軋機軸承失效原因分析及改進
2024-01-22
馬衛娜，李楊
(唐山不銹鋼有限責任公司，河北 唐山 063100)
摘 要：本文通過對軋機滾動軸承失效原因進行分析，結合1580軋線的實際生產情況，并通過規范軸承管理、加強軸承裝配質量及在線跟蹤等措施，降低軸承燒損，保證軋線順利生產。
關鍵詞：軋機軸承；失效；預防措施
唐鋼不銹鋼公司1580熱扎生產線建于2008年，是一條新型的自動化程度較高的寬板軋制生產線。該線擁有1架粗軋機、7架精軋機，工作輥裝機16支應用滾動軸承46套。軋線初期生產時頻繁發生滾動軸承燒損事故，導致軋線停車，為公司造成巨大的經濟損失。因此規范軸承的使用和維護，降低軸承燒損，有效控制生產成本，提高軋機作業效率，成為我們亟待解決的一項課題。
1 軋機軸承的結構和受力特點
1580線精軋機工作輥采用美國鐵姆肯公司 (TIMKEN) 進口系列軸承，采用四列圓錐滾子做為主軸承，并配合雙列圓錐滾子止推軸承形式使用。該類型軸承由內圈、滾子、保持架以及相關組件和外圈安裝組合而成，可承受徑向為主、軸向聯合載荷，滿足軋機的使用要求。軸承外圈與軋輥輥徑為間隙配合方式，安裝時將軸承裝入軸承箱內，然后再裝入軋輥軸頸。以下為軸承及軋輥裝配簡圖 。
圖1 工作輥軸承裝配簡圖
2 軸承失效原因分析
2.1 軸承失效形式：
由于軸承屬于精密部件，且處在高溫、高熱、高壓水除鱗、氧化鐵皮飛濺環境下工作，引發軸承燒損的原因較為復雜。我們通過對燒損的軸承進行拆解，發現軸承配件有不同程度的損傷。如輥身側軸承內孔擦傷，軸承內、外圈滾道以及滾子有麻點；軸承珠粒滾子碎裂，銷柱發生斷裂；軋輥輥徑處擦傷等，以下為軸承受損圖片。
圖2 軸承受損圖況
2.2 軸承失效分析：
我們根據軸承結構形式、受力特點以及對失效軸承的拆解觀察，總結了造成軸承燒損的以下原因：
軸承裝配不良造成軸承游隙改變：
軸承的安裝及配合對軸承在線使用極其關鍵，圓錐滾子軸承在出廠時內部游隙值已經調整好，在裝配時按照標號順序進行安裝，裝配四列圓錐軸承不保留間隙，裝配雙列圓錐止推軸承時，軸承與壓蓋間預留一定間隙(控制在0.3～0.5mm), 保證在線能 夠承受交變軸向壓力。由于未按要求合理控制間隙值，在線發生堆、卡鋼事故時，軋輥軸線交叉產生軸向力或軸承座發生偏載，軸承瞬間受力增大， 游隙被鎖死，將引起軸承燒損。
異物入侵軸承內部造成燒損：
異物入侵對軸承損害非常直接。當其顆粒較大時，在軸承旋轉過程中導致滾動體、軸承套工作面發生磨擦，破壞軸承滾動體，嚴重時可造成滾子斷裂；當顆粒直徑小于軸承工作間隙時，異物碎屑進入到潤滑油中，會加劇軸承部件的磨損。如從上述圖中發現的輥頸和軸承滾道及滾子上有高點，形成局部應力集中，導致部分剝落出現。軋機軸承屬于重載應用，如果存在較大的局部應力集中，同時在沖擊載荷的作用下會導致滾子碎裂，軸承失效。
潤滑系統不暢造成燒損：
軸承潤滑油是保證軸承平穩、無憂運轉的基礎，對軸承疲勞壽命和磨損、溫升、振動等有重要影響。1580線目前工作輥軸承采用油氣潤滑在線供油方式，采用美孚齒輪油-VG320。如在線油管接頭接觸不良，供油壓力不足或斷油，將加劇軸承接觸表面的磨損，軸承迅速升溫，軸承內、外套圈過早出現碳化、裂紋等，降低軸承使用壽命。
軸承過載影響使用：
按軋制工藝的要求，各軋機架次負荷分配不均，使軸承長期在較大負荷下運行。如1580線精軋機組前幾架負荷偏大，經過調查發現2、3架的軋機軸承燒損次數高于其它架次。同時在軋鋼工作中由于工藝、設備等事故出現，使軸承在較短時間內承受過載負荷。這些過載影響往往造成滾動體局部萌生疲勞裂紋，而引起軸承疲勞失效。
3 改進措施
從軸承的結構特點及失效形式來分析，軸承使用涉及到軸承裝配、軋機操作及液壓潤滑多個環節。如有一方存在問題均可能導致在線軸承燒損事故，要考慮其軋制負荷、轉速、潤滑、溫升，并有針對性地采取防范措施。
3.1 加強軋線跟蹤檢測：
(1) 根據軋機工作狀態，優化軋制工藝，按不同帶鋼產品規格制定壓下規程，合理分配軋制載荷及控制轉速，避免軋鋼時發生明顯沖擊載 荷造成堆鋼、斷帶等情況，避免對軋輥軸承的損傷。
(2) 調整軋機軸向鎖緊及壓緊裝置，避免軸向竄動。軸承箱與機架牌坊的固定點與軸承座中心線相一致，以免產生力偶矩，使軸承偏載。
(3) 加強溫度檢測，應用溫度計、測振儀對軸承座進行定量檢測，供油溫度超出正常預設范圍應報警，避免軸承燒損嚴重。
(4) 加強在線油壓監測，每次換輥后，設專人查看油氣接頭是否插到位，每一路連接油氣混合塊的透明塑料管內是否油氣通暢，利用布條檢查氣密性，確保供油充足。
(5) 軋線每次進行換輥操作時，要求應對拆卸下的油管和接頭進行保護，避免異物入侵油管，引起軸承污染。
3.2 加強軸承裝配精度:
加強軸承日常維護工作，避免軸承在裝配初期受到污染。安裝軸承在清潔干燥的環境下進行，保證裝配精度。
(1) 定期檢測牌坊窗口及軸承座襯板尺寸，控制基準偏差在0.3mm內，偏差較大時必須更換新襯板或加墊。
(2) 定期檢測軋機軸承座尺寸，對軸承座內孔大于標準偏差0.15 mm, 對稱度大于標準偏差 0.20mm, 外形尺寸小于標準偏差0.50mm 的軸承座進行返修或報廢。
(3) 隨著軋制噸位的增加，在50萬t左右組織一次軸承全面拆解檢修。對軸承及組件進行清洗。按軸承的正確順序和標記字母安裝，每次檢修更換軸承外套承載區位置。
(4) 安裝軸承時控制好軸承間隙值，測量外圈端面與軸承箱蓋板縫隙寬度，根據需要添加不同厚度的金屬墊片，保證在正常要求范圍內；墊片必須壓實，并涂抹干油。
(5) 每2~3個月將軋輥端蓋螺絲拆掉，檢查軸承油、密封磨損等情況，縮短更換密封周期，基本使用2～4個月進行更換，避免雜物進入軸承內部。
(6) 使用專用工具吊裝和存放軸承，避免磕碰。針對受損輕微的軸承進行修復，使用300目的金相砂紙除銹拋光，打磨局部高點或剝落點。
(7) 定期清洗潤滑過濾網、接頭等裝置，對軸 承潤滑油進行化驗，檢測各項指標是否正常，保證 油質良好。
4 結語
通過對燒損軸承進行分析，找出軸承失效的原因；通過優化軋鋼工藝操作，實施在線點檢，加強軸承裝配精度，定期清洗軸承各組件等改進措施，經過一系列的精心維護，降低了軸承燒損的發生率。
不銹鋼1580線通過采取以上改進措施，軸承燒損事故大大減少，同時提高軋機作業率，取得良好經濟效益。
參考文獻
[1]蘇玉達.降低窄帶鋼熱軋機軸承消耗的措施[J]. 軋鋼，2003(3):57-58.[2]張海軍.四輥軋機工作輥軸承燒損原因分析及改進 [J].] 軸承，2007(12)14-15.
來源：《黑龍江冶金》
