軋機(jī)軸承故障分析與解決措施

宋將，姜武東

（山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東肥城 271612）

經(jīng)驗(yàn)交流

軋機(jī)軸承故障分析與解決措施

宋將，姜武東

（山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東肥城 271612）

分析認(rèn)為石橫特鋼軋機(jī)軸承損壞原因?yàn)檐堉茐毫Ξ惓！⒀b配不合理、潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障、密封效果差、承載異常軸向力等。通過合理匹配壓下力、制定軋機(jī)裝配技術(shù)規(guī)程、檢測油路、更換磨損備件、加強(qiáng)制度管理，軸承損壞故障得到排除，提高了軋機(jī)成材率及作業(yè)率。

軋機(jī)；軸承；軸向力；裝配

1 前言

石橫特鋼一棒車間年生產(chǎn)能力為60萬t，主軋跨共有18架高剛度短應(yīng)力線軋機(jī)?，F(xiàn)車間軋機(jī)設(shè)備運(yùn)行較為穩(wěn)定，能夠滿足現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝生產(chǎn)需要，但軋機(jī)軸承故障這一難題一直未徹底解決。近年來，平均每年因軸承故障造成誤軋停工1 125 min，直接經(jīng)濟(jì)損失合計(jì)95.3萬元，每月軋廢產(chǎn)品22.91 t，成材率降低0.35%。通過優(yōu)化裝配工藝、軋制工藝、設(shè)計(jì)離線油路檢測裝置以及加強(qiáng)管理等措施，排除了軸承故障，提高了軋制產(chǎn)量及成材率。

2 軋機(jī)軸承損壞原因分析

石橫特鋼一棒車間所有軋機(jī)屬波米尼機(jī)型，由國內(nèi)廠家測繪制造。此種機(jī)型與傳統(tǒng)國內(nèi)軋機(jī)結(jié)構(gòu)有明顯區(qū)別，主要包括以下幾個(gè)方面：1）軋機(jī)僅在非傳動(dòng)側(cè)設(shè)計(jì)有角接觸球軸承即向心推力軸承，而在另一側(cè)為四列圓柱滾動(dòng)徑向軸承作支撐傳動(dòng)。而傳統(tǒng)軋機(jī)上下左右4個(gè)輥頸位置均設(shè)計(jì)有向心推力軸承。從現(xiàn)場的使用情況看，向心推力軸承損壞的比例較大，占94%。2）軋機(jī)下輥位置固定，無法調(diào)節(jié)，在線軋輥軸向調(diào)節(jié)只能通過調(diào)整上輥來完成。而傳統(tǒng)軋機(jī)上下軋輥均可調(diào)整。3）軋機(jī)全部采用油氣潤滑。在軋機(jī)傳動(dòng)側(cè)及各個(gè)輥箱上，分別設(shè)計(jì)油氣混合器及油氣分配器，中間通過油氣管連接，周期性地將油氣傳輸至各個(gè)軸承所需的潤滑部位。而傳統(tǒng)軋機(jī)均采用干油潤滑，一般情況下是一次性加足，直至軋機(jī)下線：因此，石橫特鋼一棒車間軋機(jī)潤滑條件優(yōu)于傳統(tǒng)軋機(jī)。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，軸承損壞的主要形式為斷裂、磨損及點(diǎn)蝕。斷裂主要有內(nèi)外圈斷裂、滾動(dòng)體破裂、保持架斷裂等形式。外圈斷裂主要是由于過大載荷或過大沖擊載荷引起。內(nèi)圈斷裂則不同，除承受循環(huán)載荷外，在安裝時(shí)又以過盈配合與輥頸聯(lián)接，存在正拉伸周邊應(yīng)力，一旦內(nèi)圈上形成微小裂紋，也會(huì)很快擴(kuò)展導(dǎo)致內(nèi)圈斷裂。除以上原因外，造成斷裂的另一種原因是輥箱內(nèi)油氣供應(yīng)不足或中斷，引起軸承發(fā)熱進(jìn)而抱死，造成內(nèi)外圈、保持架、滾動(dòng)體破損。磨損大多是因輥頸與內(nèi)孔發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)造成的。點(diǎn)蝕主要有兩種原因：熱處理不當(dāng)造成的軸承材質(zhì)不合格；輥箱內(nèi)進(jìn)入異物，軸承運(yùn)行過程中發(fā)生點(diǎn)蝕。

2.1 軋制壓力異常

如第17、18架次，這兩架次由于切分孔型設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致軋制速度高、軋制壓力大，與第16架次比較，其故障率高，且常出現(xiàn)電流過載現(xiàn)象；第2、5、7架次由于料型匹配問題壓下量大，造成軋制壓力大，發(fā)生故障的幾率也明顯高于相同機(jī)型的其他架次。為追求效益指標(biāo)，生產(chǎn)班組不顧設(shè)備狀況，強(qiáng)行軋制低溫鋼、黑頭鋼，軋制時(shí)變形抗力異常增大，軋制力通過軋輥傳遞給軋機(jī)軸承，軸承外圈在巨大的沖擊載荷下破裂，最終導(dǎo)致軸承損壞。

2.2 裝配問題

1）裝配過程中，軋輥與軸承座由于操作不當(dāng)，造成銅支架變形，對(duì)中性差，軋輥進(jìn)入軸承座時(shí)滾珠與內(nèi)套摩擦，將內(nèi)套劃傷，使軋輥在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不靈活，引發(fā)軸承故障。軋機(jī)兩側(cè)輥縫高度不一致或錯(cuò)輥現(xiàn)象嚴(yán)重，造成軋輥運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受力不均引起軸承某點(diǎn)受力大，從而引發(fā)軸承故障。

2）向心推力軸承的特性是工作時(shí)應(yīng)保證一定的工作游隙。游隙過大，會(huì)引起軸承內(nèi)部承載區(qū)域減小，滾動(dòng)接觸面應(yīng)力增大，運(yùn)動(dòng)精度降低；游隙過小容易造成軸承發(fā)熱溫升，導(dǎo)致軸承壽命降低、故障率增高，從而提前報(bào)廢。

3）軸承內(nèi)套內(nèi)孔與輥頸過盈量較小，造成軸承蠕動(dòng)。軋輥及軸承在使用過程中，輥頸及內(nèi)套內(nèi)孔均有不同程度的磨損。按原設(shè)計(jì)要求，軸承部位公差為+0.056～+0.088 mm，在對(duì)已拆卸的軋輥輥頸測量后發(fā)現(xiàn)，部分輥頸公差為0～0.01 mm，軸承內(nèi)套內(nèi)孔使用后公差為0～0.02 mm，再次裝配時(shí)兩者過盈量過小，正常生產(chǎn)時(shí)內(nèi)圈及輥頸會(huì)發(fā)生相對(duì)蠕動(dòng)，最終導(dǎo)致軸承損壞。

2.3 潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障

軋機(jī)上線前通油氣時(shí)，未清理干凈各部位的分配器、混合器及接頭，雜質(zhì)多造成潤滑清潔度差引起堵塞或油氣管意外折斷，軋機(jī)上線運(yùn)行過程中供油不足，潤滑效果差引發(fā)軸承故障。

2.4 密封效果差

在裝配過程中，由于密封圈裝配不到位、磨損嚴(yán)重或安裝靜迷宮時(shí)沒有涂密封膠等原因，使軋機(jī)上線運(yùn)轉(zhuǎn)后冷卻水進(jìn)入輥箱內(nèi)部，造成潤滑油變質(zhì)，潤滑效果下降，從而引起軸承故障。

2.5 軸承室工作環(huán)境差

軋機(jī)輥箱軸承室遺留有氧化鐵皮等雜質(zhì)。雜質(zhì)進(jìn)入的環(huán)節(jié)很多，如密封差、手套不潔凈、軸承表面的脫落物長期得不到徹底清理。此處存在雜質(zhì)極易造成軸承壽命縮短，引發(fā)軸承故障。

2.6 承載外在的異常軸向力

從現(xiàn)場出現(xiàn)軸承故障的架次看，聯(lián)接軸滑塊與托架之間的間隙過大，為6～10 mm，而聯(lián)軸器喇叭套與軋輥扁頭垂直面沒有任何間隙，尤其處于立式狀態(tài)下較為明顯，在聯(lián)軸器實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中對(duì)向心推力軸承有較大的附加軸向力。精軋機(jī)組向心推力軸承型號(hào)為86736，此類軸承僅能承受較小的軸向力，一旦軸向力較大時(shí)就會(huì)造成異常磨損甚至軸承損壞。

3 改進(jìn)措施

通過對(duì)可能引起軸承故障的原因進(jìn)行深入剖析，自2012年1月份開始在生產(chǎn)中采取針對(duì)性措施，解決軸承故障。

1）規(guī)范壓下規(guī)程，對(duì)壓下量進(jìn)行合理匹配，適當(dāng)調(diào)整個(gè)別架次的壓下量，降低負(fù)荷，將各架次電流控制在額定電流之內(nèi)；嚴(yán)格按加熱工藝控制鋼坯溫度在30℃之內(nèi)，杜絕生產(chǎn)線軋制低溫鋼、黑頭鋼，確保軋制時(shí)的正常變形抗力，最大程度減少軸承外圈沖擊載荷。

2）編制軋機(jī)裝配技術(shù)規(guī)程，量化各個(gè)環(huán)節(jié)裝配參數(shù)，使裝配程序化、標(biāo)準(zhǔn)化。重點(diǎn)做好裝配前對(duì)輥頸尺寸、內(nèi)套尺寸的檢測，要求必須在圖紙要求的公差范圍之內(nèi)。使用時(shí)通過調(diào)整軸承的內(nèi)、外圈軸向距離來調(diào)整軸承的內(nèi)部游隙，同時(shí)給予軸承一定的預(yù)過盈量，提高軸承系統(tǒng)的剛性。向心推力軸承工作游隙嚴(yán)格控制、密封圈精密安裝，裝配檢測完全符合標(biāo)準(zhǔn)后方可上線。

3）設(shè)計(jì)離線油路檢測裝置，在上線前檢測油路的通暢及清潔度。裝配時(shí)內(nèi)套與軸承清理干凈，保證無雜質(zhì)，安裝清潔軸承時(shí)嚴(yán)禁帶手套，保證工作環(huán)境清潔。離線通油氣時(shí)保證潤滑油清潔度為NAS 8級(jí)。

4）對(duì)主要軋機(jī)備件的尺寸進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，保證機(jī)械密封性的完好。對(duì)磨損超標(biāo)的進(jìn)行更換，防止冷卻水等異物進(jìn)入潤滑系統(tǒng)。

5）利用壓縮空氣充分吹掃輥箱，利用專用工具徹底清除內(nèi)氧化鐵皮等雜物。

6）確保設(shè)備良好的工作狀態(tài)，處理所有軋機(jī)尤其是精軋區(qū)域聯(lián)接軸托架的磨損部位，徹底消除隱患。在軋機(jī)調(diào)整軋制中心線時(shí)，連接好軋機(jī)后先將聯(lián)接軸移至超過軋制中心線，再反方向點(diǎn)動(dòng)縮回4 mm的間隙，減輕因聯(lián)軸器在運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)軋輥的軸向力沖擊。

7）健全管理制度，認(rèn)真做好軋機(jī)軸承更換記錄，按軸承壽命周期進(jìn)行預(yù)知更換；同時(shí)固定軋機(jī)軸承廠家，保證所供應(yīng)軸承的高質(zhì)量，并且做到同一廠家的軸承及軸承內(nèi)套配套使用。

4 改進(jìn)應(yīng)用效果

優(yōu)化后，各架次的壓下量匹配較好，軋制力分配均勻，未出現(xiàn)負(fù)荷過大而引起的軸承內(nèi)外圈開裂、保持架及滾動(dòng)體破損的現(xiàn)象；通過軸承的精準(zhǔn)安裝、檢查和維護(hù)及現(xiàn)有工藝規(guī)程的優(yōu)化，軸承故障率有大幅下降。2012年僅出現(xiàn)1次由于分配器非正常損壞（供油中斷）造成的軸承故障，全年基本實(shí)現(xiàn)了零故障。軸承故障的有效控制，減少了軋廢事故，提高了成材率及軋機(jī)作業(yè)率。

常見單位符號(hào)大小寫混淆示例

TG333.17

：B

：1004-4620（2014）01-0074-02

2013-05-06

宋將，男，1986年生，2007年畢業(yè)于山西工程技術(shù)學(xué)院金屬壓力加工專業(yè)?，F(xiàn)為山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司一棒車間助理工程師，從事軋機(jī)設(shè)備管理工作。