边部吹扫技术在铝带冷轧机中的应用

张 洁

(河南中孚特种铝材有限公司，河南 郑州 450016)

在冷轧过程中，由于轧制油的黏度偏高或轧机出口侧吹扫装置的压缩空气喷嘴距离、角度设计不当，压缩空气喷嘴流量、压力大小不当，会造成带材表面油痕，退火后产生黄油斑。传统的吹扫方法仅是把轧制过程中通过辊缝带过来留在带材表面的轧制油吹掉。而SMS公司设计的吹扫装置不仅保留了传统吹扫方法的设计功能，而且增加了边部吹扫和抽吸装置，大大提高了带材边部的干燥度。通过实际测试，带材表面的残油量小于70mg/m2，而一般轧机带材表面的残油量都在80mg/m2以上，有的甚至超过100mg/m2。

1 边部吹扫组成及其作用

1.1 边部吹扫装置的组成

边部吹扫系统包含两个在带材边部的头部，每个头部包含空气喷出装置、抽吸系统、红外线探测组合装置和一个小的空气吹扫。在红外线探测组合装置的周围有一圈小的空气吹扫，如图1所示。

1.2 各组成部分的作用

空气喷出装置是为了吹走带材边部的油珠子；抽吸系统是靠强大的空气压力吸走空气喷出装置吹走的油珠子；红外线探测组合装置是为了精确带材边部空气喷出装置和抽吸系统的精确位置；红外线探测组合装置周围的一圈小的空气吹扫是为了吹走油气，保持红外线探测组合装置的清洁。

1.3 红外线探测组合装置组成及边部传感器的工作原理

红外线探测组合装置包含一个在两个接收器之间的红外线发射器和两个接收器传感器。传感器A被带材完全覆盖，用来控制从LED发出的强度。传感器B是根据传感器与带材边部的相对位置接受成比例的反射光，其距离带材越近接受的反射光越强(如图2)。

图1 边部吹扫的组成图

图2 传感器的工作原理

每一个边部吹扫探头都有一个红外线发射器和两个接收器传感器。里面的传感器A用来控制发射器的强度，外面的传感器B用来探测带材边部。当带材穿过探头时，里面的传感器A探测到红外线的反馈增加，这时发射器的强度就会减弱。中间的红外线发射器发射红外线，内部的传感器A接收的红外线反馈的强弱，决定着中间红外线发射器发射红外线的强弱。

在轧制过程中，带材可能会抖动并且带油量也不相同，这会使得内部传感器A接收的红外线强度有所变化，这时红外线发射器会调节发射的强弱，使得传感器A接收的红外线强度不变。外部传感器B在传感器A接收的红外线强弱不变的前提下，根据自身接收红外线的强度通过电路板转换为电压信号，而在传感器标定时，得出了传感器的电压和距离的对应关系，通过计算再转换为传感器B离带材边部的距离。如果传感器B的电压值有变化，这时候控制器就会给出相应的输出移动液压缸使得传感器B离带材边部的位置不变。

2 系统标定

在调试最初需要做流量标定和边部传感器标定。

2.1 流量标定

流量标定是用来标定控制阀的流量特性。流量标定可以两边分开标定也可以同时标定，一般为了节约时间，流量标定采用两边同时进行。其步骤为：首先，把边部吹扫移动到最外侧，满足标定的条件；其次，使能标定信号，系统会自动给出标定顺序和步骤，边部吹扫会按照给定的输出移动到最里面然后再移动在最外面，接着系统会再给另外一个数值的输出移动，最终给出两个阀移动的特性；最后，把标定结果激活。

2.2 边部传感器标定

边部传感器标定是用来标定边部传感器的测量值。标定的结果是把边部传感器接收的反射光转换成的电压值与距离带材边部的位置的比例关系。边部传感器标定一般是两侧分开标定，防止另一侧红外线的干扰。其步骤为：首先，把一块平整的带材放在边部吹扫的架子上并且用设备自带的小架子把带材固定在离传感器高度为25.5mm的位置；其次，打开标定的人机界面，设置相关参数，使其能标定；最后，标定结束后出现电压和位置的对应关系的标定结果，并且把标定结果激活。

值得注意的是流量标定和边部传感器标定结束后都需要激活标定结果，更改参数，使用最新的标定结果，否则使用的仍是标定前的参数和标定前的特性。

3 系统调试

标定完成之后，就可以开始调试边部吹扫了。边部吹扫主要调试两个方面：一方面是调试液压缸的位置，使液压缸位置能够准确的到达设定位置；另一方面是调试空气喷出的位置刚好和带材的边部吻合，以便吸走带材边部的油珠子。

为了使边部吹扫的空气吹在带材的边部，边吹控制单元有3种不同的液压缸控制模式：①开环控制——控制阀输出一个固定的值，不考虑位置传感器或者是边部传感器的反馈；②位置控制——根据位置传感器的反馈控制阀的输出，为了达到设定的位置；③边部跟踪——根据边部传感器的红外线的反馈值控制阀的输出，从而达到想要的边部位置设定值，注意的是这种模式只有带材的边部在边部传感器的敏感范围内。

以常用到的边部跟踪控制方式为例，介绍其控制原理。首先设定内部传感器距离带材边部多少毫米使得空气喷出装置喷出的空气刚好吹在带材的边部；然后根据传感器接收的红外线强度的大小得到内部传感器距离带材边部的距离，设定值和实际值的差值送给控制器进行PI(P为比例、I为积分)调节；最后由控制器给出输出控制液压缸移动。

调试主要是调试控制器的P、I的大小，一般是先同时给两侧P、I的大小，进行粗调。然后再对一侧进行细微的修改，达到精调的目的。使得能在相对比较短的时间内达到设定的位置，使得在轧制时边部吹扫能尽早的移动到工作位置。

4 调试结论

1)调试时出现给出内部的传感器设定值为5mm时，空气喷出装置没有喷在带材的边部，离带材边部还有一些距离，修改为4mm时空气喷出装置喷出的气体刚好和带材边部吻合；

2)调试中出现的另一个问题是压力的问题，如果空气喷出装置的气压过大，会把带材边部的油珠子吹到带材的表面而没有被抽吸系统吸走，所以需要在观察中调节压力的大小。最后发现在压力为0.4MPa的时候，既能保证空气喷出装置把带材边部的油珠子吹走，又能使得抽吸系统把油珠子吸走。

[1]周鸿章、谢水生等. 现代铝合金板带投资与设计、技术与装备、产品与市场[M]. 冶金工业出版社.2012.

[2]2300mmDSR冷轧机操作、维护手册. 2011.