中厚板熱矯直機(jī)支撐輥軸承損壞原因分析及處理
2023-09-25
杜長學(xué)
（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司）
摘 要：對中厚板全液壓熱矯直機(jī)及其輥系（輥盒）結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，針對熱矯輥盒支撐輥軸承損壞原因進(jìn)行分析，重點(diǎn)從潤滑維護(hù)及改進(jìn)方案進(jìn)行介紹，并對曾發(fā)生的支撐輥軸承損壞明確原因進(jìn)行說明，為同類型矯直機(jī)輥盒維護(hù)及改進(jìn)提供重要的參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：熱矯直機(jī)；輥系；支撐輥軸承；抱死；油氣潤滑
0 引言
熱矯直機(jī)是中厚板產(chǎn)線重要的工藝設(shè)備之一，負(fù)責(zé)對軋制后（水冷后）鋼板進(jìn)行矯平，提高鋼板平直度，使其滿足交貨要求。熱矯直機(jī)處于軋線主流程上，該設(shè)備的運(yùn)行情況直接關(guān)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(jī)均采用全液四重式結(jié)構(gòu)，該形式熱矯直機(jī)主要由機(jī)架、傳動裝置、輥系（輥盒）、調(diào)整機(jī)構(gòu)組成，其中輥系（輥盒）是熱矯直機(jī)核心部件。某廠4300中厚板生產(chǎn)線熱矯直機(jī)為西馬克公司設(shè)計，國內(nèi)某知名矯直機(jī)設(shè)備制造廠與西馬克公司合作制造，其中矯直機(jī)輥系為原裝進(jìn)口件。2006年底熱矯直機(jī)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(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。自2007年6月至2018年熱矯直機(jī)輥盒支撐輥軸承使用壽命極不穩(wěn)定，在機(jī)壽命從幾天到幾個月不等，多次出現(xiàn)新修復(fù)輥盒上機(jī)不足一周就出現(xiàn)支撐輥軸承損壞的問題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。針對熱矯機(jī)輥盒支撐輥軸承損壞問題，該廠技術(shù)人員曾與多個具有同結(jié)構(gòu)熱矯直機(jī)的寬厚板生產(chǎn)線進(jìn)行交流，均存在不同程度的類似問題。本文通過總結(jié)近年針對熱矯輥盒軸承故障處理的經(jīng)驗，對熱矯直機(jī)輥盒支撐輥軸承損壞形式、主要的損壞原因及預(yù)防措施，重點(diǎn)從軸承潤滑角度進(jìn)行了深入分析介紹，為同類故障處理及預(yù)防提供參考。
1 熱矯直參數(shù)及結(jié)構(gòu)介紹
1.1 主要參數(shù)
矯直機(jī)形式：四重式全液壓矯直機(jī)；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(jī)主體結(jié)構(gòu)（圖1）
1.3 上下輥系（輥盒）裝配結(jié)構(gòu)
上下輥系（輥盒）裝配結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。為適應(yīng)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(jìn)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(jī)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(yán)重磨損及藍(lán)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(biāo)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(rèn)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(shè)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(jìn)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(jī)解體維護(hù)，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(fù)過程中往往只是對管路及分配器用壓縮空氣進(jìn)行吹掃，檢查各潤滑點(diǎn)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(jié)構(gòu)進(jìn)行剖分研究，發(fā)現(xiàn)分配器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如圖6、圖7所示，共有18個小孔（孔徑 0.6mm），4個孔通向當(dāng)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(dāng)前軸承潤滑油量縮減為 1/2，類似堵塞問題很難通過壓風(fēng)吹掃檢測出異常，這就會造成不正常的分配器繼續(xù)上機(jī)，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(rèn)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(guān)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(hù)清洗方法
針對分配器（含內(nèi)置、外置分配器）的維護(hù)與REBS技術(shù)人員溝通，正確的維護(hù)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(fēng)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(fù)時均需更換新件。
5 輥盒油氣潤滑管路布置改進(jìn)方案介紹
5.1 原設(shè)計內(nèi)置油氣潤滑分配器的缺點(diǎn)
西馬克公司設(shè)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(diǎn)：
（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(jié)構(gòu)，徹底清洗維護(hù)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(shè)計方案及優(yōu)點(diǎn)
目前新設(shè)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(diǎn)（圖12b）），新方案優(yōu)點(diǎn)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(jié)構(gòu)簡單，可解體徹底清洗，維護(hù)方便。
5.3 SKF 新型密封高溫潤滑脂軸承在熱矯機(jī)輥盒中的應(yīng)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(jī)均得到了很好的使用。有如下優(yōu)點(diǎn)：
（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(hù)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(fù)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(shè)定錯誤，造成超載。
（2）高強(qiáng)鋼頭尾板形問題，造成單個軸承過載。
（3）標(biāo)定板厚度錯誤。造成輥縫標(biāo)定出錯，造成過載。
（4）頻繁超矯直能力曲線進(jìn)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(jié)論
對中厚板軋機(jī)應(yīng)用廣泛的全液壓熱矯直機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，針對潤滑原因造成的熱矯機(jī)輥盒支撐輥軸承抱死問題進(jìn)行深入分析，并提供了有針對性的維護(hù)要點(diǎn)。同時將目前新的潤滑管路布置形式與原布置形式進(jìn)行了對比。并指出其他造成矯直機(jī)支撐輥軸承抱死的6個主要原因，為同類型矯直機(jī)的輥盒維護(hù)改進(jìn)提供重要參考依據(jù)。
【參考文獻(xiàn)】
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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(hù)［J］.河北冶金，2016（4）77-79.
來源：《設(shè)備管理與維修》2022年第23期
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