空气板形辊在轧机轧制过程中的应用

袁昌博

（新疆众和股份有限公司 乌鲁木齐 830013）

空气板形辊在轧机轧制过程中的应用

袁昌博

（新疆众和股份有限公司 乌鲁木齐 830013）

简要论述空气板形辊的工作原理和在轧机轧制过程中的应用。

空气板形辊 轧机 转子

1 空气板形辊的工作原理

空气板形辊是一种精密仪器，用于在线状态下准确测量的铝箔材料的板形情况。空气板形辊的表面是经过一系列硬化处理过的，其精细研磨过的转子被一层气膜支撑在不锈钢心轴上。转子的内部是一种复合干式滑动轴承材料，这种材料可以在转子与心轴接触时提供保护，减少摩擦力，防止出现划伤。

图1

由图1可知，两排空气喷口为每一个转子能够悬浮在心轴上提供动力，这种空气必须是洁净和干燥的，压力值保持在3 bar,并且转子的空气压力与表面所承载的负荷是成正比，进一步说，张力对转子的作用力是被利用来计算并描绘出料面各处的松紧程度，即板形情况（图2）板形辊转子和心轴之间的气膜可以为转子提供几乎无摩擦力的运行，因此在料面和转子接触时出现打滑的可能性非常低，即使轧机速度处于降速或者升速阶段，转子的速度也可以被认为是卷材的速度。

2 空气板形辊在轧机上的应用

在图2中，可以看到每一个转子的压力差是通过一个集成化很高的压力传感器来进行测量，而气压的信号是以管路的传播方式从板形辊的后盖传输到传感器的底座里，这种信号传输方式会使信号连续而平稳，即使在主机速度很低的情况下，也能为轧机提供一个响应快、精度高的连续性数据。压力传感器会把气压信号转换为电信号，并通过PLC输入模块将电信号以直观的方式呈现在人机界面当中。

图2

轧机卷材板形是在卷材带有张力和有包角的状态下，使卷材作用到板形辊每个转子上的负载分布，由图3可知，如果当带材通过包角辊的夹角为α，张力为T，那么板形辊上的负载W=2∗T∗sinα/2，单个转子上的负载计算就要考虑到带材厚度t和宽度y,那么单个转子上的负载W/2∗ t∗y∗ sinα/2。

图3

因此，可以通过测量板形辊径向负载的变化，来利用厚控系统计算出正在轧制中卷材的板形分布状态，计算公式中采用到压力负载和杨氏模量。

3 空气板形辊的维护检查事项

为了确保板形辊长期稳定地工作，严格的日常维护是重要的基础。其维护要求和要点，在设备说明书上都有详细的规定，但使用中容易忽略的地方有以下几点:

（1）检查转子之间的累计间隙，保证转子之间相互独立地转动是防止信号不受影响的关键因素，当然外界的温度也会对转子之间的间隙产生一定的影响，所以说在检查间隙之前，一定要先确定板形辊是处于正常的工作温度范围之内，这样做的目的是保证排除温度对转子间隙的影响。这转子间隙的累计计算是依靠于轧辊的工作宽度和最大的带钢温度而定，检查转子之间的间隙，可以使用塞尺测量，间隙应在0.25 mm～0.30 mm，允许的最小差距是0.127 mm，但是在板形辊运行使用几年后，可能会产生低摩擦力现象（可能不足引起维护人员注意），需要设备维护人员特别留意这方面，因为任何的低摩擦力同样会影响板形辊对板形的测量效果。

当然在检查之前，先要确保在转子上的边缘没有污垢或氧化物颗粒，这样做的目的也是确认没有因为误差的积累而导致测量失准。

（2）当转子在转动的情况下，其气压信号管如果存在气体泄露的现象，那么相应的电压输出会在负载和空载瞬间状态下开始慢慢变化，但是实际中转子所承受的压力是没有发生变化的，所以可以用这种方法来检查气压信号管是否存在泄露问题。

当然造成信号不稳定有很多因素，主要分为以下几种：

①传感器模块上存在漏气现象。

②信号管内有全堵塞或半堵塞现象。

③板形辊的密封已经变形、老化，导致漏气。

④转子之间的相互接触，造成信号不稳定，而这种问题的原因主要是转子之间存在大量的污垢造成的。

⑤板形辊除了有很多气动连接点，还有2个软管接口，是用来对心轴和转子供气的，要检查密封性，防止漏气造成信号错误、正压不足造成油污进入板形辊。

图4

（3）检查从冷干机过滤器排出的冷凝水中的油含量，如果水中含油，那就说明第一级的过滤器已经出现堵塞或者过滤能力已不能满足正常运行时的要求，在这种情况下，就需要更换过滤芯或者在第一级上游再安装一个粗过滤器。

（4）检查转子是否能在心轴上自由转动，并且要保证相邻转子之间没有严重摩擦影响，如果每个转子没有达到转动平稳、速度均匀的效果，应及时查找原因，必要时必须拆开板形辊，在转子无负载的情况下，其转速可以达到125 r/min，甚至更高。检查空气压缩站的进气压力，其数值应不低于5.5 bar，如果低于5.5 bar，可能会影响转子压力和心轴压力，导致板形辊出现损伤现象。

4 结束语

为保证轧机产品的板形质量，在轧机安装了AFC板形自动控制系统，并将其作为控制系统的重要组成部分，siemens vai的空气板形辊是AFC系统的核心检测元件，在日常使用中，由于空气板形辊加工精度高，对设备的装配和调整要求比较严格，所以只有提高空气板形辊的维护水平，加强对设备工作原理的掌握，做到精益求精，严格按照维护指导书进行检维修作业，才能保证产品的板形质量。

[1]王启顺.空气轴承式板形仪的常见故障及其对策.华北铝业有限公司，2003,7.

[2]尚继东.空气轴承式板形辊的维护和检修.轻合金加工技术，2001，10.

收稿：2013-12-16