韩庆华，刘永杰

（奥科宁克（昆山）铝业有限公司，江苏苏州 215332）

0 引言

冷轧机的轧制油冷却系统在轧辊冷却、润滑、板形控制等方面起着至关重要的作用，喷淋阀是其中非常重要的元件，喷淋阀的开合灵敏性、稳定程度直接决定着产品板形的好坏。当前冷轧机的喷淋阀采用的是SHAPE TECHNOLOGY 公司生产的MK3 ISV 069D 阀。外观看似简单的一个阀，由于其内部结构的复杂性，维修工在它出现故障后不知道如何维修。本文着重阐述该阀的基本构造、工作原理和其出现常见故障后的维修方法。

1 喷淋阀构造

喷淋阀由电磁线圈、阀体、隔膜、内部阀块、适配板等部分组成（图1）。电磁线圈及内部阀块被装入阀体内部，各个结合部位都采用O 形圈严格密封。电磁线圈底座采用的是铁氟龙材料，起绝缘和密封的作用。阀体、内部阀块、适配板采用304 不锈钢加工而成，隔膜及各个O 形圈采用氟橡胶材料。O 形圈材料的选用特别关键，一定要耐轧制油的侵蚀。

图1 喷淋阀构造

该喷淋阀设计的最大特点是整个阀只有一个运动部件，就是隔膜。因此，隔膜可以说是喷淋阀的核心部件，也是最容易出现故障的薄弱环节。这个部件由VITON（氟橡胶）模制而成，采用Nomex（芳纶1313）织物加固，使用寿命为超过2000 万次循环。隔膜的运动快慢将直接决定喷淋阀的开关速率。正常情况下，喷淋阀的开关延迟时间是50 ms—开启，70 ms—关闭。温度、压力和轧制油的污染程度都会影响隔膜的运动速度。通常情况下，每4 年对隔膜进行一次整体更换，以确保隔膜保持良好状态。

喷淋阀的内部阀块结构设计非常巧妙，采用了圆弧形的分界面，使轧制油通过分界面后尽可能地减小压降，轧制油通过分界面前后压力几乎没有损失（图2）。

图2 内部阀块

喷淋阀整体由阀体外表面的O 形圈3、O 形圈4、O 形圈5、电极分割成了3 个区域，分别是24 V 电源区域、压缩空气区域、轧制油区域，每个区域之间严格分开（图3）。一旦O 形圈破损将有可能出现油、气、电混合的局面，从而影响喷淋阀的正常使用。所以这3 个O 形圈对整个阀的可靠性起着至关重要的作用。

图3 喷淋阀功能区域

2 喷淋阀原理

一组喷淋阀共计27 个，沿轧辊轴线方向一字排开，被集中安装在喷淋梁上，所有的喷淋阀及其组件都可以互换使用（图4）。电磁线圈由24 V 直流电驱动，根据板形需要，每个区域单独匹配的喷淋阀来控制轧制油的喷射时间及喷射流量。

图4 喷淋阀插入喷淋梁

轧制油供油泵和喷淋阀采用连锁控制，当冷却泵关闭时喷淋阀电源会同时断开。其目的是尽可能地减少喷淋阀电磁线圈的通电时间，最大限度地延长电磁线圈的使用寿命。喷淋阀的动作可通过AFC（板形自动控制）电控系统自动或由操作员手动控制进行切换。此喷淋阀的适用范围是轧制油压力在0.2～1.2 MPa，温度不大于75 ℃，使用时必须确保不超过它的最大允许压力值及最高温度。空气、轧制油的切换压差为0.2 MPa，即有效运行供气压力应比轧制油压力大0.2 MPa 以上，这一点尤其重要，否则有可能造成喷淋阀关闭不严密，这也是气源入口增设一组增压泵的原因。供应的压缩空气必须清洁、干燥，过滤精度至5 μm 以下。电磁阀设计为在干燥空气条件下运行，因此不需要润滑供气。

喷淋阀处于“常开”模式（图5）。当电磁线圈断电时，压缩空气被电磁阀阻断，所有的气流只能在阀体内壁及电磁线圈底座围成的密闭空间内蜷缩着不能流动。轧制油施加在隔膜右侧，即隔膜“湿”侧。轧制油通常有0.5 MPa 左右的压力，油液压力向左顶开隔膜，使内部阀块的圆弧形分界面允许轧制油流过，隔膜弯曲后紧贴在阀体的圆弧形内壁上，油液通过内部阀块中间的小孔流经喷嘴喷出。

图5 喷淋阀打开状态下的压缩空气及油液流向

当电磁线圈通电时，压缩空气施加到隔膜的左侧，即隔膜“干”侧。隔膜保持和内部阀块的圆弧形分界面紧密贴合，阻止轧制油流过内部阀块的各个小孔，轧制油就不能从喷嘴流出（图6）。

图6 喷淋阀关闭状态压缩空气流向

3 喷淋阀的常见故障及处理方法

3.1 关闭状态漏油

（1）确认供电电流、电压是否正常。电流、电压不正常有可能造成电磁阀内部压缩空气气路没有打开，不能使压缩空气作用在隔膜左侧。

（2）检查电磁阀是否工作，动作是否自如，内部气路是否畅通，如果有故障则更换电磁线圈。电磁阀卡顿有可能造成气路不畅，不能使压缩空气作用在隔膜左侧。

（3）检查压缩空气压力是否正常，空气/油压差是否在0.2 MPa以上。空气/油压差小于0.2 MPa 时，可能造成隔膜关闭不严而造成渗漏。

（4）检查隔膜是否破裂。隔膜破裂时造成隔膜关闭不严密。

3.2 喷淋开启不喷油

（1）检查供油泵、确认油液压力是否正常。可能油液压力不足不能正常流出，应先确认轧制油泵出口压力。

（2）检查电磁阀是否工作，动作是否自如，如果有故障则更换电磁线圈。电磁阀如有故障可能动作不正常，造成压缩空气一直作用在隔膜左侧。

（3）O 形密封圈2 破损，压缩空气通过破损的O 形密封圈2流经阀体内部气流孔道一直作用在隔膜左侧。

3.3 喷油口有压缩空气排出

（1）更换阀体上的O 形密封圈4。由于压缩空气压力通常大于油液压力，当O 形密封圈4 损坏时，压缩空气会混入油液中。

（2）检查隔膜是否破裂。当喷淋阀处于关闭状态，隔膜破裂后，由于压缩空气这时作用在隔膜左侧的，会通过隔膜直接和油液混合。

3.4 电磁线圈上有油迹，电极上没有油迹

更换阀体上的O 形密封圈4。当阀体不供应压缩空气时（气源被切断时），油液通过损坏的O 形密封圈4，经压缩空气入口流入电磁线圈。

3.5 电磁线圈和电极上都有油迹

O 形密封圈1、4 组合，3、4 组合，1、3、4 组合损坏都有可能出现这种状况，为了节约维修时间，最好将O 形密封圈1、3、4同时更换掉。

4 喷淋阀的拆卸、组装过程

4.1 将喷淋阀从喷淋梁上取下

（1）对气源、电源和轧制油泵进行能源隔离。

（2）拧下喷淋梁上的轧制油排放塞，将残留的轧制油排出。

（3）旋开喷淋梁上的排气阀，释放气压。

（4）拆下固定喷嘴组件的螺栓和弹簧垫圈、并取出喷嘴组件，摘下O 形圈7。使用喷淋阀专用抽取工具取出喷淋阀。

4.2 喷淋阀的解体与组装

（1）用4 mm 内六角扳手将适配板上的螺栓拆下。

（2）取下O 形圈6，并小心地从阀体内取出内部阀块。如果内部阀块与阀体紧密配合，则应使用专用的提取工具。

（3）取出黑色的圆形隔膜。

（4）用4 mm 内六角扳手从电磁线圈底座上拆下内六角螺栓，将电磁线圈连同底座一起从阀体内移出，注意电磁线圈底座不要跟阀体做相对旋转运动，不然有可能损坏电磁线圈的连接线。特别注意电磁线圈底座顶部还有一个外六角螺栓，用于固定电磁线圈，这个螺栓不用拆。

（5）从电磁线圈底座上取下O 形圈1。

（6）从阀体上取下所有剩余的O 形圈。

（7）用清洗液清洗阀体和内部阀块并用低压压缩空气吹干。

（8）用硅脂轻轻涂抹新的O 形密封圈并将它们装入阀体。

（9）检查电磁线圈的状况和可维修性，如果有必要则更换新品。

（10）将新的O 形密封圈1 安装到电磁线圈底座上。将一层薄薄的平面密封胶（LOC-TITE Multi-Gasket 574）涂在阀体头部和电磁线圈底座的配合面上。

（11）将电磁线圈组件插入喷淋阀的末端，确保O 形密封圈2 安装就位。

（12）使用电磁阀固定螺栓重新锁紧电磁线圈底座锁紧，注意不要过度收紧，否则铁氟龙材料的底座可能会破裂。

（13）将新隔膜装入阀体并装入内部阀块。确保安装了新的O 形密封圈6，以防阀体与适配板之间出现间隙漏油。

（14）安装带有新O 形密封圈7 的适配板，并用螺栓锁紧。

在对喷淋阀进行任何维护工作之前，轧制油、空气和电源必须切断或关闭，并释放掉残余压力。必须让维护人员意识到工作场所涉及的风险，某维护人员就曾因为急于排除故障而忘记切断气源，最终发生了鼻梁骨被打断的安全事故。此外，在立即停机就进行喷淋阀维修时，元件温度高，必须要有足够时间冷却设备，避免被烫伤。

5 结语

MK3 ISV 069D 阀最容易出现的故障点是膜片、各个O 形圈和电磁线圈。阀体和内部阀块由不锈钢材料制成，出现故障的概率几乎为零。现场的故障形式千变万化，在维修中需根据实际情况进行判断和解决。