軋機軸承故障分析與解決措施

宋將，姜武東

（山東石橫特鋼集團有限公司，山東肥城 271612）

經驗交流

軋機軸承故障分析與解決措施

宋將，姜武東

（山東石橫特鋼集團有限公司，山東肥城 271612）

分析認為石橫特鋼軋機軸承損壞原因為軋制壓力異常、裝配不合理、潤滑系統出現故障、密封效果差、承載異常軸向力等。通過合理匹配壓下力、制定軋機裝配技術規程、檢測油路、更換磨損備件、加強制度管理，軸承損壞故障得到排除，提高了軋機成材率及作業率。

軋機；軸承；軸向力；裝配

1 前言

石橫特鋼一棒車間年生產能力為60萬t，主軋跨共有18架高剛度短應力線軋機。現車間軋機設備運行較為穩定，能夠滿足現有產品結構及工藝生產需要，但軋機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，直接經濟損失合計95.3萬元，每月軋廢產品22.91 t，成材率降低0.35%。通過優化裝配工藝、軋制工藝、設計離線油路檢測裝置以及加強管理等措施，排除了軸承故障，提高了軋制產量及成材率。

2 軋機軸承損壞原因分析

石橫特鋼一棒車間所有軋機屬波米尼機型，由國內廠家測繪制造。此種機型與傳統國內軋機結構有明顯區別，主要包括以下幾個方面：1）軋機僅在非傳動側設計有角接觸球軸承即向心推力軸承，而在另一側為四列圓柱滾動徑向軸承作支撐傳動。而傳統軋機上下左右4個輥頸位置均設計有向心推力軸承。從現場的使用情況看，向心推力軸承損壞的比例較大，占94%。2）軋機下輥位置固定，無法調節，在線軋輥軸向調節只能通過調整上輥來完成。而傳統軋機上下軋輥均可調整。3）軋機全部采用油氣潤滑。在軋機傳動側及各個輥箱上，分別設計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軸承所需的潤滑部位。而傳統軋機均采用干油潤滑，一般情況下是一次性加足，直至軋機下線：因此，石橫特鋼一棒車間軋機潤滑條件優于傳統軋機。

經統計，軸承損壞的主要形式為斷裂、磨損及點蝕。斷裂主要有內外圈斷裂、滾動體破裂、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。內圈斷裂則不同，除承受循環載荷外，在安裝時又以過盈配合與輥頸聯接，存在正拉伸周邊應力，一旦內圈上形成微小裂紋，也會很快擴展導致內圈斷裂。除以上原因外，造成斷裂的另一種原因是輥箱內油氣供應不足或中斷，引起軸承發熱進而抱死，造成內外圈、保持架、滾動體破損。磨損大多是因輥頸與內孔發生相對轉動造成的。點蝕主要有兩種原因：熱處理不當造成的軸承材質不合格；輥箱內進入異物，軸承運行過程中發生點蝕。

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計缺陷導致軋制速度高、軋制壓力大，與第16架次比較，其故障率高，且常出現電流過載現象；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，發生故障的幾率也明顯高于相同機型的其他架次。為追求效益指標，生產班組不顧設備狀況，強行軋制低溫鋼、黑頭鋼，軋制時變形抗力異常增大，軋制力通過軋輥傳遞給軋機軸承，軸承外圈在巨大的沖擊載荷下破裂，最終導致軸承損壞。

2.2 裝配問題

1）裝配過程中，軋輥與軸承座由于操作不當，造成銅支架變形，對中性差，軋輥進入軸承座時滾珠與內套摩擦，將內套劃傷，使軋輥在運轉時不靈活，引發軸承故障。軋機兩側輥縫高度不一致或錯輥現象嚴重，造成軋輥運轉時受力不均引起軸承某點受力大，從而引發軸承故障。

2）向心推力軸承的特性是工作時應保證一定的工作游隙。游隙過大，會引起軸承內部承載區域減小，滾動接觸面應力增大，運動精度降低；游隙過小容易造成軸承發熱溫升，導致軸承壽命降低、故障率增高，從而提前報廢。

3）軸承內套內孔與輥頸過盈量較小，造成軸承蠕動。軋輥及軸承在使用過程中，輥頸及內套內孔均有不同程度的磨損。按原設計要求，軸承部位公差為+0.056～+0.088 mm，在對已拆卸的軋輥輥頸測量后發現，部分輥頸公差為0～0.01 mm，軸承內套內孔使用后公差為0～0.02 mm，再次裝配時兩者過盈量過小，正常生產時內圈及輥頸會發生相對蠕動，最終導致軸承損壞。

2.3 潤滑系統出現故障

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

2.4 密封效果差

在裝配過程中，由于密封圈裝配不到位、磨損嚴重或安裝靜迷宮時沒有涂密封膠等原因，使軋機上線運轉后冷卻水進入輥箱內部，造成潤滑油變質，潤滑效果下降，從而引起軸承故障。

2.5 軸承室工作環境差

軋機輥箱軸承室遺留有氧化鐵皮等雜質。雜質進入的環節很多，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。此處存在雜質極易造成軸承壽命縮短，引發軸承故障。

2.6 承載外在的異常軸向力

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

3 改進措施

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

1）規范壓下規程，對壓下量進行合理匹配，適當調整個別架次的壓下量，降低負荷，將各架次電流控制在額定電流之內；嚴格按加熱工藝控制鋼坯溫度在30℃之內，杜絕生產線軋制低溫鋼、黑頭鋼，確保軋制時的正常變形抗力，最大程度減少軸承外圈沖擊載荷。

2）編制軋機裝配技術規程，量化各個環節裝配參數，使裝配程序化、標準化。重點做好裝配前對輥頸尺寸、內套尺寸的檢測，要求必須在圖紙要求的公差范圍之內。使用時通過調整軸承的內、外圈軸向距離來調整軸承的內部游隙，同時給予軸承一定的預過盈量，提高軸承系統的剛性。向心推力軸承工作游隙嚴格控制、密封圈精密安裝，裝配檢測完全符合標準后方可上線。

3）設計離線油路檢測裝置，在上線前檢測油路的通暢及清潔度。裝配時內套與軸承清理干凈，保證無雜質，安裝清潔軸承時嚴禁帶手套，保證工作環境清潔。離線通油氣時保證潤滑油清潔度為NAS 8級。

4）對主要軋機備件的尺寸進行嚴格檢驗，保證機械密封性的完好。對磨損超標的進行更換，防止冷卻水等異物進入潤滑系統。

5）利用壓縮空氣充分吹掃輥箱，利用專用工具徹底清除內氧化鐵皮等雜物。

6）確保設備良好的工作狀態，處理所有軋機尤其是精軋區域聯接軸托架的磨損部位，徹底消除隱患。在軋機調整軋制中心線時，連接好軋機后先將聯接軸移至超過軋制中心線，再反方向點動縮回4 mm的間隙，減輕因聯軸器在運動過程中對軋輥的軸向力沖擊。

7）健全管理制度，認真做好軋機軸承更換記錄，按軸承壽命周期進行預知更換；同時固定軋機軸承廠家，保證所供應軸承的高質量，并且做到同一廠家的軸承及軸承內套配套使用。

4 改進應用效果

優化后，各架次的壓下量匹配較好，軋制力分配均勻，未出現負荷過大而引起的軸承內外圈開裂、保持架及滾動體破損的現象；通過軸承的精準安裝、檢查和維護及現有工藝規程的優化，軸承故障率有大幅下降。2012年僅出現1次由于分配器非正常損壞（供油中斷）造成的軸承故障，全年基本實現了零故障。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作業率。

常見單位符號大小寫混淆示例

TG333.17

：B

：1004-4620（2014）01-0074-02

2013-05-06

宋將，男，1986年生，2007年畢業于山西工程技術學院金屬壓力加工專業。現為山東石橫特鋼集團有限公司一棒車間助理工程師，從事軋機設備管理工作。