴淋閥從噴淋梁上取下

（1）對氣源、電源和軋制油泵進行能源隔離。

（2）擰下噴淋梁上的軋制油排放塞，將殘留的軋制油排出。

（3）旋開噴淋梁上的排氣閥，釋放氣壓。

（4）拆下固定噴嘴組件的螺栓和彈簧墊圈、并取出噴嘴組件，摘下O 形圈7。使用噴淋閥專用抽取工具取出噴淋閥。

4.2 噴淋閥的解體與組裝

（1）用4 mm 內六角扳手將適配板上的螺栓拆下。

（2）取下O 形圈6，并小心地從閥體內取出內部閥塊。如果內部閥塊與閥體緊密配合，則應使用專用的提取工具。

（3）取出黑色的圓形隔膜。

（4）用4 mm 內六角扳手從電磁線圈底座上拆下內六角螺栓，將電磁線圈連同底座一起從閥體內移出，注意電磁線圈底座不要跟閥體做相對旋轉運動，不然有可能損壞電磁線圈的連接線。特別注意電磁線圈底座頂部還有一個外六角螺栓，用于固定電磁線圈，這個螺栓不用拆。

（5）從電磁線圈底座上取下O 形圈1。

（6）從閥體上取下所有剩余的O 形圈。

（7）用清洗液清洗閥體和內部閥塊并用低壓壓縮空氣吹干。

（8）用硅脂輕輕涂抹新的O 形密封圈并將它們裝入閥體。

（9）檢查電磁線圈的狀況和可維修性，如果有必要則更換新品。

（10）將新的O 形密封圈1 安裝到電磁線圈底座上。將一層薄薄的平面密封膠（LOC-TITE Multi-Gasket 574）涂在閥體頭部和電磁線圈底座的配合面上。

（11）將電磁線圈組件插入噴淋閥的末端，確保O 形密封圈2 安裝就位。

（12）使用電磁閥固定螺栓重新鎖緊電磁線圈底座鎖緊，注意不要過度收緊，否則鐵氟龍材料的底座可能會破裂。

（13）將新隔膜裝入閥體并裝入內部閥塊。確保安裝了新的O 形密封圈6，以防閥體與適配板之間出現間隙漏油。

（14）安裝帶有新O 形密封圈7 的適配板，并用螺栓鎖緊。

在對噴淋閥進行任何維護工作之前，軋制油、空氣和電源必須切斷或關閉，并釋放掉殘余壓力。必須讓維護人員意識到工作場所涉及的風險，某維護人員就曾因為急于排除故障而忘記切斷氣源，最終發生了鼻梁骨被打斷的安全事故。此外，在立即停機就進行噴淋閥維修時，元件溫度高，必須要有足夠時間冷卻設備，避免被燙傷。

5 結語

MK3 ISV 069D 閥最容易出現的故障點是膜片、各個O 形圈和電磁線圈。閥體和內部閥塊由不銹鋼材料制成，出現故障的概率幾乎為零。現場的故障形式千變萬化，在維修中需根據實際情況進行判斷和解決。