高线粗中轧热轧轧辊轴承烧损原因分析及解决措施
发表时间：2019-12-12T14:27:42.037Z 来源：《科学与技术》2019年第15期作者：彭红山张钢平刘承杰[导读] 轧机被公认为最具挑战、最苛刻的轴承应用场合。在众多轧机关键部位，轴承都会处于重负载、冲击载荷、高低转速、高温以及高污染的运行环境。
摘要：轧机被公认为最具挑战、最苛刻的轴承应用场合。在众多轧机关键部位，轴承都会处于重负载、冲击载荷、高低转速、高温以及高污染的运行环境。轧机设备中的轧辊颈轴承，可以说是轧机的心脏，正是由于这种苛刻的运行环境导致了粗中轧轧辊轴承在正常生产中的不稳定性。并通过在人员装配、优化采购、轧制控制上作调整等改进，有效的解决了轧辊轴承使用寿命。关健词：负载；密封；润滑；游隙；材质0、前言
阳春新钢铁轧钢厂高线轧钢车间有550轧机7架、450轧机4架、350轧机有2架，都采用目前应用最为广泛的四列圆柱滚子轴承加止推轴承，止推轴承配置型式当圆柱滚子轴承、止推轴承分别承受径向和轴向力时，轴承最容易发挥其速度性能，而且轴向轴承可保持较高的轴向引导精度，从理论上讲，很少会出现轴承烧损事故，但在实际生产过程中由于轴承装配、轧机调整、工艺控制、采购质量等因素，轴承烧损事故屡见不鲜。
1、存在的问题分析
1）轧制径向、轴向负载过高：工作辊轴承所承受的径向载荷为轧制变形抗力和张力，由于轧制过程中头中尾的温差问题，变形抗力产生的轧制力明显不同。低温钢轧制对轧辊轴承有一定的冲击。轧制过程中的料形的不合理分布，会对变形较大的机架轴承负载过大。张力的调整不当，会对机架的轧制力产生极不均匀的速度，下游机架轧辊轴承产生较大的负载等问题产生。轴向载荷相对与轧制力相比，作用在工作辊上的轴向载荷往往被忽视，但它同样是工作辊轴承损坏的主要因素之一。通常认为轴向力为轧制力的1% -2%，但实际使用中轧机的轴向力远大于5%，从而出现轧辊窜动，轴向固定螺栓断裂而轧制中断，或轴承烧损而报废。形成轧辊轴向力的原因较多，主要有轧辊轴线交叉、非对称轧制、轧制力偏差、轧件镰刀弯、楔形轧制以及传动系统的影响，但造成轧辊轴向窜动的主要原因是轧辊间交叉尤其是传动辊的轴线交叉。
2）轴承座的密封性能差和润滑不到位：热轧时轧辊都要用水冷却，且污水、氧化铁皮等容易落入轴承。从而极大造成轴承失效，减少了轴承使用寿命。还有润滑不符合要求：1）采用了不当的润滑方式；2）选用了不当标号的润滑油；3）润滑油量未能达到润滑需求；3）轴承游隙的影响：径向游隙的大小直接影响轴承内部的载荷分布状况，特别会影响轴承内最大滚动体载荷的变化。因经常拆装轴承座，不可避免要留有一定的游隙，应根据装配情况，选择适合的径向游隙。游隙过大、过小都将使轴承的使用寿命下降。另外，由于轧辊轴承分为径向与轴向推力轴承成组使用，两种轴承的游隙值应相匹配，避免互相干涉，影响轴承寿命。
4)轴承材质的影响：由于滚动轴承工作时以很小的接触面积承受较大的载荷，因此对轴承钢材的微小缺陷也非常敏感。我厂用的GCr15，抗疲劳强度和抗冲击性能偏弱，该种材质所制轴承在特殊场合会影响使用寿命。并且我厂采购为FC型轴承，在拆卸轴承上很不方便，检查和确认比较麻烦等问题。
2、解决措施
1）改进轧制措施：
通过提高加热炉的在炉时间控制，冷装由原来75 min提高到90min的在炉时间.使钢坯温度保持一定的均匀度，在调整时尽量让尾部温度稍高10度（标准温度内提高），利于轧制力的均匀分布。调整操作人员严格按照红坯尺寸的要求来控制料型，由原来标准+-0.5mm公差减小到+-0.3mm，确保料型的规范促使张力速度更好配合。在中轧入口加装高温检测仪，由原来850度提高到880度。避免低温钢的轧制情况。轴向错辊精度由原来2mm提高到0.6mm以内。在装配环节上减降轴向止推轴承的作用力，减少负载。2）提高装配和润滑质量：
?当轧辊轴承密封不当造成外界的杂物进入到轴承中，这些杂质进入到轴承中会对油膜产生一定的影响造成润滑效果不当，或者对轴承的滚道和滚动体造成损坏，从而造成轧辊轴承磨损的加速，容易使轴承发生疲劳剥落，引起工作表面的温升，从而使润滑效果遭到破坏，造成轧辊轴承在干摩擦状态下运动，因此，做好轧辊轴承的密封工作，避免外界杂质进入到轴承中破坏轴承的润滑效果是避免轴失效的有效措施之一。1、在立式轧机的动迷宫外加装橡胶密封，减少冷却水冲刷出的氧化铁皮进入轴承箱体内。2、合理的过盈量是密封圈具有良好性能，套圈直径在 400 ～ 600 mm 时过盈量取 1.3 ～ 1.9mm，钢丝直径取 0.4～ 0.7mm，弹簧中径取 2． 5 ～ 4.5mm，此时密封效果最理想，密封唇口对套圈抱紧力可以满足要求。弹簧长度可按装入后拉长 3% ～ 4% 来计算。从精细化装配角度去消除装配密封性问题。3、减少轴承箱体与轧机衬板间隙，及时更换磨损严重的衬板。尽量减少传动侧轴承座与牌坊窗口的配合间隙，以减缓传动轴跳动对轴承产生的冲击。4、采用的润滑脂都具有很高的油吸能力，从而在工作中形成一定强度的油膜，轴承装配时需要确保在轴承内圈涂满润滑脂，从而确保轴承能够有良好的润滑效果，对于油量的控制可以通过外加润滑油箱的方式来对轴承进行定期加油，从而保证轴承具有良好的润滑效果。3）正确匹配轴承游隙
游隙可分为原始游隙、安装游隙、工作游隙。在安装游隙上加减因轴承内部温差产生的尺寸变动量后就是有效游隙，有效游隙加上轴承负荷产生的弹性变形量后的游隙就是工作游隙。理论上当工作游隙略为微负值时，轴承的疲劳寿命最长，但实际上保持这种理想状态是很困难的。一般来说，选择轴承的工作游隙略为正值好些，这样要以获得较理想的疲劳寿命和运转效果。我厂粗中轧轴承游隙值0.068-0.131mm，游隙过大会使轧辊产生轴向窜动。值得注意的是，轴承在使用一段时问后，因磨损而导致轴向窜动，当推力球轴承游隙超出规定值时，可用端面磨削的方法解决。4）提高采购品质
1）我厂轧机设计上缺陷，变形抗力加大，轴承承受的轧制力增大，对于轴承质量的需求也提高。我厂粗中轧改用FCDP型轴承，该轴承有两个无挡边的外圈、滚子和保持架的外圈组件、两个内圈等最主要的是保持架为穿柱结构，能更好的拆卸清洁和方便检查，更好的满足了我厂的需求。2）轴承从原来的GCr15材质提高到GCr18。抗疲劳强度和抗冲击性明显提高，虽然采购成本上略有提高，但是在后期使用过程中体现出来，更换轧辊的事故时间与频率周期上核算，生产成本还有所下降。如图：轴承消耗及故障时间表