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[摘 要]介绍几种不同阶段的铝轧机上配套使用的轧制油喷杆梁的结构及控制，分析优缺点，简要说明它对带材板型的影响。
[关键词]喷杆梁；轧制油；板型；控制方式
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0029-02
1 引言
铝板带箔的板形平直度（即板型）是铝板带箔产品的一个重要的质量考核指标。各个轧机制造商及轧机使用厂家都以获得优良板型作为不断追求的目标。优良的板型与轧机整体机械设备的制造精度、轧辊的原始凸度、测厚仪的精度、轧辊的倾斜控制、弯辊的控制、电控系统的控制及生产工艺等密不可分，但是更重要、更直接影响的是通过喷杆梁喷出的轧制油引起铝板带箔的板形平直度的变化。
在轧制过程中，由于金属变形产生大量变形热以及金属和轧辊之间产生的摩擦热，轧辊辊面温度逐渐升高，使辊形产生变化，进而对板型造成一定的影响。因此，轧机在轧制中，向工作辊表面不同区域喷射不同流量、不同温度的轧制油，引起工作辊局部辊形的改变，从而改变最终带材的板形平直度。从经验上讲，喷杆梁喷射的轧制油用可以达到板型平直度控制的70%以上。
2 八十年代日本技术的MARROTA阀控制的喷杆梁总成
①.组成及控制原理
这种喷杆梁控制总成是由手动减压阀阀站、MATTOTA控制阀站、控制气体软管束、轧制油硬管道束及上、下工作辊喷杆梁组成。喷杆梁上的两个相邻的喷嘴间距为52mm，根据入口带材最大宽度计算喷嘴的数量，喷嘴喷出的轧制油要覆盖最大板面。1600规格的轧机喷嘴就要用的29个（宽幅轧机喷嘴会更多）。每个喷嘴的控制原理如下：
如图1所示，手动操作手动减压阀，可引起手动减压阀出口气压的变化，进而引对应的MATTOTA阀控制的轧制油流量变化。每一个MARROTA阀出口的轧制油分成两路对称进入上、下工作辊喷杆梁对应的固定喷嘴，通过喷嘴把轧制油喷射到上、下工作辊的辊面。引起工作辊凸度的变形，从而控制板型。手动调整上工作辊喷杆梁上的两个活动喷嘴位置，可以改变带材两侧肋部的板型。
上、下工作辊喷杆各有一排固定喷嘴，其中上工作辊喷杆梁两侧各有1个活动喷嘴。多个手动减压阀组成一个手动减压阀阀站。同样，多个MATTOTA控制阀组成一个MATTOTA控制阀站。
②.主要控制单元外形尺寸
主要控制单元之一，手动减压阀站的操作面积较大，面板宽和高的外形约为920mmx850mm，它安装在操作室内；控制单元之二是MARROTA控制阀站，它的长度约为1800mm左右，一般安装在主地沟内；自手动减压阀站到MARROTA控制阀是通过控制气体软管束连接；自MARROTA控制阀到喷杆梁之间的连接要用钢管连接，管道较多，约有29多根，每根管道外径约为22mm左右；
图2 是喷杆梁外形，其结构简单。喷嘴均采用扁平喷嘴，喷出轧制油呈椭圆形状。喷嘴同时工作时，可以连续覆盖工作辊辊面。上工作辊喷杆梁两侧的活动喷嘴，是为调整板带两侧肋部边浪所设，调整时手动操作喷嘴位置。
③.控制优缺点
优点是：成本较低，控制简单，适合用在低速、宽度较窄的轧机上。
缺点是：配制管线复杂、操作手操作难度大、MARROTA控制阀的可调流量范围比较窄（先导压力低于30%时打不开，先导压力达到80%时就应经是最大流量了），因工作辊喷杆梁是单排喷嘴，对带材的板型控制精度差。不能与板型辊闭环，实现不了自动板型控制。
3 气控集成式喷杆梁总成
①.组成及控制原理
这种喷杆梁是由气动电磁阀及电控柜、气缆、手动操作屏、上下工作辊喷杆梁及板型辊组成。其中，气动电磁阀和电气控制元件安装在一个柜子中，这个柜子与上下工作辊喷杆梁之间用多根气缆连接；上下工作辊喷杆梁由气液通断阀、喷嘴、轧制油的接口及气缆接口组成。每个喷嘴的控制原理如下：
如图3所示，根据板型辊检测到的出口板型，通过电控系统把实际的板型信号转变成电信号反馈到目标板型，它们比较后给出一个电信号控制气动电磁阀通断，气动电磁阀输出的气信号再控制喷杆梁内的气液通断阀通断，从而控制通过喷嘴的轧制油的通断。
上、下工作辊喷杆梁上的喷嘴各分多个纵向区域，间距一般为52mm。每个纵向区域3个喷嘴，靠近工作辊辊缝的喷嘴流量最小，中间的喷嘴流量次之，远离辊缝的喷嘴流量最大。其喷嘴的流量比例是1：2：4。 喷杆梁流量控制是通过开关不同的喷嘴组合来达到调整流量的效果。流量总共分成七种流量。需要一倍流量开启喷嘴1，需要二倍流量时开启喷嘴2，需要三倍流量时开启喷嘴1+2，需要四倍流量时开启喷嘴4，需要五倍流量时开启喷嘴1+4，需要六倍流量时开启喷嘴2+4，需要七倍流量时开启喷嘴1+2+4。
②.主要控制单元外形尺寸
主要控制单元之一，气动电磁阀及电控柜外形长x宽x高约为1500x800 2000mm，柜子顶部连接气缆，柜子一般放在轧机驱动侧，距离喷杆梁约有十多米远；控制单元之二是气缆，它连接于柜子与喷杆梁之间，气缆外面有包裹不锈钢丝编织的护套；控制单元之三是安装在操作台上的手动操作屏，可以随时手动干涉喷嘴的流量，其外形约为400mmx200mm；板型辊安装在距离轧机出口较近的位置。
图4是气控喷杆梁外形，其结构比较复杂。喷嘴也均采用标准的扁平喷嘴，喷出轧制油也呈椭圆形状。喷嘴同时工作时，连续覆盖工作辊辊面比较宽。喷杆梁边部也可以采用26mm间距的喷嘴，可以有效的解决板带两肋边浪的情况。
③.控制优缺点
优点是：a.轧制油管道连接简单了，总的轧制油管道分4-6个支管就行了；b.可以实现七种流量控制，可以与板型辊实现闭环控制。即便是手动控制，在操作屏上操作，操作面积大大减小了，操作简单了。 缺点是：a.气动阀柜距离喷杆梁有十多米远，从气动电磁阀给定电信号到喷嘴流量的变换会有些滞后，这样控制带材的板型稍差一点。b.气液通断阀是安装在喷杆梁中，此阀尽管使用X型密封圈，在使用中也会出现磨损情况，这时轧制油就会通过气缆流进电磁阀柜，造成一定的麻烦。
4 电控集成式喷杆梁总成
①.组成及控制原理
这种喷杆梁是由电控柜、电缆、手动操作屏、上下工作辊喷杆梁及板型辊组成。其中，电控柜与上下工作辊喷杆梁之间用两根电缆连接；上下工作辊喷杆梁由电磁通断阀、喷嘴、轧制油的接口及电缆接口组成，电磁通断阀是安装在喷杆梁内部。每个喷嘴的控制原理如下：
如图5所示，根据板型辊检测到的出口板型，通过电控系统把实际的板型信号转变成电信号反馈到目标板型，它们比较后给出一个电信号直接控制喷杆梁内的电磁阀通断，从而控制通过喷嘴的轧制油的通断。
上、下工作辊喷杆梁分成纵向若干个冷却段，每段有三个喷嘴，靠近辊缝一排的喷嘴为基础流量喷嘴，流量最小，满足轧机正常工作最低润滑条件。中间一排喷嘴流量次之，远离辊缝一排喷嘴流量流量最大。每个喷嘴都有独立的电磁阀控制，所有电磁阀都可以互换。上、下工作喷杆梁上下两两对应的喷嘴是同一个电信号控制，达到上、下喷杆梁同时控制。喷射梁流量控制是通过调整脉宽频率来控制喷嘴流量，流量被分成九档，分别为20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%。
②.单元外形尺寸及操作
主要控制单元之一，电控柜外形长x宽x高约为700x500 800mm，电控柜底部连接电缆，电控柜也一般放在轧机驱动侧，距离喷杆梁约有十多米远；控制单元之二是电缆，它连接于电控柜与喷杆梁之间，电缆外面有包裹不锈钢丝编织的护套；控制单元之三是安装在操作台上的手动操作屏，也可以随时手动干涉喷嘴的流量，其外形约为400mmx200mm，板型辊安装在距离轧机出口较近的位置。
图6是电控喷杆梁外形，其结构比较复杂。喷嘴也均采用标准的扁平喷嘴，喷出轧制油也呈椭圆形状。喷嘴同时工作时，连续覆盖工作辊辊面比较宽。喷杆梁边部也可以采用26mm间距的喷嘴，可以有效的解决板带两肋边浪的情况。
③.控制优缺点
优点是：a.轧制油管道连接也简单了，总的轧制油管道也分成4-6个支管就行了；b.可以实现更多种流量控制，可以与板型辊实现闭环控制。同时每个喷嘴的流量可以随时手动干预。操作简单。c.由于每个电磁通断阀安装在喷杆梁中，直接控制轧制油通断。响应快，板型控制的好。
缺点是：a.由于每个喷嘴的电磁通断阀安装在喷杆梁中，整个上、下工作辊喷杆梁的头部外形尺寸有所增大。b.成本略贵一些。
5 结束语
上述对3种铝轧机轧制油喷杆梁的进行了简单介绍，阐述了工作原理及部件组成，并分析了它们的优缺点。目前这些喷杆梁在不同厂家铝轧机设备上还在继续使用。
另外，国外的铝轧机为了解决宽幅带材两肋部的板型，有的轧机制造商采用边部85？C左右热轧制油喷淋，有的轧机制造商采用边部15？C左右冷轧制油喷淋，这些喷嘴也把合在上下工作辊喷杆梁上。它们受铝轧机板型自动控制系统控制，改变上下工作辊局部热凸度，从而改变带材两肋部板型。
随着铝加工设备技术的提高，铝轧机上的喷杆梁会向精小型、高寿命、高效率方向发展，其性能会越来越完善。
参考文献
1. 尹晓辉《铝合金冷轧及薄板生产技术》2010.10冶金工业出版社
2. 段瑞芬《铝箔生产技术》2010.03冶金工业出版社
3. 朱超 上海日森精密机械有限公司提供的《印度JINDAL1750冷轧机电动喷杆梁图纸及操作维护说明书》2012.03
[关键词]喷杆梁；轧制油；板型；控制方式
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0029-02
1 引言
铝板带箔的板形平直度（即板型）是铝板带箔产品的一个重要的质量考核指标。各个轧机制造商及轧机使用厂家都以获得优良板型作为不断追求的目标。优良的板型与轧机整体机械设备的制造精度、轧辊的原始凸度、测厚仪的精度、轧辊的倾斜控制、弯辊的控制、电控系统的控制及生产工艺等密不可分，但是更重要、更直接影响的是通过喷杆梁喷出的轧制油引起铝板带箔的板形平直度的变化。
在轧制过程中，由于金属变形产生大量变形热以及金属和轧辊之间产生的摩擦热，轧辊辊面温度逐渐升高，使辊形产生变化，进而对板型造成一定的影响。因此，轧机在轧制中，向工作辊表面不同区域喷射不同流量、不同温度的轧制油，引起工作辊局部辊形的改变，从而改变最终带材的板形平直度。从经验上讲，喷杆梁喷射的轧制油用可以达到板型平直度控制的70%以上。
2 八十年代日本技术的MARROTA阀控制的喷杆梁总成
①.组成及控制原理
这种喷杆梁控制总成是由手动减压阀阀站、MATTOTA控制阀站、控制气体软管束、轧制油硬管道束及上、下工作辊喷杆梁组成。喷杆梁上的两个相邻的喷嘴间距为52mm，根据入口带材最大宽度计算喷嘴的数量，喷嘴喷出的轧制油要覆盖最大板面。1600规格的轧机喷嘴就要用的29个（宽幅轧机喷嘴会更多）。每个喷嘴的控制原理如下：
如图1所示，手动操作手动减压阀，可引起手动减压阀出口气压的变化，进而引对应的MATTOTA阀控制的轧制油流量变化。每一个MARROTA阀出口的轧制油分成两路对称进入上、下工作辊喷杆梁对应的固定喷嘴，通过喷嘴把轧制油喷射到上、下工作辊的辊面。引起工作辊凸度的变形，从而控制板型。手动调整上工作辊喷杆梁上的两个活动喷嘴位置，可以改变带材两侧肋部的板型。
上、下工作辊喷杆各有一排固定喷嘴，其中上工作辊喷杆梁两侧各有1个活动喷嘴。多个手动减压阀组成一个手动减压阀阀站。同样，多个MATTOTA控制阀组成一个MATTOTA控制阀站。
②.主要控制单元外形尺寸
主要控制单元之一，手动减压阀站的操作面积较大，面板宽和高的外形约为920mmx850mm，它安装在操作室内；控制单元之二是MARROTA控制阀站，它的长度约为1800mm左右，一般安装在主地沟内；自手动减压阀站到MARROTA控制阀是通过控制气体软管束连接；自MARROTA控制阀到喷杆梁之间的连接要用钢管连接，管道较多，约有29多根，每根管道外径约为22mm左右；
图2 是喷杆梁外形，其结构简单。喷嘴均采用扁平喷嘴，喷出轧制油呈椭圆形状。喷嘴同时工作时，可以连续覆盖工作辊辊面。上工作辊喷杆梁两侧的活动喷嘴，是为调整板带两侧肋部边浪所设，调整时手动操作喷嘴位置。
③.控制优缺点
优点是：成本较低，控制简单，适合用在低速、宽度较窄的轧机上。
缺点是：配制管线复杂、操作手操作难度大、MARROTA控制阀的可调流量范围比较窄（先导压力低于30%时打不开，先导压力达到80%时就应经是最大流量了），因工作辊喷杆梁是单排喷嘴，对带材的板型控制精度差。不能与板型辊闭环，实现不了自动板型控制。
3 气控集成式喷杆梁总成
①.组成及控制原理
这种喷杆梁是由气动电磁阀及电控柜、气缆、手动操作屏、上下工作辊喷杆梁及板型辊组成。其中，气动电磁阀和电气控制元件安装在一个柜子中，这个柜子与上下工作辊喷杆梁之间用多根气缆连接；上下工作辊喷杆梁由气液通断阀、喷嘴、轧制油的接口及气缆接口组成。每个喷嘴的控制原理如下：
如图3所示，根据板型辊检测到的出口板型，通过电控系统把实际的板型信号转变成电信号反馈到目标板型，它们比较后给出一个电信号控制气动电磁阀通断，气动电磁阀输出的气信号再控制喷杆梁内的气液通断阀通断，从而控制通过喷嘴的轧制油的通断。
上、下工作辊喷杆梁上的喷嘴各分多个纵向区域，间距一般为52mm。每个纵向区域3个喷嘴，靠近工作辊辊缝的喷嘴流量最小，中间的喷嘴流量次之，远离辊缝的喷嘴流量最大。其喷嘴的流量比例是1：2：4。 喷杆梁流量控制是通过开关不同的喷嘴组合来达到调整流量的效果。流量总共分成七种流量。需要一倍流量开启喷嘴1，需要二倍流量时开启喷嘴2，需要三倍流量时开启喷嘴1+2，需要四倍流量时开启喷嘴4，需要五倍流量时开启喷嘴1+4，需要六倍流量时开启喷嘴2+4，需要七倍流量时开启喷嘴1+2+4。
②.主要控制单元外形尺寸
主要控制单元之一，气动电磁阀及电控柜外形长x宽x高约为1500x800 2000mm，柜子顶部连接气缆，柜子一般放在轧机驱动侧，距离喷杆梁约有十多米远；控制单元之二是气缆，它连接于柜子与喷杆梁之间，气缆外面有包裹不锈钢丝编织的护套；控制单元之三是安装在操作台上的手动操作屏，可以随时手动干涉喷嘴的流量，其外形约为400mmx200mm；板型辊安装在距离轧机出口较近的位置。
图4是气控喷杆梁外形，其结构比较复杂。喷嘴也均采用标准的扁平喷嘴，喷出轧制油也呈椭圆形状。喷嘴同时工作时，连续覆盖工作辊辊面比较宽。喷杆梁边部也可以采用26mm间距的喷嘴，可以有效的解决板带两肋边浪的情况。
③.控制优缺点
优点是：a.轧制油管道连接简单了，总的轧制油管道分4-6个支管就行了；b.可以实现七种流量控制，可以与板型辊实现闭环控制。即便是手动控制，在操作屏上操作，操作面积大大减小了，操作简单了。 缺点是：a.气动阀柜距离喷杆梁有十多米远，从气动电磁阀给定电信号到喷嘴流量的变换会有些滞后，这样控制带材的板型稍差一点。b.气液通断阀是安装在喷杆梁中，此阀尽管使用X型密封圈，在使用中也会出现磨损情况，这时轧制油就会通过气缆流进电磁阀柜，造成一定的麻烦。
4 电控集成式喷杆梁总成
①.组成及控制原理
这种喷杆梁是由电控柜、电缆、手动操作屏、上下工作辊喷杆梁及板型辊组成。其中，电控柜与上下工作辊喷杆梁之间用两根电缆连接；上下工作辊喷杆梁由电磁通断阀、喷嘴、轧制油的接口及电缆接口组成，电磁通断阀是安装在喷杆梁内部。每个喷嘴的控制原理如下：
如图5所示，根据板型辊检测到的出口板型，通过电控系统把实际的板型信号转变成电信号反馈到目标板型，它们比较后给出一个电信号直接控制喷杆梁内的电磁阀通断，从而控制通过喷嘴的轧制油的通断。
上、下工作辊喷杆梁分成纵向若干个冷却段，每段有三个喷嘴，靠近辊缝一排的喷嘴为基础流量喷嘴，流量最小，满足轧机正常工作最低润滑条件。中间一排喷嘴流量次之，远离辊缝一排喷嘴流量流量最大。每个喷嘴都有独立的电磁阀控制，所有电磁阀都可以互换。上、下工作喷杆梁上下两两对应的喷嘴是同一个电信号控制，达到上、下喷杆梁同时控制。喷射梁流量控制是通过调整脉宽频率来控制喷嘴流量，流量被分成九档，分别为20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%。
②.单元外形尺寸及操作
主要控制单元之一，电控柜外形长x宽x高约为700x500 800mm，电控柜底部连接电缆，电控柜也一般放在轧机驱动侧，距离喷杆梁约有十多米远；控制单元之二是电缆，它连接于电控柜与喷杆梁之间，电缆外面有包裹不锈钢丝编织的护套；控制单元之三是安装在操作台上的手动操作屏，也可以随时手动干涉喷嘴的流量，其外形约为400mmx200mm，板型辊安装在距离轧机出口较近的位置。
图6是电控喷杆梁外形，其结构比较复杂。喷嘴也均采用标准的扁平喷嘴，喷出轧制油也呈椭圆形状。喷嘴同时工作时，连续覆盖工作辊辊面比较宽。喷杆梁边部也可以采用26mm间距的喷嘴，可以有效的解决板带两肋边浪的情况。
③.控制优缺点
优点是：a.轧制油管道连接也简单了，总的轧制油管道也分成4-6个支管就行了；b.可以实现更多种流量控制，可以与板型辊实现闭环控制。同时每个喷嘴的流量可以随时手动干预。操作简单。c.由于每个电磁通断阀安装在喷杆梁中，直接控制轧制油通断。响应快，板型控制的好。
缺点是：a.由于每个喷嘴的电磁通断阀安装在喷杆梁中，整个上、下工作辊喷杆梁的头部外形尺寸有所增大。b.成本略贵一些。
5 结束语
上述对3种铝轧机轧制油喷杆梁的进行了简单介绍，阐述了工作原理及部件组成，并分析了它们的优缺点。目前这些喷杆梁在不同厂家铝轧机设备上还在继续使用。
另外，国外的铝轧机为了解决宽幅带材两肋部的板型，有的轧机制造商采用边部85？C左右热轧制油喷淋，有的轧机制造商采用边部15？C左右冷轧制油喷淋，这些喷嘴也把合在上下工作辊喷杆梁上。它们受铝轧机板型自动控制系统控制，改变上下工作辊局部热凸度，从而改变带材两肋部板型。
随着铝加工设备技术的提高，铝轧机上的喷杆梁会向精小型、高寿命、高效率方向发展，其性能会越来越完善。
参考文献
1. 尹晓辉《铝合金冷轧及薄板生产技术》2010.10冶金工业出版社
2. 段瑞芬《铝箔生产技术》2010.03冶金工业出版社
3. 朱超 上海日森精密机械有限公司提供的《印度JINDAL1750冷轧机电动喷杆梁图纸及操作维护说明书》2012.03