針對高線粗中軋熱軋軋輥軸承燒損分析及原因
2025-02-22
軋機被公認為最具挑戰(zhàn)、最苛刻的軸承應用場合。在眾多軋機關鍵部位，軸承都會處于重負載、沖擊載荷、高低轉速、高溫以及高污染的運行環(huán)境。軋機設備中的軋輥頸軸承，可以說是軋機的心臟，正是由于這種苛刻的運行環(huán)境導致了粗中軋軋輥軸承在正常生產中的不穩(wěn)定性。并通過在人員裝配、優(yōu)化采購、軋制控制上作調整等改進，有效的解決了軋輥軸承使用壽命。
01 前言
陽春新鋼鐵軋鋼廠高線軋鋼車間有550軋機7架、450軋機4架、350軋機有2架，都采用目前應用最為廣泛的四列圓柱滾子軸承加止推軸承，止推軸承配置型式當圓柱滾子軸承、止推軸承分別承受徑向和軸向力時，軸承最容易發(fā)揮其速度性能，而且軸向軸承可保持較高的軸向引導精度，從理論上講，很少會出現軸承燒損事故，但在實際生產過程中由于軸承裝配、軋機調整、工藝控制、采購質量等因素，軸承燒損事故屢見不鮮。
02 存在的問題分析
2.1軋制徑向、軸向負載過高
工作輥軸承所承受的徑向載荷為軋制變形抗力和張力，由于軋制過程中頭中尾的溫差問題，變形抗力產生的軋制力明顯不同。低溫鋼軋制對軋輥軸承有一定的沖擊。軋制過程中的料形的不合理分布，會對變形較大的機架軸承負載過大。張力的調整不當，會對機架的軋制力產生極不均勻的速度，下游機架軋輥軸承產生較大的負載等問題產生。軸向載荷相對與軋制力相比，作用在工作輥上的軸向載荷往往被忽視，但它同樣是工作輥軸承損壞的主要因素之一。通常認為軸向力為軋制力的1%-2%，但實際使用中軋機的軸向力遠大于5%，從而出現軋輥竄動，軸向固定螺栓斷裂而軋制中斷，或軸承燒損而報廢。形成軋輥軸向力的原因較多，主要有軋輥軸線交叉、非對稱軋制、軋制力偏差、軋件鐮刀彎、楔形軋制以及傳動系統(tǒng)的影響，但造成軋輥軸向竄動的主要原因是軋輥間交叉尤其是傳動輥的軸線交叉。
2.2軸承座的密封性能差和潤滑不到位
熱軋時軋輥都要用水冷卻，且污水、氧化鐵皮等容易落入軸承。從而極大造成軸承失效，減少了軸承使用壽命。還有潤滑不符合要求：
(1)采用了不當的潤滑方式；
(2)選用了不當標號的潤滑油；
(3)潤滑油量未能達到潤滑需求。
2.3軸承游隙的影響
徑向游隙的大小直接影響軸承內部的載荷分布狀況，特別會影響軸承內最大滾動體載荷的變化。因經常拆裝軸承座，不可避免要留有一定的游隙，應根據裝配情況，選擇適合的徑向游隙。游隙過大、過小都將使軸承的使用壽命下降。另外，由于軋輥軸承分為徑向與軸向推力軸承成組使用，兩種軸承的游隙值應相匹配，避免互相干涉，影響軸承壽命。
2.4軸承材質的影響
由于滾動軸承工作時以很小的接觸面積承受較大的載荷，因此對軸承鋼材的微小缺陷也非常敏感。我廠用的GCr15，抗疲勞強度和抗沖擊性能偏弱，該種材質所制軸承在特殊場合會影響使用壽命。并且我廠采購為FC型軸承，在拆卸軸承上很不方便，檢查和確認比較麻煩等問題。
03 解決措施
3.1改進軋制措施
通過提高加熱爐的在爐時間控制，冷裝由原來75min提高到90min的在爐時間.使鋼坯溫度保持一定的均勻度，在調整時盡量讓尾部溫度稍高10度（標準溫度內提高），利于軋制力的均勻分布。調整操作人員嚴格按照紅坯尺寸的要求來控制料型，由原來標準+-0.5mm公差減小到+-0.3mm，確保料型的規(guī)范促使張力速度更好配合。在中軋入口加裝高溫檢測儀，由原來850度提高到880度。避免低溫鋼的軋制情況。軸向錯輥精度由原來2mm提高到0.6mm以內。在裝配環(huán)節(jié)上減降軸向止推軸承的作用力，減少負載。
3.2提高裝配和潤滑質量
當軋輥軸承密封不當造成外界的雜物進入到軸承中，這些雜質進入到軸承中會對油膜產生一定的影響造成潤滑效果不當，或者對軸承的滾道和滾動體造成損壞，從而造成軋輥軸承磨損的加速，容易使軸承發(fā)生疲勞剝落，引起工作表面的溫升，從而使?jié)櫥Ч獾狡茐模斐绍堓佪S承在干摩擦狀態(tài)下運動，因此，做好軋輥軸承的密封工作，避免外界雜質進入到軸承中破壞軸承的潤滑效果是避免軸失效的有效措施之一。
1、在立式軋機的動迷宮外加裝橡膠密封，減少冷卻水沖刷出的氧化鐵皮進入軸承箱體內。
2、合理的過盈量是密封圈具有良好性能，套圈直徑在400~600mm時過盈量取1.3~1.9mm，鋼絲直徑取0.4~0.7mm，彈簧 中徑取2.5~4.5mm，此時密封效果最理想，密封 唇口對套圈抱緊力可以滿足要求。彈簧長度可按 裝入后拉長3%~4% 來計算。從精細化裝配角度去消除裝配密封性問題。
3、減少軸承箱體與軋機襯板間隙，及時更換磨損嚴重的襯板。盡量減少傳動側軸承座與牌坊窗口的配合間隙，以減緩傳動軸跳動對軸承產生的沖擊。
4、采用的潤滑脂都具有很高的油吸能力，從而在工作中形成一定 強度的油膜，軸承裝配時需要確保在軸承內圈涂滿潤滑脂，從而確保軸承能夠有良好的潤滑效果，對于油量的控制可以通過外加潤滑油箱的方式來對軸承進行定期加油，從而保證軸承具有良好的潤滑效果。
3.3正確匹配軸承游隙
游隙可分為原始游隙、安裝游隙、工作游隙。在安裝游隙上加減因軸承內部溫差產生的尺寸變動量后就是有效游隙，有效游隙加上軸承負荷產生的彈性變形量后的游隙就是工作游隙。理論上當工作游隙略為微負值時，軸承的疲勞壽命最長，但實際上保持這種理想狀態(tài)是很困難的。一般來說，選擇軸承的工作游隙略為正值好些，這樣要以獲得較理想的疲勞壽命和運轉效果。我廠粗中軋軸承游隙值0.068-0.131mm，游隙過大會使軋輥產生軸向竄動。值得注意的是，軸承在使用一段時問后，因磨損而導致軸向竄動，當推力球軸承游隙超出規(guī)定值時，可用端面磨削的方法解決。
3.4提高采購品質
(1)我廠軋機設計上缺陷，變形抗力加大，軸承承受的軋制力增大，對于軸承質量的需求也提高。我廠粗中軋改用FCDP型軸承，該軸承有兩個無擋邊的外圈、滾子和保持架的外圈組件、兩個內圈等最主要的是保持架為穿柱結構，能更好的拆卸清潔和方便檢查，更好的滿足了我廠的需求。
(2)軸承從原來的GCr15材質提高到GCr18。抗疲勞強度和抗沖擊性明顯提高，雖然采購成本上略有提高，但是在后期使用過程中體現出來，更換軋輥的事故時間與頻率周期上核算，生產成本還有所下降。
04 結束語
通過改進方案，解決了高線工藝軋輥燒損較高的問題，取得了顯著的成效。為后序高效增產奠定了基礎。
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