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(yè)有限公司，江蘇蘇州 215332）

0 引言

冷軋機(jī)的軋制油冷卻系統(tǒng)在軋輥冷卻、潤滑、板形控制等方面起著至關(guān)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(wěn)定程度直接決定著產(chǎn)品板形的好壞。當(dāng)前冷軋機(jī)的噴淋閥采用的是SHAPE TECHNOLOGY 公司生產(chǎn)的MK3 ISV 069D 閥。外觀看似簡單的一個閥，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，維修工在它出現(xiàn)故障后不知道如何維修。本文著重闡述該閥的基本構(gòu)造、工作原理和其出現(xiàn)常見故障后的維修方法。

1 噴淋閥構(gòu)造

噴淋閥由電磁線圈、閥體、隔膜、內(nèi)部閥塊、適配板等部分組成（圖1）。電磁線圈及內(nèi)部閥塊被裝入閥體內(nèi)部，各個結(jié)合部位都采用O 形圈嚴(yán)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(nèi)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(guān)鍵，一定要耐軋制油的侵蝕。

圖1 噴淋閥構(gòu)造

該噴淋閥設(shè)計的最大特點(diǎn)是整個閥只有一個運(yùn)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(xiàn)故障的薄弱環(huán)節(jié)。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(huán)。隔膜的運(yùn)動快慢將直接決定噴淋閥的開關(guān)速率。正常情況下，噴淋閥的開關(guān)延遲時間是50 ms—開啟，70 ms—關(guān)閉。溫度、壓力和軋制油的污染程度都會影響隔膜的運(yùn)動速度。通常情況下，每4 年對隔膜進(jìn)行一次整體更換，以確保隔膜保持良好狀態(tài)。

噴淋閥的內(nèi)部閥塊結(jié)構(gòu)設(shè)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(nèi)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(qū)域，分別是24 V 電源區(qū)域、壓縮空氣區(qū)域、軋制油區(qū)域，每個區(qū)域之間嚴(yán)格分開（圖3）。一旦O 形圈破損將有可能出現(xiàn)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(guān)重要的作用。

圖3 噴淋閥功能區(qū)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(qū)動，根據(jù)板形需要，每個區(qū)域單獨(dú)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(dāng)冷卻泵關(guān)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(tǒng)自動或由操作員手動控制進(jìn)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(yùn)行供氣壓力應(yīng)比軋制油壓力大0.2 MPa 以上，這一點(diǎn)尤其重要，否則有可能造成噴淋閥關(guān)閉不嚴(yán)密，這也是氣源入口增設(shè)一組增壓泵的原因。供應(yīng)的壓縮空氣必須清潔、干燥，過濾精度至5 μm 以下。電磁閥設(shè)計為在干燥空氣條件下運(yùn)行，因此不需要潤滑供氣。

噴淋閥處于“常開”模式（圖5）。當(dāng)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(nèi)壁及電磁線圈底座圍成的密閉空間內(nèi)蜷縮著不能流動。軋制油施加在隔膜右側(cè)，即隔膜“濕”側(cè)。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(nèi)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(nèi)壁上，油液通過內(nèi)部閥塊中間的小孔流經(jīng)噴嘴噴出。

圖5 噴淋閥打開狀態(tài)下的壓縮空氣及油液流向

當(dāng)電磁線圈通電時，壓縮空氣施加到隔膜的左側(cè)，即隔膜“干”側(cè)。隔膜保持和內(nèi)部閥塊的圓弧形分界面緊密貼合，阻止軋制油流過內(nèi)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(guān)閉狀態(tài)壓縮空氣流向

3 噴淋閥的常見故障及處理方法

3.1 關(guān)閉狀態(tài)漏油

（1）確認(rèn)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(nèi)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(cè)。

（2）檢查電磁閥是否工作，動作是否自如，內(nèi)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(cè)。

（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(guān)閉不嚴(yán)而造成滲漏。

（4）檢查隔膜是否破裂。隔膜破裂時造成隔膜關(guān)閉不嚴(yán)密。

3.2 噴淋開啟不噴油

（1）檢查供油泵、確認(rèn)油液壓力是否正常。可能油液壓力不足不能正常流出，應(yīng)先確認(rèn)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(cè)。

（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(jīng)閥體內(nèi)部氣流孔道一直作用在隔膜左側(cè)。

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(dāng)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(dāng)噴淋閥處于關(guān)閉狀態(tài)，隔膜破裂后，由于壓縮空氣這時作用在隔膜左側(cè)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(dāng)閥體不供應(yīng)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(jīng)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(xiàn)這種狀況，為了節(jié)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(jìn)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(nèi)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(nèi)取出內(nèi)部閥塊。如果內(nèi)部閥塊與閥體緊密配合，則應(yīng)使用專用的提取工具。

（3）取出黑色的圓形隔膜。

（4）用4 mm 內(nèi)六角扳手從電磁線圈底座上拆下內(nèi)六角螺栓，將電磁線圈連同底座一起從閥體內(nèi)移出，注意電磁線圈底座不要跟閥體做相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)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(nèi)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(nèi)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(xiàn)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(jìn)行任何維護(hù)工作之前，軋制油、空氣和電源必須切斷或關(guān)閉，并釋放掉殘余壓力。必須讓維護(hù)人員意識到工作場所涉及的風(fēng)險，某維護(hù)人員就曾因為急于排除故障而忘記切斷氣源，最終發(fā)生了鼻梁骨被打斷的安全事故。此外，在立即停機(jī)就進(jìn)行噴淋閥維修時，元件溫度高，必須要有足夠時間冷卻設(shè)備，避免被燙傷。

5 結(jié)語

MK3 ISV 069D 閥最容易出現(xiàn)的故障點(diǎn)是膜片、各個O 形圈和電磁線圈。閥體和內(nèi)部閥塊由不銹鋼材料制成，出現(xiàn)故障的概率幾乎為零。現(xiàn)場的故障形式千變?nèi)f化，在維修中需根據(jù)實際情況進(jìn)行判斷和解決。