在鋁箔單機架雙卷取熱軋機中，乳液噴淋系統是非常重要的，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程，通常采用乳化液進行潤滑和冷卻。乳液對工作輥、支承輥、輥逢處的噴射連續性、均勻性和可控制性是至關重要的，它直接影響軋輥粘鋁狀態、咬入狀態以及鋁帶材表面質量等。某單機架雙卷取熱軋機的乳液噴射系統示意圖如下：

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 。中間箱容積設計的比較大，在清洗污油箱或者凈油箱時，能起到乳液中轉作用。三個箱子均為連體結構，在污油箱上設置一對上下互錯的擋板，使乳液從中上層流過，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置一個高檔板，以便凈油箱液位超高時，乳液能回流到中間箱，而不至于溢出箱體。乳液泵設計時應使過濾泵的總流量＞凈油泵的總流量，否則有可能造成軋制過程中臟油液位不斷上升超過隔板，倒灌進入凈油箱，從而被凈油泵抽上軋機，影響板帶材產品質量。

1 乳液噴射流量優化設計

對于單機架雙卷取熱軋機，由于粗精軋合二為一，軋輥熱凸度控制尤為重要。若流量設計的不夠大，那么總的冷卻能力勢必減弱，軋制時需要在更高的軋輥溫度下才能建立熱平衡，而開軋前軋輥經過預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到高溫下的熱平衡，熱平衡建立的時間慢，意味著前面有很多塊料板形都不穩定，給產品板形質量控制造成了很大麻煩。

通常而言，單機架雙卷取熱軋機的最大乳液噴射量為主電機功率的2.5-3.5倍，這是指乳液不間斷全噴狀態下的最大噴射量。例如：主電機總功率為1800×2 KW，那么乳液最大流量可以設計為9000-12600 L/min，配套的過濾能力可設計為20000L/min，過濾能力要遠大于其乳液噴射能力。

此外，在乳液總管和支管上應安裝流量計，這對于現場問題分析非常有幫助。在總管道上安裝流量計能實時讀取上機乳液總流量，在支管上安裝流量計能實時讀取乳液流量的分配情況。例如：當上下工作輥輥溫出現較大差異時，就可以查看對應的上下乳液支管流量是否有顯著差異，然后調節相應支管的乳液流量，借以減小上下輥溫差。

2 乳液噴射壓力優化設計

乳液經由凈油泵提升至軋機，并不是澆到輥子上就行了，它需要一定的壓力射向軋輥表面。對于軋件的冷卻，也不是乳液澆到軋件表面就能很好的冷卻軋件。當乳液與高溫物體接觸時，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，這個氣墊會阻礙熱傳輸。提高乳液噴射壓力，氣墊層會減薄甚至消失，熱傳輸速率得以改善。

通常而言，單機架雙卷取熱軋機的乳液噴射壓力一般在4-6bar，過大的噴射壓力會導致乳液四處飛濺，干擾測厚儀工作，也不利于軋件表面乳液吹掃干凈。

在實際生產中，乳液壓力需根據軋制情況進行調節，調節的手段比較多，如：凈油泵投入的數量、溢流閥的開口度、凈油泵吸油口的管道閥門開啟程度、凈油泵驅動電機的轉速高低。其中最好的方法是調節凈油泵驅動電機的轉速，給電機加裝變頻器。凈油泵裝上變頻器后，在軋機主操作臺上增設控制碼盤，軋料時主操可以根據軋制需要隨時調節乳液壓力。例如：卷取穿帶時，軋制速度低，需要小流量、低壓力的乳液噴射，此時乳液泵可以低速轉動；卷取成功升速時，乳液泵加速運轉。

3 軋機乳液噴嘴排布優化設計

3.1 噴嘴選用

一般來講，冷卻軋輥的噴嘴選用圓錐形的，潤滑軋件的噴嘴選用扇形的。關于乳液噴嘴的參數有：噴射類型、噴射流量、噴射角度。通常而言，軋機噴嘴由專業廠家提供，沒有特殊要求時，一般選用通用噴嘴即可。此外，冷卻軋輥的噴嘴流量應大于潤滑軋件的噴嘴流量。例如：對單機架雙卷取熱軋機，潤滑排噴嘴可以全部設計為38L/min，冷卻排噴嘴可以設計為80L/min。對于噴嘴角度的設計，應根據軋機裝配圖上的具體數據進行計算，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

由于熱軋機的機架空間限制，導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。 對于工作輥輥面寬度為1650mm的熱軋機，一排裝22個噴嘴，噴嘴到輥面的距離為241mm，則每個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，會有“邊緣效應”產生，所以在多個噴嘴進行布置時，需要有25%~30%的重疊，以使整個方向上的噴射均勻），則每個噴嘴的實際噴射寬度為：100-107mm，若按最大重疊量30%計算，實際噴射寬度應為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，由于軋輥處于旋轉狀態，所以對整個軋輥的冷卻是均勻的，從冷卻效果上，條帶不重疊會比重疊的冷卻效果更好。

3.3 噴嘴旋轉角度

由于噴嘴之間有重疊，所以為防止互相干擾，噴嘴應有少許旋轉角，一般旋轉角為10-20°，具體旋轉角度由現場的使用效果決定。

4 噴嘴控制方式優化設計

4.1 軋輥分段冷卻優化設計

工作輥乳液分段控制是輥型控制的重要手段之一。設計時一般上下兩個對應的噴嘴互為一組，每組噴嘴都能單獨控制開關。為保證軋件表面質量的均勻性，入口側的上下輥縫噴嘴應全流量噴射。噴嘴噴射流量可采用脈沖模式調節，通過控制軟件可以得到多個等級，實際使用時可劃分為11級，如下表所示：

噴嘴流量等級控制

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

(1) 噴淋設置  開軋前根據鑄錠寬度，自動關閉兩側多余的噴嘴。軋制的每個道次相對應的入口為同一等級噴射，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) 噴淋調整  成品道次，根據出口側板廓儀顯示的板形曲線與目標曲線做對比，調整相應部位的乳液噴淋量。板形顯示局部超薄的地方，說明該處軋輥熱膨脹大，應加大對應位置的乳液噴射量。板形顯示局部超厚的地方，說明該處軋輥熱膨脹小，應減小對應位置的乳液噴射量。

(3) 噴淋自學習  若軋制板形與目標板形相差較大，應在下一塊料軋制前調整噴淋曲線設置。通過不斷的反饋學習、調整，可以得到對應產品規格的最優噴淋曲線。

4.2 噴嘴開關動作可靠性設計

這是最重要的一條，直接決定分段冷卻控制的成敗。國內很多熱軋機噴嘴都是使用膜片式的，故障率高，維修強度大，嚴重影響了乳液分段冷卻的實際效果。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。針對以上問題，最好的辦法是在設計中予以避免，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題。示意圖如下：

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

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

5 結束語

介紹了鋁箔單機架雙卷取熱軋機的乳液噴淋系統構成，指出了在軋制中的重要作用，提出了優化設計思路，對新熱軋機之乳液噴淋系統設計安裝具有重要的指導意義。熱軋機的乳液噴淋設計復雜，失效模式多種多樣，避免失效的最佳辦法是在設計中予以解決。此外，優化的乳液噴淋設計還能從根本上避免產品質量問題出現，如板形不良、軋制粘鋁、色差。