中厚板熱矯直機支撐輥軸承損壞原因分析及處理

杜長學

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司）

摘　要：對中厚板全液壓熱矯直機及其輥系（輥盒）結構進行介紹，針對熱矯輥盒支撐輥軸承損壞原因進行分析，重點從潤滑維護及改進方案進行介紹，并對曾發(fā)生的支撐輥軸承損壞明確原因進行說明，為同類型矯直機輥盒維護及改進提供重要的參考依據(jù)。

關鍵詞：熱矯直機；輥系；支撐輥軸承；抱死；油氣潤滑

0　引言

熱矯直機是中厚板產(chǎn)線重要的工藝設備之一，負責對軋制后（水冷后）鋼板進行矯平，提高鋼板平直度，使其滿足交貨要求。熱矯直機處于軋線主流程上，該設備的運行情況直接關系到整條線的產(chǎn)量及產(chǎn)品質(zhì)量。2003年后國內(nèi)中厚板生產(chǎn)線數(shù)量迅速增加，90%熱矯直機均采用全液四重式結構，該形式熱矯直機主要由機架、傳動裝置、輥系（輥盒）、調(diào)整機構組成，其中輥系（輥盒）是熱矯直機核心部件。某廠4300中厚板生產(chǎn)線熱矯直機為西馬克公司設計，國內(nèi)某知名矯直機設備制造廠與西馬克公司合作制造，其中矯直機輥系為原裝進口件。2006年底熱矯直機投產(chǎn)，2007年6月第一次出現(xiàn)支撐輥軸承損壞故障，軸承損壞后造成支撐輥卡死，損傷矯直輥面，繼續(xù)矯直會造成鋼板表面壓痕，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。自2007年6月至2018年熱矯直機輥盒支撐輥軸承使用壽命極不穩(wěn)定，在機壽命從幾天到幾個月不等，多次出現(xiàn)新修復輥盒上機不足一周就出現(xiàn)支撐輥軸承損壞的問題，嚴重影響生產(chǎn)。針對熱矯機輥盒支撐輥軸承損壞問題，該廠技術人員曾與多個具有同結構熱矯直機的寬厚板生產(chǎn)線進行交流，均存在不同程度的類似問題。本文通過總結近年針對熱矯輥盒軸承故障處理的經(jīng)驗，對熱矯直機輥盒支撐輥軸承損壞形式、主要的損壞原因及預防措施，重點從軸承潤滑角度進行了深入分析介紹，為同類故障處理及預防提供參考。

1　熱矯直參數(shù)及結構介紹

1.1 主要參數(shù)

矯直機形式：四重式全液壓矯直機；矯直力（平行輥縫、靜壓靠）：3200t；矯直輥輥身長度：4300mm；矯直輥直徑：285mm；矯直輥數(shù)量：11根；矯直輥距：300mm；支撐輥數(shù)量：60根；支撐輥軸承型號：24130CCW33/C3；矯直速度：±2.5m/s；矯直鋼板溫度：450~1100℃。

1.2 熱矯直機主體結構（圖1）

1.3 上下輥系（輥盒）裝配結構

上下輥系（輥盒）裝配結構如圖2、圖3所示。為適應高溫鋼板矯直，熱矯輥系軸承采用REBS油氣潤滑，矯直輥內(nèi)通水冷卻。一套輥系有支撐輥軸承120盤，矯直輥軸承 22盤。鋼板矯直過程中矯直輥與鋼板直接接觸，支撐輥對矯直輥進行支撐，由支撐輥承受矯直力，并通過軸承及軸承座作用到框架上。由于矯直輥與鋼板直接接觸，矯直輥的表面狀態(tài)直接影響鋼板表面質(zhì)量。每根工作輥由6根支撐輥支撐（靠入口出口為3根）。

2　故障現(xiàn)象

矯直機輥盒支撐輥軸承損壞后的現(xiàn)象如圖4所示，矯直輥輥面異常磨損（寬度與支撐輥輥身寬度接近）、支撐輥輥身出現(xiàn)嚴重磨損及藍色燒傷痕跡。軸承抱死故障絕大多數(shù)情況下發(fā)生在上輥盒，且以上輥盒中間4組支撐輥為主。

3　潤滑不足造成支撐輥軸承損壞

投產(chǎn)至今該廠熱矯輥盒支撐輥軸承損壞原因主要分為：潤滑不足、載荷超限、標定板厚度錯誤、壓縮空氣中含水、輥徑差過大等。根據(jù)投產(chǎn)至今輥盒故障數(shù)據(jù)資料分析認為，潤滑不足造成軸承損壞的次數(shù)至多。該廠熱矯輥盒為西馬克公司2004—2005年設計，支撐輥軸承采用油氣潤滑，采用軸承座內(nèi)置分配器對連體軸承座的5個軸承的油量進行均勻分配，如圖5所示。

熱矯輥盒正常情況下需要定期下機解體維護，包括修磨輥面、軸承檢查、密封更換等項目，針對潤滑油路等。修復過程中往往只是對管路及分配器用壓縮空氣進行吹掃，檢查各潤滑點是否出氣，無法檢測油氣分配是否均勻。經(jīng)過對故障輥盒的內(nèi)置分配器結構進行剖分研究，發(fā)現(xiàn)分配器內(nèi)部結構復雜，如圖6、圖7所示，共有18個小孔（孔徑 0.6mm），4個孔通向當前軸承，其余14個孔繼續(xù)傳向?一級。根據(jù)分配器原理，若其中個別少量孔堵塞，比如4個孔中的2個孔堵塞，就會造成當前軸承潤滑油量縮減為 1/2，類似堵塞問題很難通過壓風吹掃檢測出異常，這就會造成不正常的分配器繼續(xù)上機，繼而造成軸承因潤滑不足而快速損壞。對拆下的分配器豎立放置2d發(fā)現(xiàn)有黑色液體流出，類似墨汁（圖8、圖9），分析認為這是由于上輥盒長期受高溫鋼板烘烤而出現(xiàn)的潤滑油碳化，特別是上輥盒熱輻射顯著大于下輥盒，這與絕大部分支撐輥軸承損壞問題發(fā)生在上輥盒中間部位也可關聯(lián)上。

綜上，輥盒檢修過程中容易發(fā)生由于內(nèi)置分配器內(nèi)淤積的碳化物清洗疏通不徹底造成潤滑油分配不均，造成部分軸承由于潤滑不足而損壞（圖10）。

4　輥盒油氣分配器的維護清洗方法

針對分配器（含內(nèi)置、外置分配器）的維護與REBS技術人員溝通，正確的維護清洗方式是：將各分配器在煤油槽中浸泡2d，浸泡后煤油槽底部出現(xiàn)大量黑色物質(zhì)（圖 11）。然后用清潔壓風正、反向吹掃后，再到新煤油中沖洗即可。另外，內(nèi)置分配器短節(jié)連接處的O形圈在每次修復時均需更換新件。

5　輥盒油氣潤滑管路布置改進方案介紹

5.1 原設計內(nèi)置油氣潤滑分配器的缺點

西馬克公司設計的熱矯輥盒支撐輥軸承潤滑，采用連體軸承座內(nèi)安裝內(nèi)置分配器的形式（圖12a）），內(nèi)置分配器有如下主要缺點：

（1）價格昂貴，一套輥盒，僅內(nèi)置分配器需30萬元以上。

（2）拆解安裝精度要求高。

（3）分配器本身為不可拆解結構，徹底清洗維護困難。

（4）上輥盒軸承座的內(nèi)置分配器長期處在高溫環(huán)境下，易出現(xiàn)積碳，由于通孔僅 0.6mm，極易堵塞。

5.2 新熱矯輥盒油氣潤滑油路設計方案及優(yōu)點

目前新設計的油氣潤滑管路布置方案為：取消內(nèi)置分配器，增加二級外置分配器，通過不銹鋼管路（Ф6mm×1.5mm）直通每個潤滑點（圖12b）），新方案優(yōu)點如下：

（1）外置分配器價格僅是內(nèi)置分配器的1/3。

（2）外置分配器位置溫度低，不會出現(xiàn)碳化堵塞問題。

（3）外置分配器結構簡單，可解體徹底清洗，維護方便。

5.3 SKF 新型密封高溫潤滑脂軸承在熱矯機輥盒中的應用

為解決熱矯輥盒的軸承損壞壽命問題，SKF新研發(fā)升級版的密封軸承，在某鋼廠 5000產(chǎn)線和某鋼廠4200產(chǎn)線熱矯機均得到了很好的使用。有如下優(yōu)點：

（1）取消油氣潤滑系統(tǒng)，可完全消除稀油消耗成本，消除油氣潤滑系統(tǒng)維護成本。

（2）去除油氣管路堵塞造成軸承欠潤滑影響。

（3）采用高溫油脂填充，保證軸承自潤滑效果，降低溫度對軸承潤滑的影響。

（4）使用升級版SKF密封軸承，軸承實際使用壽命大于開式軸承，可以多次重復使用。

6　其他軸承損壞原因

除潤滑原因外，曾經(jīng)發(fā)生過的明確的損壞原因有：

（1）模型系數(shù)設定錯誤，造成超載。

（2）高強鋼頭尾板形問題，造成單個軸承過載。

（3）標定板厚度錯誤。造成輥縫標定出錯，造成過載。

（4）頻繁超矯直能力曲線進行超極限鋼板矯直。

（5）油氣潤滑壓縮空氣中含水。

（6）支撐輥輥徑差過大。

7　結論

對中厚板軋機應用廣泛的全液壓熱矯直機結構進行介紹，針對潤滑原因造成的熱矯機輥盒支撐輥軸承抱死問題進行深入分析，并提供了有針對性的維護要點。同時將目前新的潤滑管路布置形式與原布置形式進行了對比。并指出其他造成矯直機支撐輥軸承抱死的6個主要原因，為同類型矯直機的輥盒維護改進提供重要參考依據(jù)。

【參考文獻】

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［3］謝鵬飛，董志偉.淺談油氣潤滑分配器的維修和維護［J］.河北冶金，2016（4）77-79.

來源：《設備管理與維修》2022年第23期

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