國產高速線材軋輥箱常見故障分析及預防措施

李天武，張景泉，孫太強

（河南濟源鋼鐵（集團）有限公司，河南 濟源 459000）

河南濟源鋼鐵（集團）有限公司現有國產高速線材生產線2條，均由北京鋼鐵設計研究總院轉化設計，哈爾濱哈飛工業有限責任公司制造，設計最高成品軋制速度90m/s，運行速度85m/s，產品規格為￠5.5mm～Φ14mm，目前單線年產量達65.6萬t/年。核心設備為摩根五代頂交45°無扭重型精軋機組，均由軋輥箱和傳動箱（錐箱）組成，在線共有精軋軋輥箱20臺，預精軋軋輥箱8臺。一旦軋輥箱出現故障，將直接導致整條生產線停軋，導致生產成本消耗增加。

因此分析和研究軋輥箱的常見故障，提高維護維修技能，降低生產成本消耗至關重要。

1 軋輥箱結構組成

軋輥箱主要有軋輥軸、偏心套、油膜軸承、箱體、面板等零部件組成，結構簡圖見圖1[1]。由偏心套內的油膜軸承支撐軋輥軸與傳動箱（錐箱）內的齒輪進行嚙合、高速旋轉，通過軋輥軸上的輥環承載軋制負荷，完成連續軋制。

圖1 軋輥箱結構

2 軋輥箱的常見故障及原因分析

國產高速線材軋輥箱常見故障有以下幾種：軋輥箱密封系統失效導致進水或漏油，輥環錐套轉軸或者拔不掉，油膜軸承燒損、偏磨損、劃傷等，軋輥軸軸向間隙超標導致軋制線偏差等。

2.1 軋輥箱密封系統失效導致進水或漏油

2.1.1 密封機理

軋輥箱密封系統由動密封系統和靜密封系統組成，結構簡圖見圖2[2]。動密封系統由軋輥軸、雙唇密封、內外滑環、偏心套等零部件相互關聯形成；靜密封系統由面板、箱體、O型密封圈等零部件相互關聯形成。工作時因工藝需求，密封系統承受0.4MPa～0.6MPa夾雜有氧化鐵粉的濁環循環冷卻水沖擊和0.3MPa～0.5MPa潤滑油的壓力。每一個密封系統組成部分中，零部件之間的壓縮量是否有效是決定密封效果的關鍵，其裝配和維護均需要嚴格遵守標準規范，逐一確認每一個密封環節有效性是關鍵所在。

圖2 軋輥箱密封系統組成結構簡圖

2.1.2 產生進水或漏油故障的主要原因

（1）動密封系統失效的主要原因是相對旋轉的密封件（雙唇密封）壓縮量不足或過多。主要表現形式為：

①雙唇密封定位距尺寸偏差較大，如密封板傾斜、測量誤差較大等。②固定雙唇密封的鋼圈較松，無法壓緊及固定雙唇密封，在運轉時導致保持架和雙唇密封相對轉動。③裝配后雙唇密封唇邊不平整，唇邊圓周方向偏差較大。④堆鋼采用氣割處理時，操作不當導致火焰方向通過外滑環縫隙將雙唇密封烤壞，或者將滑環局部損壞。⑤雙唇密封備件不統一，尺寸、材料一致性偏差較大。雙唇密封庫存存放時間較長，出現老化。⑥裝配過程確認不到位，未加壓或者加壓不到位，中間套傾斜，保護帽螺栓未緊固，外滑環密封圈漏裝，甩機架的外滑環漏裝等。⑦零部件臺肩處加工清根不到位，安裝時出現局部騰空，如精軋偏心套臺肩。⑧內外滑環接觸平面不平整、銹蝕、有高點，導致內外滑環安裝時不能貼合。⑨甩機架時保護帽安裝傾斜，導致外滑環未被壓緊或者壓偏。⑩內外滑環相對轉動，未及時進行處理，導致定位距失效。

（2）靜密封系統失效的主要原因是壓縮量不足、密封不連貫存在斷點。主要表現形式為：

①O型密封圈槽加工過深，O型密封圈直徑過細或者彈性較差致使裝配后壓縮量不足。②輥箱、八字板、聯軸器保護罩等結合面涂膠存在斷點，密封不連續。③八字板受高壓濁環水沖刷嚴重，和外滑環之間間隙過大。④裝配過程確認不到位，導致外滑環、保持架等密封圈切斷等。⑤保持架固定螺栓組合墊片漏裝或者其密封材料失效。⑥導衛底座安裝時螺栓過長，將面板沉頭螺紋孔頂透。⑦聯軸器保護罩安裝不到位導致結合面存在縫隙。⑧輥縫調整機構密封失效導致進水。⑨錐箱工藝孔未進行有效封堵，通透。

2.2 輥環錐套轉軸或者拔不掉

輥環錐套按照工藝要求進行成對配裝，通過錐套和軋輥軸之間的合理錐度，依靠裝輥加壓工具施加軸向壓力完成加壓過程，錐套膨脹產生足夠摩擦力，滿足輥環連續軋制需要的軋制力距。導致輥環錐套轉軸或者拔不掉的主要原因為：

（1）裝輥加壓工具的快速接頭和加壓小車的快速接頭不匹配、未安裝到位、彈簧彈力不一致，接頭油路通道未打開或者未完全打開，導致加壓壓力失真。

（2）裝輥加壓工具高壓活塞行程不足，端部磨損未及時發現。

（3）錐套或者軋輥軸錐度部位銹蝕嚴重，錐度不吻合，錐度接觸面積較小，錐度部位磕碰產生高點未及時修復。

（4）輥環墊片偏離中心未居中，錐套與墊片干涉，裝輥加壓時錐套行程不到位，膨脹量不足。

（5）輥環內徑和錐套外徑尺寸為極限偏差時，裝配時配對確認不到位，導致間隙較大，加壓后錐套和輥環之間產生的摩擦力不足。

（6）加壓時確認不到位，存在漏加壓或者未保壓。

（7）先加壓上輥時裝輥加壓工具漏油，泄漏到下軋輥軸表面，加壓后下軋輥軸和錐套間摩擦力不足。

（8）冬季環境溫度變化，輥環錐套預裝后保溫措施不到位。（9）錐套、輥環、軋輥軸相互配合面清潔不到位。

2.3 油膜軸承燒損、剝落、劃傷等

油膜軸承的工作機理為基于粘滯液體動壓效應，潤滑油由非承載面油孔進油，隨旋轉的輥軸帶入間隙較小的承載面，在軸面與油膜軸承面之間形成一壓力，潤滑油不斷供應，軸連續旋轉，保證了油膜的連續性，實現了油膜軸承的承載能力[3]。產生油膜軸承燒損、偏磨損、劃傷等故障的主要原因為：

（1）油膜軸承裝配過程中壓入時用力過快產生劃傷、位置極限時用力較大邊緣受損未修復，軸承剖分線未對正偏差較大，承載側與非承載側裝反，偏心套加熱時保溫時間不足膨脹不均勻，偏心套內孔尺寸超差未進行檢驗，運轉時可能導致燒損、劃傷。

（2）偏心套傳動側和非傳動側內孔同軸度偏差較大，油膜軸承裝入后間隙較小，頻臨極限值，運轉時導致偏磨損或者燒損。

（3）偏心套、工裝、吊裝工具、面板、軋輥軸等與油膜軸承相關聯的零部件裝配前清潔和裝配過程保護不到位，導致污染顆粒進入，運轉時產生劃傷。

（4）軋輥箱裝配或在線更換時，油路防護未及時去除，運轉時產生燒損。

（5）軋輥箱更換后機旁油路閥門未及時開啟，聯鎖保護失效產生燒損。

（6）潤滑系統壓力不穩定或者壓力偏低，聯鎖保護不可靠產生磨損或者燒損。

（7）潤滑系統運行參數不合理，油液精度較差，潤滑油進水，未及時發現或者處理措施不到位繼續運行導致燒損。

（8）潤滑系統聯鎖設置不合理，聯鎖保護失效，導致燒損。

（9）備件驗收確認不到位，導致不合格備件上線運行出現油膜軸承燒損、剝落、劃傷等。如高點、色澤不均、表面損傷等現象的油膜軸承，軸徑劃傷、銹蝕、尺寸超差、油膜軸承位錐面接觸較少等現象的軋輥軸。

2.4 軋輥軸軸向間隙超標導致軋制線偏差

影響軋輥軸軸向間隙的主要零部件為月牙板、角接觸球軸承、阻尼墊片等。其備件尺寸精度、性能、裝配精度、員工操作技能等直接影響軋輥軸軸向間隙，主要原因為：

（1）月牙板厚度尺寸較大，未進行磨削而采用手工挫削，存在局部高點，在頻繁運行過程中高點被磨平，間隙變大。

（2）裝配調整時月牙板墊片不平整，存在局部折疊或者墊片間有顆粒雜物。裝配時月牙板、軸承壓蓋螺栓鎖緊措施不到位，運行過程中松動或折斷。

（3）角接觸球軸承原始游隙較大。裝配時軸向未安裝到位。軸向壓蓋或者螺栓孔有高點。軸承剝落或者損壞。

（4）阻尼墊片運行時膠被擠出。

（5）裝配時月牙板間隙、角接觸球軸承間隙超標確認不到位仍上線運行。

（6）導衛安裝偏差較大、運行時輥環炸碎，軋輥軸軸向受力較大，阻尼墊片損壞未及時發現或者處理。

3 軋輥箱常見故障的預防措施

3.1 制定標準、執行標準、優化完善標準、建立標準化作業流程

針對備件驗收環節、裝配環節、拆除安裝更換環節、堆鋼事故處理環節、更換輥環環節、錐套輥環預裝配對環節等關鍵核心環節流程，制定、執行、優化完善作業標準，建立標準化作業流程，使作業人員在全流程作業環節過程有據可依，同時完善確認機制并有效落實。為作業前充分準備、作業中準確到位、作業后閉環確認等奠定基礎，減少軋輥箱因技術環節、操作環節等不到位產生的故障。

3.2 建立靈活有效的培訓機制，提高員工作業技能

培訓需要結合員工的理論基礎，采取不同層級的“每日一題”、“每人每周一知識點”、“日學習月考核”、“事故串講”、“事故匯總演練”、“手指口述模擬練”、“模擬教師”等靈活多樣的培訓模式，因人施教，技能和績效掛鉤，提高員工學習比拼氛圍，為減少軋輥箱故障發生奠定員工技能基礎保障。

3.3 運用創新手段，攻克制約軋輥箱正常運行的技術難題

針對軋輥箱常見故障中的技術難點，運用創新手段，通過管理創新、技術創新等進行攻克。依托技術骨干、技師、關鍵崗位等成立“攻關組”、“課題組”、“員工創新”等模式，營造比學趕拼氛圍，及時進行點評獎勵，解決實際技術難題。為軋輥箱常見故障的解決奠定技術保障。

3.4 完善優化績效體系，營造責任擔當

完善優化績效體系，細化指標，建立短效和長效機制，層層分解，每人頭上有擔子。每周每月利用看板進行公開，便于各級進行樹立標桿、找差距、定目標。為軋輥箱常見故障的解決奠定制度保障。

4 結語

通過對國產高速線材軋輥箱常見故障的分析，總結出系統性的預防措施，為軋輥箱管理及技術人員提供了參考依據。截止目前，國產高速線材軋輥箱的非計劃事故時間年度累計為零，高速區潤滑系統油液含水量穩定在0.1%左右，高速區設備完好率長期穩定在100%，噸鋼消耗4.9元/t。為生產線軋制的正產運行奠定了基礎保障。