冷軋機設備故障分析與處理措施

王 剛

（西南鋁業（集團）有限責任公司，重慶 401326）

隨著經濟的飛速發展，設備的安全運行越來越受到重視，現代鋼鐵工業正成為加工業中自動化、高速、連續生產的典型代表。冷軋機是企業發展的重要生產設備設施，它需要在高速、高負荷下長時間運行，而且容易引起嚴重的振動和擾動和其它損壞，從而降低生產效率的情況，直接經濟損失高達每分鐘數萬元。因此對其常見的故障分析是維護設備安全運行，保證企業經濟效益的重要保障。

1 常見故障

1.1 工作輥系故障

1.1.1 軋輥剝落

軋輥的剝離主要是由疲勞，裂紋，工藝問題或材料不均勻引起的，在生產過程中，滾動體與滾動輥接觸形成凹坑，主要表現為輥身的小片狀物。

1.1.2 軋輥斷裂

軋輥斷裂的主要原因是結構和加工不當，隨著截面尺寸的變化，共軛加工或加工精度不當而導致截面應力集中，機械性能的過載，輥面與輥頸硬度差過大。

1.1.3 支撐輥裂紋

在軋制過程中，由于軋輥承受劇烈的冷熱交替的作用，從而使軋件表面產生應變，從而在支承輥表面形成疲勞裂紋。

1.1.4 支撐輥襯套與軸承燒結

導致支承輥襯套和軸承燒結現象的主要原因是支承輥在使用過程中不能轉動，軋制過程中軋制力明顯增大是主要癥狀。

1.1.5 軸承箱開裂

軸承箱產生變形或裂紋的主要原因是箱體經常受沖擊負載，應力狀態差；其次是材料內部缺陷，箱體在加工過程中產生裂紋，安裝過程中損壞。

1.1.6 軋輥軸承故障

軸承內，外圈表面疲勞，嚴重時內圈，外圈變色，硬度降低，出現裂紋。軸承中普遍存在破裂和軸承損壞現象。滾動軸承，滾動軸承隨其發熱而膨脹和收縮，有時還伴有異常噪音，有時會導致卡死等嚴重事故[1]。

1.2 震動故障

1.2.1 電機與齒輪箱間齒聯軸器故障

為了保持生產的連續性，企業會使機器長時間運轉。電機和齒輪機座之間的聯軸器因長時間連續運轉而產生磨損，聯軸器在高速轉動時會產生較大的離心力，由于聯軸器內外齒圈間隙增大，這大大降低了聯接的定心能力從而產生振動[2]。

1.2.2 齒輪箱故障

一般來說，傳動故障表現在兩個方面：一種是軸承失效，另一種是齒輪箱故障。當齒輪箱發生故障時，經常會出現齒面點蝕、磨損變現，齒根部裂紋甚至齒部斷裂等，造成傳動裝置的故障。如果齒輪發生故障，冷軋機則不能將齒面維持在咬合狀態，這損害了傳動的平穩性而產生振動。

1.2.3 傳動叉頭扁頭故障

傳動軸的叉頭與工作輥扁頭間是通過滑塊來傳動扭矩的，叉頭內的滑塊材質一般是銅合金，耐沖擊和磨損。由于傳動軸的叉頭和工作輥的扁頭一般是合金鋼制作而成，并且硬度較高，在轉動時滑塊磨損較大，因此，在傳動過程中，扁頭與叉頭之間會存在間隙，從而產生振動。

1.2.4 電氣控制系統故障

在電力控制系統中，由于電動機故障引起的沖擊性瞬時電磁，瞬時性電磁轉矩力會產生擾動，軸系發生扭轉過程引起振動故障。

1.3 機組啟動異常

常在冷軋機啟動時，冷軋機不能開機這種故障，首先要弄清原因。一般情況下，冷軋機無法啟動的主要原因是電機電路和電機繞組故障，因此需要維修人員確定電機的工作狀態并進行維修，以便糾正故障。

冷軋過程中的漏電事故在日常生產中非常普遍，如果冷軋機電機的維修工作不及時，就會發生冷軋機的電機絕緣降低線路接地事故，嚴重影響操作人員的人身安全。主要是在實際操作中，冷軋機本身可能不形成電流，但材質特殊，因此具有導電性，一般電機是冷軋機運行的原動機，也是獲得電流最關鍵的部件，因此要注意電機電流帶來的問題[3]。

1.4 軸承抱死故障

1.4.1 軸承潤滑不足

一般而言，冷軋機的軋制速度較高，通常轉速可達700-900 r/min，部分高速軋機轉速可達1200 r/min以上。軋機在高轉速運行時，軸承同樣要承受這樣高的轉速和較大的力量的作用，因此軸承的潤滑必須良好。通常情況下，軋輥軸承采用油霧潤滑方式進行潤滑。當油霧潤滑發生故障后會導致軸承在高速運轉時產生巨大的熱量[4]。這種大熱的產生，使軸承滾柱因遭遇巨大的熱量而膨脹，從而將由于軸承滾柱膨脹導致軸承間隙變小的軸承滾柱擠向內外環，不能散開，將導致軸承抱死。

1.4.2 軸承裝配不當

由于軋機的日常工作，經常根據需要更換工作輥。更換工作輥時，拆下軸承箱，在這種情況下，在拆卸工作輥和更換軸承箱時應充分注意輥與軸承之間的距離，間隙直接影響軸承的轉動和使用壽命，間隙過大或過小均加速了軸承的損壞，大大縮短了其使用壽命。

1.4.3 軸承本身的質量

通常，軸承是可以裝配和拆卸的零件，但在實際操作中，很多情況是由于軸承質量問題造成的。拆下軸承發現軸承保持架斷裂、滾動體龜裂、內外圈滾道點蝕、龜裂等，這可以直接判定為軸承質量問題。尤其是軸承保持架即使有小裂紋，也會導致保持架受力變形或散架，從而導致滾動體無法旋轉，從而使得軸承抱死。

1.4.4 軋制工藝的影響

在分析軸承抱死原因時，還存在影響軋制工序等生產過程的情況，由于工作輥彎輥和竄輥的頻繁使用，操作人員在軋制過程中使用的工作輥傾角過大，導致承載負荷過大，使得軸承抱死。因此，必須對工人的技術水平提出要求，對操作人員進行提高培訓和操作技能，減少軋制過程中的軋制工藝的影響[5]。

2 處理措施

2.1 工作輥系故障處理

在實際應用中，軋輥表面粗糙度不斷降低，導致軋輥表面凸度發生變化，裂紋形成，因此在實際操作中，軋輥經過一段時間的軋制后，需要重新進行磨削處理才能再次使用。為了防止軋輥輥身軟點、龜裂、裂紋、甚至軸徑斷裂的情況發生，需要對軋輥及時進行維護，主要是為了及時發現軋輥存在的缺陷，避免把有問題的軋輥使用到軋機上而產生設備和質量事故。對于軋輥輥身和軸徑等部位定期進行探傷，一般采用渦流探傷或超聲波探傷的方法對軋輥進行檢測，從而保證了冷軋板的生產質量。

2.2 震動故障處理

工作時，輪齒面有相對嚙合滑動，嚙合導致齒面劃傷。磨粒磨損，低速磨損和腐蝕是齒面磨損的主要形式。由金屬顆粒，灰塵，異物等粘附在齒面造成，磨損是齒輪箱最常見的故障形式。齒輪打磨后清洗不干凈或者密封不好，從而造成污染和齒輪磨損，當齒輪以循環速度旋轉時，齒面間的潤滑油的油膜厚度很小，這導致齒面材料不斷磨損，即通常在低速重載情況下發生的磨損大，反之較小。潤滑油中的一些活性成分由于與齒輪材料的化學作用，會引起腐蝕磨損，由于齒面磨損損傷較大，會對齒輪的磨損造成嚴重影響，因此，潤滑中的一些活性成分會對齒輪的磨損造成嚴重影響。齒面損壞，齒面間隙增大，從而引起振動，噪聲，沖擊等現象。嚴重時，還會有齒輪斷裂，齒輪斷裂是由于強度不足或者由于材料缺陷產生裂紋造成的。及時清洗油箱更換潤滑油，使用合適的密封，改善潤滑，選用合適的高粘度潤滑油，添加劑和齒輪材料。

針對齒輪的塑性變形，在嚙合過程中，齒面材料受應力和摩擦力的影響，從而導致齒面變形。由于主動輪的齒面與摩擦力方向相反，分別朝向齒頂或齒面。它導致齒輪表面的塑性變形和上下線的凹陷。從動齒面獲得的摩擦力作用于從齒頂或齒根開始的線，引起塑性變形，在齒線附近形成上凸。這類故障通常發生在低速重載、頻繁啟動和過載傳動中。所以，減小齒面接觸應力，適當提高齒面硬度，增加潤滑油粘度等，都能減輕和防止齒面塑性變形。

2.3 機組啟動異常處理

當冷軋機漏電時，需從以下幾個方面進行檢查：一是對電機進行檢查，確認漏電小于0.8 mA，否則會對操作人員的安全造成威脅；二是對電機外殼進行檢查，如果漏電現象發生，準確判斷問題產生的原因，即在電機內部引出線絕緣出現破損，并與機殼相接觸，或電機繞組局部燒毀，造成定子與機殼之間漏電。由于冷軋機組運行在高濕的環境中，極易引起電機受潮，進而引發絕緣下降、機殼帶電等一系列問題。如發生漏電故障，可用搖表測定電機各繞組、機殼間絕緣電阻值，數值＜2MΩ，說明電機受潮嚴重，需及時烘烤電機定子繞組，進行除潮處理[6]。

2.4 軸承抱死故障處理

針對軸承潤滑處理，為了解決這個問題，需要根據軸承磨損位置和實際磨損狀態定期清洗油霧頭，每月清潔油霧油箱濾網一次，對于機油濾清器和噴油器，每季度清洗一次，配合油霧閥控制工作，了解油霧產生的熱量，控制軸承磨損，避免軸承抱死現象。

針對安裝故障處理，對于這個問題，可以從以下幾個方面來解決：第一，在對生產設備進行管理的同時，把軸承安裝作業環境作為工作重點，保證裝配環境整潔，避免雜物、灰塵、鐵粉等對軸承箱的裝配產生影響；第二，及時清洗軸承內外套、滾動體、保持架等，保證不因雜物對軸承運轉產生影響。例如，可以定期檢查軸承套內淤積的雜物，及時清洗，確保軋輥脖油槽清潔干凈；第三，在實際安裝軸承箱時，鎖緊螺母和軸承座要保證牢固。先把油霧劑涂在軸承和滾柱軸承的位置上，然后緊固緊固螺母，以確保軸承的間隙在0.5~1.0 mm范圍內，最后保證軸承箱的裝配不會出錯。

3 結論

冷軋機是關鍵的冷軋薄板生產設備，在實際生產過程中，如果操作不當，或維修不到位，都會造成事故，直接影響冷軋薄板的加工效率。需要相關人員及時診斷故障，分析故障原因，找到故障部位，并加以處理。而及時處理冷軋機運行過程中產生的故障，既是作為一名操作維護人員對設備的維護保養，也為了確保工藝生產過程正常的進行，對降低企業的經濟損失也有極為重要的意義。本文總結了生產中常見的冷軋機故障，并給出了一點相應的處理措施，對于操作人員維護冷軋機有著一定的理論支持。