热轧带钢精轧技术(热连轧精轧机组降低轧辊轴承消耗措施探讨)

Posted 2023-06-02

篇首语：男儿欲遂平生志，五经勤向窗前读。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了热轧带钢精轧技术(热连轧精轧机组降低轧辊轴承消耗措施探讨)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

热轧带钢精轧技术(热连轧精轧机组降低轧辊轴承消耗措施探讨)

摘要:针对1250mm热轧带钢精轧机组轧辊轴承频繁损坏的问题，通过从轴承选型、密封结构、装配质量、轴承使用过程管理等方面进行分析，降低了偏载，增强了密封性能。保障了设备的稳定运行，降低了轧辊轴承消耗，提高了生产线的作业率。

0、前言

敬业 1250 热轧带钢生产线精轧机组由 F1E 立辊轧机及 7 架四辊轧机组成，自投产以来频繁出现轧辊轴承非正常损坏，由此引发的设备停车可达 6 ～ 10 小时/ 月，严重影响轧机的生产效率及生产成本。

1、精轧机组轧辊轴承的配置及工况

F1E 立辊轧机最大轧制力 1 000 kN，单边最大压下量 5 mm，操作侧和传动侧立辊对称布置，立辊上下两端均选用双列圆锥滚子轴承。F1 － F7 轧机最大轧制力 20 000 kN，F7 出口速度最大15 m / s。工作辊固定端采用四列圆锥滚子轴承加推力调心滚子轴承形式，自由端安装四列圆锥滚子轴承; 支承辊两端均采用四列圆柱滚子轴承加双列圆锥滚子轴承配置。所有轴承均采用人工添加干油脂的方式润滑。工作辊和支承辊在线下注油完成后再上线，F1E 立辊每 6 小时在线注油一次。

2、轴承损坏原因分析

2. 1 FIE 立辊轴承

通过现场对轴承损坏情况进行统计分析及拆箱检查发现，F1E 立辊轴承损坏主要集中在下轴承箱，并且箱内普遍有明显进水现象，部分滚珠已出现锈迹。针对上述问题，对轴承箱密封装置进行了改进，改进前如图 1a 所示，肩环由轴承透盖间的径向间隙为 10 mm，轴向间隙为 40 mm。改进后如图 1b 所示，把合螺栓由外六角改为内六角，使肩环与轴承透盖间的径向间隙由 10 mm 缩小为 2 mm，轴向间隙由40 mm缩小为 3 mm; 新增了排水孔和挡水环，使通过水封的冷却水可以及时排出箱外，同时，调整下轴承箱注油周期为 3 小时。另外，根据 F1E 立辊对称布置的特点，定期互换操作侧和传动侧轴承箱上线位置，以减少轴承外圈的非均匀磨损。通过上述改进使下轴承箱的密封效果得到了明显改善，一年以来轴承未发生损坏现象。

2. 2 工作辊轴承

工作辊轴承损坏主要为固定端推力调心滚子轴承，并且多次出现轧机操作侧卡板螺栓断裂现象，而操作侧和传动侧的四列圆柱滚子轴承基本无损坏; 检查箱内润滑脂基本正常。因此可以断定轧制过程中轴向力过大，超出推力轴承的额定载荷为轴承损坏的主要原因。针对此问题，从减小轴向力和增大轴承的承载能力两方面着手解决。

一方面，通过吊垂线定期对牌坊的窗口找正、利用框式水平仪严格控制下支承辊水平，避免轧制过程中轴向力过大; 另一方面，对操作侧承载轴向力轴承重新选型，将 29348 型推力调心辊子轴承更换为 370640 型大锥角双列圆锥辊子轴承，额定轴向承载能力 Ca1 由 1 580 kN 提高至 2 001 kN，轴承的理论使用寿命可延长 2. 2 倍左右，同时也便于装配工调整轴向游隙。改造前后的轴承座装配如图 2 所示。

针对卡板螺栓容易断现象，本文将把合螺栓由原来 45 钢调质处理，改为 42CrMo 表面磷化处理，同时优化卡板结构增大其承载能力，卡板改造前后结构对比如图 3 所示，改造后承载能力提升至原来的 5 倍左右，杜绝了由此引发的废钢及其它次生事故。

2.3支承辊轴承

支承辊轴承损坏主要发生在下辊，固定端和和自由端发生损坏的概率基本相同。损坏部位集中在四列圆柱滚子轴承靠近轧制中心线的一列，两端的双列圆锥滚子轴承亦时有损坏。下辊拆箱后发现箱内均有比较严重进水现象、轴承透盖与轧辊肩环径向配合面下方有明显磨损，在正下方最为严重，向两侧逐渐减轻，宫型密封轴向方向上有卷边、烧伤现象如图4所示。通过现象分析，可以断定支承辊轴承损坏的主要原因为: 轴承偏载和轴承座密封性能差，导致润滑不良。

支承辊下轴承座底部裙口为倒“凹”字型，换辊小车底座与轴承座接触部位为“凸”字型，二者之间装有标高调整垫板，换辊时，轴承座下方的的弧面垫落在调整垫板上，通过液压缸推入轧机。轴承座的调心机构为“弧面垫－平板”式。原设计轴承座底部裙口与换辊小车底座的配合间隙为 1 mm( 单边) ，换辊小车两侧鞍座中心线为 2 190 mm。换辊小车底座为一个刚体，操作侧与传动侧中心距不变，而支承辊采用双止推结构，两侧轴承座与支承辊轴向定位，由于各零部件制造公差、轴承游隙调整等影响，中心距不能精确保证2190 ± 1 mm，因此二者很容易发生干涉( 如图5 所示) 。换辊时通常以卡耳与牌坊接触为标准，导致换辊小车牌坊二者无精确定位，轴承座裙口与底座中心偏离。此时因卡耳亦被牌坊与卡板轴向固定，轴承座处于过约束状态，轧辊在热膨胀或受轴向载荷较大时，两侧轴承座向同侧产生倾斜，或成“倒八字”状，致使轴承偏载严重。另因弧面垫接触圆弧面磨损、下支承辊水平度超差等因素也会造成轴承偏载问题的出现。

3、改进措施

针对以上分析，采取了以下改进措施。

(1) 消除下支承辊轴承座过约束，降低偏载问题。在换辊小车轨道上焊接定位块，实现轧机轴承座和底座在牌坊内精确定位; 轴承座裙口单边加大 3 mm，避免因辊系零件累积误差导致二者干涉; 并将轴承座卡耳上牌坊侧的滑板改为“半梭形”，释放其轴向平移自由度。

(2) 改进垫板结构、方便调整下支承辊水平，降低轴向力和偏载。原设计的标高调整垫板支撑面为大平面，使用时容易因氧化铁皮清理不净，影响下支承辊水平度，导致偏载现象和轴向力过大，改进后结构对比如图 6 所示。

(3) 改良轴承座装配结构、增强密封性能。支撑辊原密封装置如图 7 所示，改进后的密封装置如图 8 所示，其优点如下:

保护罩和压环设计为一体，压环与止推轴承座间以 O 型圈代替 XB450 石棉胶板密封胶，止推轴承座处油封唇口朝里安装、同时在保护罩下部开孔避免箱内产生负压，在增强防水性能、减少油脂外溢损失的同时也增强了排水、透气性能。

四列圆柱滚子端的进水问题通过在肩环处增加外置水封、肩环与轧辊件增加 O 型圈，减少由轴承座内侧的进水量，同时将透盖最低处增加10 mm 排水孔改为 10 mm × 80 mm 的椭圆形排水孔，确保通过迷宫密封的水可以顺利排出。

(4) 加强对轴承装配质量的管理和使用过程管理。严格按图纸要求范围控制各轴承的游间隙、轧辊和轴承座之间的相对窜动量，防止由轧辊和轴承座间窜动量过大导致的水封失效、传动侧轴承座向外侧倾斜及其引发的轴承偏载; 对各轴承座编号，固定各轴承座之间的配对关系和使用位置，使轴承座之间、轴承座与轧机牌坊形成一定的对应关系，便于对问题进行分析和跟踪。

4、结束语

通过对精轧机组轴承损坏原因进行深入分析，并从密封和润滑、降低辊系轴向力、增大止推轴承的承载能力、改善轴承内应力分布等方面改进，1250 卷板生产线的轴承烧损事故由每月的 6 起左右减少至现在的 2 起左右，生产效益显著增加。

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