高線精軋輥箱故障分析及控制措施

肖國偉

（天鐵天鐵冶金集團棒線廠，河北涉縣056404）

高線精軋輥箱故障分析及控制措施

肖國偉

（天鐵天鐵冶金集團棒線廠，河北涉縣056404）

針對高速線材精軋輥箱油膜軸承失效、輥箱進水等故障，分析了其產生原因，通過規范操作、監控潤滑系統油液使用情況、加強輥箱密封系統的日常維護等措施，有效提高了設備使用壽命，降低了生產成本，提高了經濟效益，保證了軋線的正常生產。

高速線材；精軋輥箱；油膜軸承

1 引言

天鐵棒線廠有2條高速線材生產線，主軋線軋機共28架，為全連續布置。棒線廠自2009年投產以來，精軋輥箱出現的故障比較多，主要是油膜軸承燒損和輥箱進水。精軋機是高速線材生產線最主要的設備之一，一旦精軋輥箱出現故障，必須全線停產，而且耗時比較長，嚴重影響生產，造成人力、物力以及設備的消耗，同時也增加了生產成本，因此分析解決精軋輥箱的故障至關重要。

2 精軋輥箱故障的原因分析

精軋輥箱主要由傳動軸、偏心套、輥縫調整裝置、角接觸球軸承和油膜軸承、箱體等部件組成，每根傳動軸由1對角接觸球軸承和2個油膜軸承支撐其轉動的。現場實踐證明，精軋輥箱出現的故障很多，比較常見的主要以油膜軸承失效和輥箱進水為主，故著重對這兩方面的故障進行分析，并提出解決措施。

2.1 精軋輥箱油膜軸承失效的原因分析

油膜軸承失效的主要形式包括油膜軸承高溫溶化失效和磨損失效。輥箱是由偏心套通過油膜軸承支撐軋輥軸高速旋轉。油膜軸承是動壓潤滑軸承高速旋轉時，帶壓力的潤滑油在油膜軸承和軋輥軸之間形成油膜，產生承載力承受軋制負荷。一旦潤滑油膜不佳，潤滑效果就會受到影響，油膜軸承就會提前失效，輥箱不能正常運行，因此輥箱能否正常運行的關鍵取決于軋輥軸和油膜軸承之間能否形成良好的潤滑油膜。

2.1.1 潤滑系統油路不暢通

精軋輥箱油路因加工時產生的鐵屑沒有清理干凈，堵塞油口，以及輥箱裝配中沒有做好防護，有異物進入油路，造成油路不暢，供油不足，致使軋輥軸和油膜軸承之間沒有形成良好的潤滑油膜，導致油膜軸承因缺油高溫溶化失效，即油膜軸承燒毀，影響了正常生產。現場曾因雜質堵塞油口造成供油不足，油膜軸承燒損，出現軋輥軸和油膜軸承抱死，當軋件經過時，造成輥箱斜齒輪打齒以及軋輥軸沖撞變彎的事故發生，見圖1。

2.1.2 潤滑系統中水量超標

精軋輥箱密封失效造成冷卻水進入輥箱，冷卻水從輥箱進入潤滑系統后如不及時處理，致使水與油形成難分離的乳化液，使潤滑油老化變質，嚴重影響了潤滑油膜的形成和性能，造成潤滑油膜的剛度不夠，性能劣化，最終導致油膜軸承燒損。資料表明，當進入潤滑點的油中水含量超過0.1%時，機械磨損急劇增加；當油中水含量超過0.5%時，潤滑環境將被破壞，嚴重損壞軸承；當油中水的含量超過3%時，潤滑油的性能發生改變，無法形成潤滑油膜，導致油膜軸承處于半干摩擦和邊界摩擦的狀態，最終導致油膜軸承燒毀。

2.1.3 潤滑系統中油品清潔度不佳

經現場實踐分析，影響精軋輥箱潤滑系統中油品的質量有諸多原因，但最主要的影響因素有以下兩方面：

（1）輥箱進水。輥箱的密封結構與冷卻水、雜質、氧化鐵皮直接接觸，一旦密封失效，冷卻水中的微小顆粒、外界雜質和氧化鐵皮就會進入潤滑系統，致使油品清潔度變差。這些雜質隨著潤滑進入潤滑點，使油膜軸承表面磨損嚴重，導致失效，現場曾發生過因齒輪軸的軸向密封不好，冷卻水濺到油膜軸承上，水中的微小顆粒及氧化鐵皮，加劇了油膜軸承表面磨損，見圖2。

（2）油液外界污染。崗位工操作不當，在加換油以及更換雙唇密封圈、內外拋油環等零部件時，將粉塵、氧化鐵皮、檢修殘留物等污染物帶入潤滑系統，造成油品清潔度不佳，最終導致過濾器堵塞濾芯更換頻繁、油膜軸承磨損，甚至燒壞，降低了設備使用壽命，增加了維修成本，嚴重影響生產。

2.2 輥箱進水的原因分析

輥箱的密封系統由動密封和靜密封兩部分組成，兩處密封一旦失效，會造成輥箱大量進水。冷卻水夾雜著污染物會從輥箱進入潤滑系統，導致油品污染嚴重、潤滑油乳化變質。如果不及時處理，會引起油膜軸承燒損、濾芯堵塞和設備磨損等惡性循環故障發生。進水問題影響非常大，水進入潤滑系統破壞了潤滑油，使整個潤滑系統潤滑效果降低，油量消耗加大，造成了大量的人力和備件的消耗，增大了維護成本，嚴重影響了正常生產，因此分析其原因，找出控制措施至關重要。

2.2.1 輥箱動密封失效

精軋機輥軸在高速旋轉時，既能阻止冷卻水的灌入，又能阻止潤滑油的外泄，原因是精軋機輥箱軋輥軸轉動部位設有動密封結構，即雙唇密封結構，見圖3。

雙唇密封的內、外唇分別與內、外拋油環的內壁緊貼，以此來實現內封油、外封水的功效。雙唇密封失效是造成輥箱進水的主要原因之一，所以分析雙唇密封失效的原因并予以解決就能很好地控制輥箱進水，保證生產順利進行。造成雙唇密封失效的原因有以下幾點：

（1）雙唇密封圈已經達到使用壽命，如沒有及時進行跟換，會造成密封失效，密封效果大幅度下降，引起輥箱進水。

圖1 斜齒輪打齒和輥軸沖撞變形圖

圖2 油膜軸承磨損圖

圖3 軋輥軸動密封結構圖

（2）軋輥軸高速旋轉時，高壓冷卻水會將氧化鐵皮和其他雜質帶入拋油環和雙唇密封圈之間，使雙唇密封圈磨損嚴重，造成密封圈壓縮量減少，雙唇密封失效，引起輥箱進水。

（3）雙唇密封是安在密封保持架上的，密封保持架高度的設定決定了雙唇密封相對于內外拋油環的位置是否適中：如果密封保持架偏高，會使雙唇密封的外唇與外拋油環內側面擠壓過緊，雙唇磨損失效致使輥箱進水；如果密封保持架偏低，會使雙唇密封的外唇與外拋油環內側面貼緊不夠，導致進水。

（4）拋油環使用時間太長，使得內側面的陶瓷涂層磨損剝落以及輥環安裝不到位，引起內、外拋油環松動，二者都會引起雙唇密封工作唇面與拋油環貼緊不佳，導致輥箱進水。

2.2.2 輥箱靜密封失效

輥箱靜密封的兩零件是相對靜止的，在實際生產中，由于靜密封的磨損、斷裂或裝配不得當以及生產中的堆鋼引起輥箱零部件變形，都會造成輥箱靜密封處進水，現場常發生的靜密封處進水有以下幾種：

（1）安裝在內、外拋油環上和密封保持架上的O型圈老化失效，或由于擠壓工程中的斷裂損壞失效，使得輥箱零部件之間的靜密封失效，造成冷卻水從破損處進入輥箱。

（2）密封保持架在安裝時，如果固定螺絲沒有擰緊或者生產過程中松動都會造成冷卻水從螺絲孔進入輥箱。輥箱面板上絕大多數的螺絲孔是直接通往輥箱內部的，如果輥箱面板上的固定螺栓、頂絲孔、定位銷等處密封不好，冷卻水很容易從該處進入。

（3）由于生產中的堆鋼造成八字板變形，密封保持架與輥箱八字板之間靜密封被破壞，導致冷去水從該處進入。

3 控制措施及產生的效果

3.1 規范操作

根據現場需求，制定崗位工操作規程，提高操作工的操作技能，要求崗位工按照操作規程嚴格執行，在更換輥箱時，清理周邊的氧化鐵皮等異物，確保輥箱在裝配或更換過程中沒有異物垃圾進入油路，保證油路暢通。因異物不慎進入油路，導致軋輥軸和油膜軸承抱死的重大事故在現場時有發生。為了杜絕此類事故再次發生，要求崗位工要熟知自己的操作規程，規范崗位工的實際操作行為，車間對各崗位工進行了現場實地培訓，嚴格按操作規程要求自己，改掉一切有可能造成隱患的壞習慣。經過一段時間的實踐，取得了非常好的效果，異物進入油路導致油路不暢通的事故沒有再發生，設備損壞率明顯降低。

3.2 潤滑系統油液的監控

高速線材生產線使用大量冷卻水冷卻，所以精軋機潤滑系統進水是不可避免的，只能控制，減少輥箱進水。輥箱進水對油液的性能影響非常大，潤滑系統進水如果不及時處理，會造成潤滑油乳化變質，設備損壞嚴重，所以控制輥箱進水是主要的，但把進入潤滑油中的水及時濾除也是非常關鍵的。為此潤滑系統要設立兩個油箱，設立專人觀察油箱中沉積水的情況，發現接入潤滑的油箱進水，及時更換備用油箱，這樣進水的油箱中潤滑油就有了足夠的靜置時間去沉降和分離潤滑油中的水分和雜質，恢復潤滑油中的抗磨、耐熱、抗氧化等添加劑的穩定性，定時排放油箱底部的分離水，避免潤滑油乳化變質。為了保證潤滑油的油品清潔度，再定期取油樣化驗其成分，更換新的潤滑油同時要規范崗位工的操作行為，加強崗位工的責任心，避免外部污染。經過一段時間的實踐，取得了很好的效果，油品的清潔度有了明顯的提高，對現場濾芯進行了使用跟蹤，更換次數明顯減少，由于潤滑油乳化變質造成的設備損壞率有了明顯的降低。

3.3 輥箱密封系統的日常維護

輥箱進水造成設備潤滑不佳、設備磨損嚴重，甚至燒損，會對生產產生影響。同時，輥箱進水會導致潤滑油的油品變差、潤滑油失效加快，更換次數增加，對潤滑油的消耗量增加，增加了生產成本，因此控制輥箱進水迫在眉睫。現場統計數據表明，輥箱進水主要是由于輥箱密封系統失效導致的，所以要控制輥箱進水就應該對輥箱動、靜密封系統的日常維護進行嚴格的管理，因此，現場提出了以下控制措施：

經常檢查雙唇密封圈和內、外拋油環的磨損情況，一旦發現雙唇密封圈外側唇邊幾乎磨平、拋油環內側表面涂層磨損，要及時更換新的雙唇密封圈和內外拋油環，一般檢查周期是10天，日常檢查維護時，要及時清除雙唇密封圈內的氧化鐵皮等雜質。

密封保持架的安裝要與機架保持平行，其高度要嚴格按照實際測量設定，避免保持架太高或太低。

安裝在內、外拋油環以及保持架上O型圈的形式與普通O型圈相同，它的作用是防止外界冷卻水進入以及內部潤滑油滲出，所以在檢查和更換雙唇密封圈時要更換外拋油環上的O型圈，即使還能夠使用，也要進行更換。

現場日常檢查維護時，要經常注意密封保持架上的螺釘松動情況，保證各螺栓處的密封良好，經常檢查八字板有無變形，特別是在堆鋼或炸輥后，一定要要求崗位工嚴格檢查。

經過一段時間的現場實踐，輥箱的動、靜密封系統的密封效果明顯提高，輥箱進水故障得到了有效的控制，油膜軸承損壞率明顯降低，降低了生產成本。

4 結束語

通過實施規范操作工的操作行為，要求嚴格按照操作規程進行操作；監控潤滑系統的油液使用情況，確保潤滑良好；加強輥箱密封系統的日常維護，減少輥箱進水等一系列控制措施，精軋機輥箱故障大幅度降低，油膜軸承的使用壽命大大的提高，潤滑油消耗量明顯降低，實現了低耗能、低成本、高效益的生產方針。

Analysis on Finishing Mill Roller Housing Fault at High Speed Wire Rod Mill and Controlling Measures

XIAO Guo-wei
(Bar Rolling Mill,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

The author analyzes the causes for the faults such as oil film bearing failure and water penetration into roller housing at finishing mill at high speed wire rod mill.Measures of standardizing operation, monitoring and controlling the utilization of lubrication system fluid and enhancing the routine maintenance of roller housing sealing system are taken to effectively prolong equipment service life,reduce production cost, improve economic benefits and ensure the normal production of rolling line.

high speed wire rod mill;finishing mill roller housing;oil film bearing

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.018

2014-07-08

2014-07-26

肖國偉（1982—），男，工程師，主要從事設備管理工作。