國產(chǎn)高速線材軋輥箱常見故障分析及預(yù)防措施

李天武，張景泉，孫太強(qiáng)

（河南濟(jì)源鋼鐵（集團(tuán)）有限公司，河南 濟(jì)源 459000）

河南濟(jì)源鋼鐵（集團(tuán)）有限公司現(xiàn)有國產(chǎn)高速線材生產(chǎn)線2條，均由北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)，哈爾濱哈飛工業(yè)有限責(zé)任公司制造，設(shè)計(jì)最高成品軋制速度90m/s，運(yùn)行速度85m/s，產(chǎn)品規(guī)格為￠5.5mm～Φ14mm，目前單線年產(chǎn)量達(dá)65.6萬t/年。核心設(shè)備為摩根五代頂交45°無扭重型精軋機(jī)組，均由軋輥箱和傳動箱（錐箱）組成，在線共有精軋軋輥箱20臺，預(yù)精軋軋輥箱8臺。一旦軋輥箱出現(xiàn)故障，將直接導(dǎo)致整條生產(chǎn)線停軋，導(dǎo)致生產(chǎn)成本消耗增加。

因此分析和研究軋輥箱的常見故障，提高維護(hù)維修技能，降低生產(chǎn)成本消耗至關(guān)重要。

1 軋輥箱結(jié)構(gòu)組成

軋輥箱主要有軋輥軸、偏心套、油膜軸承、箱體、面板等零部件組成，結(jié)構(gòu)簡圖見圖1[1]。由偏心套內(nèi)的油膜軸承支撐軋輥軸與傳動箱（錐箱）內(nèi)的齒輪進(jìn)行嚙合、高速旋轉(zhuǎn)，通過軋輥軸上的輥環(huán)承載軋制負(fù)荷，完成連續(xù)軋制。

圖1 軋輥箱結(jié)構(gòu)

2 軋輥箱的常見故障及原因分析

國產(chǎn)高速線材軋輥箱常見故障有以下幾種：軋輥箱密封系統(tǒng)失效導(dǎo)致進(jìn)水或漏油，輥環(huán)錐套轉(zhuǎn)軸或者拔不掉，油膜軸承燒損、偏磨損、劃傷等，軋輥軸軸向間隙超標(biāo)導(dǎo)致軋制線偏差等。

2.1 軋輥箱密封系統(tǒng)失效導(dǎo)致進(jìn)水或漏油

2.1.1 密封機(jī)理

軋輥箱密封系統(tǒng)由動密封系統(tǒng)和靜密封系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)簡圖見圖2[2]。動密封系統(tǒng)由軋輥軸、雙唇密封、內(nèi)外滑環(huán)、偏心套等零部件相互關(guān)聯(lián)形成；靜密封系統(tǒng)由面板、箱體、O型密封圈等零部件相互關(guān)聯(lián)形成。工作時因工藝需求，密封系統(tǒng)承受0.4MPa～0.6MPa夾雜有氧化鐵粉的濁環(huán)循環(huán)冷卻水沖擊和0.3MPa～0.5MPa潤滑油的壓力。每一個密封系統(tǒng)組成部分中，零部件之間的壓縮量是否有效是決定密封效果的關(guān)鍵，其裝配和維護(hù)均需要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，逐一確認(rèn)每一個密封環(huán)節(jié)有效性是關(guān)鍵所在。

圖2 軋輥箱密封系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)簡圖

2.1.2 產(chǎn)生進(jìn)水或漏油故障的主要原因

（1）動密封系統(tǒng)失效的主要原因是相對旋轉(zhuǎn)的密封件（雙唇密封）壓縮量不足或過多。主要表現(xiàn)形式為：

①雙唇密封定位距尺寸偏差較大，如密封板傾斜、測量誤差較大等。②固定雙唇密封的鋼圈較松，無法壓緊及固定雙唇密封，在運(yùn)轉(zhuǎn)時導(dǎo)致保持架和雙唇密封相對轉(zhuǎn)動。③裝配后雙唇密封唇邊不平整，唇邊圓周方向偏差較大。④堆鋼采用氣割處理時，操作不當(dāng)導(dǎo)致火焰方向通過外滑環(huán)縫隙將雙唇密封烤壞，或者將滑環(huán)局部損壞。⑤雙唇密封備件不統(tǒng)一，尺寸、材料一致性偏差較大。雙唇密封庫存存放時間較長，出現(xiàn)老化。⑥裝配過程確認(rèn)不到位，未加壓或者加壓不到位，中間套傾斜，保護(hù)帽螺栓未緊固，外滑環(huán)密封圈漏裝，甩機(jī)架的外滑環(huán)漏裝等。⑦零部件臺肩處加工清根不到位，安裝時出現(xiàn)局部騰空，如精軋偏心套臺肩。⑧內(nèi)外滑環(huán)接觸平面不平整、銹蝕、有高點(diǎn)，導(dǎo)致內(nèi)外滑環(huán)安裝時不能貼合。⑨甩機(jī)架時保護(hù)帽安裝傾斜，導(dǎo)致外滑環(huán)未被壓緊或者壓偏。⑩內(nèi)外滑環(huán)相對轉(zhuǎn)動，未及時進(jìn)行處理，導(dǎo)致定位距失效。

（2）靜密封系統(tǒng)失效的主要原因是壓縮量不足、密封不連貫存在斷點(diǎn)。主要表現(xiàn)形式為：

①O型密封圈槽加工過深，O型密封圈直徑過細(xì)或者彈性較差致使裝配后壓縮量不足。②輥箱、八字板、聯(lián)軸器保護(hù)罩等結(jié)合面涂膠存在斷點(diǎn)，密封不連續(xù)。③八字板受高壓濁環(huán)水沖刷嚴(yán)重，和外滑環(huán)之間間隙過大。④裝配過程確認(rèn)不到位，導(dǎo)致外滑環(huán)、保持架等密封圈切斷等。⑤保持架固定螺栓組合墊片漏裝或者其密封材料失效。⑥導(dǎo)衛(wèi)底座安裝時螺栓過長，將面板沉頭螺紋孔頂透。⑦聯(lián)軸器保護(hù)罩安裝不到位導(dǎo)致結(jié)合面存在縫隙。⑧輥縫調(diào)整機(jī)構(gòu)密封失效導(dǎo)致進(jìn)水。⑨錐箱工藝孔未進(jìn)行有效封堵，通透。

2.2 輥環(huán)錐套轉(zhuǎn)軸或者拔不掉

輥環(huán)錐套按照工藝要求進(jìn)行成對配裝，通過錐套和軋輥軸之間的合理錐度，依靠裝輥加壓工具施加軸向壓力完成加壓過程，錐套膨脹產(chǎn)生足夠摩擦力，滿足輥環(huán)連續(xù)軋制需要的軋制力距。導(dǎo)致輥環(huán)錐套轉(zhuǎn)軸或者拔不掉的主要原因?yàn)椋?/p>

（1）裝輥加壓工具的快速接頭和加壓小車的快速接頭不匹配、未安裝到位、彈簧彈力不一致，接頭油路通道未打開或者未完全打開，導(dǎo)致加壓壓力失真。

（2）裝輥加壓工具高壓活塞行程不足，端部磨損未及時發(fā)現(xiàn)。

（3）錐套或者軋輥軸錐度部位銹蝕嚴(yán)重，錐度不吻合，錐度接觸面積較小，錐度部位磕碰產(chǎn)生高點(diǎn)未及時修復(fù)。

（4）輥環(huán)墊片偏離中心未居中，錐套與墊片干涉，裝輥加壓時錐套行程不到位，膨脹量不足。

（5）輥環(huán)內(nèi)徑和錐套外徑尺寸為極限偏差時，裝配時配對確認(rèn)不到位，導(dǎo)致間隙較大，加壓后錐套和輥環(huán)之間產(chǎn)生的摩擦力不足。

（6）加壓時確認(rèn)不到位，存在漏加壓或者未保壓。

（7）先加壓上輥時裝輥加壓工具漏油，泄漏到下軋輥軸表面，加壓后下軋輥軸和錐套間摩擦力不足。

（8）冬季環(huán)境溫度變化，輥環(huán)錐套預(yù)裝后保溫措施不到位。（9）錐套、輥環(huán)、軋輥軸相互配合面清潔不到位。

2.3 油膜軸承燒損、剝落、劃傷等

油膜軸承的工作機(jī)理為基于粘滯液體動壓效應(yīng)，潤滑油由非承載面油孔進(jìn)油，隨旋轉(zhuǎn)的輥軸帶入間隙較小的承載面，在軸面與油膜軸承面之間形成一壓力，潤滑油不斷供應(yīng)，軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，保證了油膜的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)了油膜軸承的承載能力[3]。產(chǎn)生油膜軸承燒損、偏磨損、劃傷等故障的主要原因?yàn)椋?/p>

（1）油膜軸承裝配過程中壓入時用力過快產(chǎn)生劃傷、位置極限時用力較大邊緣受損未修復(fù)，軸承剖分線未對正偏差較大，承載側(cè)與非承載側(cè)裝反，偏心套加熱時保溫時間不足膨脹不均勻，偏心套內(nèi)孔尺寸超差未進(jìn)行檢驗(yàn)，運(yùn)轉(zhuǎn)時可能導(dǎo)致燒損、劃傷。

（2）偏心套傳動側(cè)和非傳動側(cè)內(nèi)孔同軸度偏差較大，油膜軸承裝入后間隙較小，頻臨極限值，運(yùn)轉(zhuǎn)時導(dǎo)致偏磨損或者燒損。

（3）偏心套、工裝、吊裝工具、面板、軋輥軸等與油膜軸承相關(guān)聯(lián)的零部件裝配前清潔和裝配過程保護(hù)不到位，導(dǎo)致污染顆粒進(jìn)入，運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生劃傷。

（4）軋輥箱裝配或在線更換時，油路防護(hù)未及時去除，運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生燒損。

（5）軋輥箱更換后機(jī)旁油路閥門未及時開啟，聯(lián)鎖保護(hù)失效產(chǎn)生燒損。

（6）潤滑系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定或者壓力偏低，聯(lián)鎖保護(hù)不可靠產(chǎn)生磨損或者燒損。

（7）潤滑系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)不合理，油液精度較差，潤滑油進(jìn)水，未及時發(fā)現(xiàn)或者處理措施不到位繼續(xù)運(yùn)行導(dǎo)致燒損。

（8）潤滑系統(tǒng)聯(lián)鎖設(shè)置不合理，聯(lián)鎖保護(hù)失效，導(dǎo)致燒損。

（9）備件驗(yàn)收確認(rèn)不到位，導(dǎo)致不合格備件上線運(yùn)行出現(xiàn)油膜軸承燒損、剝落、劃傷等。如高點(diǎn)、色澤不均、表面損傷等現(xiàn)象的油膜軸承，軸徑劃傷、銹蝕、尺寸超差、油膜軸承位錐面接觸較少等現(xiàn)象的軋輥軸。

2.4 軋輥軸軸向間隙超標(biāo)導(dǎo)致軋制線偏差

影響軋輥軸軸向間隙的主要零部件為月牙板、角接觸球軸承、阻尼墊片等。其備件尺寸精度、性能、裝配精度、員工操作技能等直接影響軋輥軸軸向間隙，主要原因?yàn)椋?/p>

（1）月牙板厚度尺寸較大，未進(jìn)行磨削而采用手工挫削，存在局部高點(diǎn)，在頻繁運(yùn)行過程中高點(diǎn)被磨平，間隙變大。

（2）裝配調(diào)整時月牙板墊片不平整，存在局部折疊或者墊片間有顆粒雜物。裝配時月牙板、軸承壓蓋螺栓鎖緊措施不到位，運(yùn)行過程中松動或折斷。

（3）角接觸球軸承原始游隙較大。裝配時軸向未安裝到位。軸向壓蓋或者螺栓孔有高點(diǎn)。軸承剝落或者損壞。

（4）阻尼墊片運(yùn)行時膠被擠出。

（5）裝配時月牙板間隙、角接觸球軸承間隙超標(biāo)確認(rèn)不到位仍上線運(yùn)行。

（6）導(dǎo)衛(wèi)安裝偏差較大、運(yùn)行時輥環(huán)炸碎，軋輥軸軸向受力較大，阻尼墊片損壞未及時發(fā)現(xiàn)或者處理。

3 軋輥箱常見故障的預(yù)防措施

3.1 制定標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化完善標(biāo)準(zhǔn)、建立標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程

針對備件驗(yàn)收環(huán)節(jié)、裝配環(huán)節(jié)、拆除安裝更換環(huán)節(jié)、堆鋼事故處理環(huán)節(jié)、更換輥環(huán)環(huán)節(jié)、錐套輥環(huán)預(yù)裝配對環(huán)節(jié)等關(guān)鍵核心環(huán)節(jié)流程，制定、執(zhí)行、優(yōu)化完善作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，使作業(yè)人員在全流程作業(yè)環(huán)節(jié)過程有據(jù)可依，同時完善確認(rèn)機(jī)制并有效落實(shí)。為作業(yè)前充分準(zhǔn)備、作業(yè)中準(zhǔn)確到位、作業(yè)后閉環(huán)確認(rèn)等奠定基礎(chǔ)，減少軋輥箱因技術(shù)環(huán)節(jié)、操作環(huán)節(jié)等不到位產(chǎn)生的故障。

3.2 建立靈活有效的培訓(xùn)機(jī)制，提高員工作業(yè)技能

培訓(xùn)需要結(jié)合員工的理論基礎(chǔ)，采取不同層級的“每日一題”、“每人每周一知識點(diǎn)”、“日學(xué)習(xí)月考核”、“事故串講”、“事故匯總演練”、“手指口述模擬練”、“模擬教師”等靈活多樣的培訓(xùn)模式，因人施教，技能和績效掛鉤，提高員工學(xué)習(xí)比拼氛圍，為減少軋輥箱故障發(fā)生奠定員工技能基礎(chǔ)保障。

3.3 運(yùn)用創(chuàng)新手段，攻克制約軋輥箱正常運(yùn)行的技術(shù)難題

針對軋輥箱常見故障中的技術(shù)難點(diǎn)，運(yùn)用創(chuàng)新手段，通過管理創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新等進(jìn)行攻克。依托技術(shù)骨干、技師、關(guān)鍵崗位等成立“攻關(guān)組”、“課題組”、“員工創(chuàng)新”等模式，營造比學(xué)趕拼氛圍，及時進(jìn)行點(diǎn)評獎勵，解決實(shí)際技術(shù)難題。為軋輥箱常見故障的解決奠定技術(shù)保障。

3.4 完善優(yōu)化績效體系，營造責(zé)任擔(dān)當(dāng)

完善優(yōu)化績效體系，細(xì)化指標(biāo)，建立短效和長效機(jī)制，層層分解，每人頭上有擔(dān)子。每周每月利用看板進(jìn)行公開，便于各級進(jìn)行樹立標(biāo)桿、找差距、定目標(biāo)。為軋輥箱常見故障的解決奠定制度保障。

4 結(jié)語

通過對國產(chǎn)高速線材軋輥箱常見故障的分析，總結(jié)出系統(tǒng)性的預(yù)防措施，為軋輥箱管理及技術(shù)人員提供了參考依據(jù)。截止目前，國產(chǎn)高速線材軋輥箱的非計(jì)劃事故時間年度累計(jì)為零，高速區(qū)潤滑系統(tǒng)油液含水量穩(wěn)定在0.1%左右，高速區(qū)設(shè)備完好率長期穩(wěn)定在100%，噸鋼消耗4.9元/t。為生產(chǎn)線軋制的正產(chǎn)運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)保障。