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杜長(zhǎng)學(xué)

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司）

摘　要：對(duì)中厚板全液壓熱矯直機(jī)及其輥系（輥盒）結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，針對(duì)熱矯輥盒支撐輥軸承損壞原因進(jìn)行分析，重點(diǎn)從潤(rùn)滑維護(hù)及改進(jìn)方案進(jìn)行介紹，并對(duì)曾發(fā)生的支撐輥軸承損壞明確原因進(jìn)行說(shuō)明，為同類型矯直機(jī)輥盒維護(hù)及改進(jìn)提供重要的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：熱矯直機(jī)；輥系；支撐輥軸承；抱死；油氣潤(rùn)滑

0　引言

熱矯直機(jī)是中厚板產(chǎn)線重要的工藝設(shè)備之一，負(fù)責(zé)對(duì)軋制后（水冷后）鋼板進(jìn)行矯平，提高鋼板平直度，使其滿足交貨要求。熱矯直機(jī)處于軋線主流程上，該設(shè)備的運(yùn)行情況直接關(guān)系到整條線的產(chǎn)量及產(chǎn)品質(zhì)量。2003年后國(guó)內(nèi)中厚板生產(chǎn)線數(shù)量迅速增加，90%熱矯直機(jī)均采用全液四重式結(jié)構(gòu)，該形式熱矯直機(jī)主要由機(jī)架、傳動(dòng)裝置、輥系（輥盒）、調(diào)整機(jī)構(gòu)組成，其中輥系（輥盒）是熱矯直機(jī)核心部件。某廠4300中厚板生產(chǎn)線熱矯直機(jī)為西馬克公司設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)某知名矯直機(jī)設(shè)備制造廠與西馬克公司合作制造，其中矯直機(jī)輥系為原裝進(jìn)口件。2006年底熱矯直機(jī)投產(chǎn)，2007年6月第一次出現(xiàn)支撐輥軸承損壞故障，軸承損壞后造成支撐輥卡死，損傷矯直輥面，繼續(xù)矯直會(huì)造成鋼板表面壓痕，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。自2007年6月至2018年熱矯直機(jī)輥盒支撐輥軸承使用壽命極不穩(wěn)定，在機(jī)壽命從幾天到幾個(gè)月不等，多次出現(xiàn)新修復(fù)輥盒上機(jī)不足一周就出現(xiàn)支撐輥軸承損壞的問(wèn)題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。針對(duì)熱矯機(jī)輥盒支撐輥軸承損壞問(wèn)題，該廠技術(shù)人員曾與多個(gè)具有同結(jié)構(gòu)熱矯直機(jī)的寬厚板生產(chǎn)線進(jìn)行交流，均存在不同程度的類似問(wèn)題。本文通過(guò)總結(jié)近年針對(duì)熱矯輥盒軸承故障處理的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)熱矯直機(jī)輥盒支撐輥軸承損壞形式、主要的損壞原因及預(yù)防措施，重點(diǎn)從軸承潤(rùn)滑角度進(jìn)行了深入分析介紹，為同類故障處理及預(yù)防提供參考。

1　熱矯直參數(shù)及結(jié)構(gòu)介紹

1.1 主要參數(shù)

矯直機(jī)形式：四重式全液壓矯直機(jī)；矯直力（平行輥縫、靜壓靠）：3200t；矯直輥輥身長(zhǎng)度：4300mm；矯直輥直徑：285mm；矯直輥數(shù)量：11根；矯直輥距：300mm；支撐輥數(shù)量：60根；支撐輥軸承型號(hào)：24130CCW33/C3；矯直速度：±2.5m/s；矯直鋼板溫度：450~1100℃。

1.2 熱矯直機(jī)主體結(jié)構(gòu)（圖1）

1.3 上下輥系（輥盒）裝配結(jié)構(gòu)

上下輥系（輥盒）裝配結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。為適應(yīng)高溫鋼板矯直，熱矯輥系軸承采用REBS油氣潤(rùn)滑，矯直輥內(nèi)通水冷卻。一套輥系有支撐輥軸承120盤，矯直輥軸承 22盤。鋼板矯直過(guò)程中矯直輥與鋼板直接接觸，支撐輥對(duì)矯直輥進(jìn)行支撐，由支撐輥承受矯直力，并通過(guò)軸承及軸承座作用到框架上。由于矯直輥與鋼板直接接觸，矯直輥的表面狀態(tài)直接影響鋼板表面質(zhì)量。每根工作輥由6根支撐輥支撐（靠入口出口為3根）。

2　故障現(xiàn)象

矯直機(jī)輥盒支撐輥軸承損壞后的現(xiàn)象如圖4所示，矯直輥輥面異常磨損（寬度與支撐輥輥身寬度接近）、支撐輥輥身出現(xiàn)嚴(yán)重磨損及藍(lán)色燒傷痕跡。軸承抱死故障絕大多數(shù)情況下發(fā)生在上輥盒，且以上輥盒中間4組支撐輥為主。

3　潤(rùn)滑不足造成支撐輥軸承損壞

投產(chǎn)至今該廠熱矯輥盒支撐輥軸承損壞原因主要分為：潤(rùn)滑不足、載荷超限、標(biāo)定板厚度錯(cuò)誤、壓縮空氣中含水、輥徑差過(guò)大等。根據(jù)投產(chǎn)至今輥盒故障數(shù)據(jù)資料分析認(rèn)為，潤(rùn)滑不足造成軸承損壞的次數(shù)至多。該廠熱矯輥盒為西馬克公司2004—2005年設(shè)計(jì)，支撐輥軸承采用油氣潤(rùn)滑，采用軸承座內(nèi)置分配器對(duì)連體軸承座的5個(gè)軸承的油量進(jìn)行均勻分配，如圖5所示。

熱矯輥盒正常情況下需要定期下機(jī)解體維護(hù)，包括修磨輥面、軸承檢查、密封更換等項(xiàng)目，針對(duì)潤(rùn)滑油路等。修復(fù)過(guò)程中往往只是對(duì)管路及分配器用壓縮空氣進(jìn)行吹掃，檢查各潤(rùn)滑點(diǎn)是否出氣，無(wú)法檢測(cè)油氣分配是否均勻。經(jīng)過(guò)對(duì)故障輥盒的內(nèi)置分配器結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖分研究，發(fā)現(xiàn)分配器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如圖6、圖7所示，共有18個(gè)小孔（孔徑 0.6mm），4個(gè)孔通向當(dāng)前軸承，其余14個(gè)孔繼續(xù)傳向?一級(jí)。根據(jù)分配器原理，若其中個(gè)別少量孔堵塞，比如4個(gè)孔中的2個(gè)孔堵塞，就會(huì)造成當(dāng)前軸承潤(rùn)滑油量縮減為 1/2，類似堵塞問(wèn)題很難通過(guò)壓風(fēng)吹掃檢測(cè)出異常，這就會(huì)造成不正常的分配器繼續(xù)上機(jī)，繼而造成軸承因潤(rùn)滑不足而快速損壞。對(duì)拆下的分配器豎立放置2d發(fā)現(xiàn)有黑色液體流出，類似墨汁（圖8、圖9），分析認(rèn)為這是由于上輥盒長(zhǎng)期受高溫鋼板烘烤而出現(xiàn)的潤(rùn)滑油碳化，特別是上輥盒熱輻射顯著大于下輥盒，這與絕大部分支撐輥軸承損壞問(wèn)題發(fā)生在上輥盒中間部位也可關(guān)聯(lián)上。

綜上，輥盒檢修過(guò)程中容易發(fā)生由于內(nèi)置分配器內(nèi)淤積的碳化物清洗疏通不徹底造成潤(rùn)滑油分配不均，造成部分軸承由于潤(rùn)滑不足而損壞（圖10）。

4　輥盒油氣分配器的維護(hù)清洗方法

針對(duì)分配器（含內(nèi)置、外置分配器）的維護(hù)與REBS技術(shù)人員溝通，正確的維護(hù)清洗方式是：將各分配器在煤油槽中浸泡2d，浸泡后煤油槽底部出現(xiàn)大量黑色物質(zhì)（圖 11）。然后用清潔壓風(fēng)正、反向吹掃后，再到新煤油中沖洗即可。另外，內(nèi)置分配器短節(jié)連接處的O形圈在每次修復(fù)時(shí)均需更換新件。

5　輥盒油氣潤(rùn)滑管路布置改進(jìn)方案介紹

5.1 原設(shè)計(jì)內(nèi)置油氣潤(rùn)滑分配器的缺點(diǎn)

西馬克公司設(shè)計(jì)的熱矯輥盒支撐輥軸承潤(rùn)滑，采用連體軸承座內(nèi)安裝內(nèi)置分配器的形式（圖12a）），內(nèi)置分配器有如下主要缺點(diǎn)：

（1）價(jià)格昂貴，一套輥盒，僅內(nèi)置分配器需30萬(wàn)元以上。

（2）拆解安裝精度要求高。

（3）分配器本身為不可拆解結(jié)構(gòu)，徹底清洗維護(hù)困難。

（4）上輥盒軸承座的內(nèi)置分配器長(zhǎng)期處在高溫環(huán)境下，易出現(xiàn)積碳，由于通孔僅 0.6mm，極易堵塞。

5.2 新熱矯輥盒油氣潤(rùn)滑油路設(shè)計(jì)方案及優(yōu)點(diǎn)

目前新設(shè)計(jì)的油氣潤(rùn)滑管路布置方案為：取消內(nèi)置分配器，增加二級(jí)外置分配器，通過(guò)不銹鋼管路（Ф6mm×1.5mm）直通每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)（圖12b）），新方案優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）外置分配器價(jià)格僅是內(nèi)置分配器的1/3。

（2）外置分配器位置溫度低，不會(huì)出現(xiàn)碳化堵塞問(wèn)題。

（3）外置分配器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可解體徹底清洗，維護(hù)方便。

5.3 SKF 新型密封高溫潤(rùn)滑脂軸承在熱矯機(jī)輥盒中的應(yīng)用

為解決熱矯輥盒的軸承損壞壽命問(wèn)題，SKF新研發(fā)升級(jí)版的密封軸承，在某鋼廠 5000產(chǎn)線和某鋼廠4200產(chǎn)線熱矯機(jī)均得到了很好的使用。有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）取消油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)，可完全消除稀油消耗成本，消除油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)維護(hù)成本。

（2）去除油氣管路堵塞造成軸承欠潤(rùn)滑影響。

（3）采用高溫油脂填充，保證軸承自潤(rùn)滑效果，降低溫度對(duì)軸承潤(rùn)滑的影響。

（4）使用升級(jí)版SKF密封軸承，軸承實(shí)際使用壽命大于開(kāi)式軸承，可以多次重復(fù)使用。

6　其他軸承損壞原因

除潤(rùn)滑原因外，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的明確的損壞原因有：

（1）模型系數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤，造成超載。

（2）高強(qiáng)鋼頭尾板形問(wèn)題，造成單個(gè)軸承過(guò)載。

（3）標(biāo)定板厚度錯(cuò)誤。造成輥縫標(biāo)定出錯(cuò)，造成過(guò)載。

（4）頻繁超矯直能力曲線進(jìn)行超極限鋼板矯直。

（5）油氣潤(rùn)滑壓縮空氣中含水。

（6）支撐輥輥徑差過(guò)大。

7　結(jié)論

對(duì)中厚板軋機(jī)應(yīng)用廣泛的全液壓熱矯直機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，針對(duì)潤(rùn)滑原因造成的熱矯機(jī)輥盒支撐輥軸承抱死問(wèn)題進(jìn)行深入分析，并提供了有針對(duì)性的維護(hù)要點(diǎn)。同時(shí)將目前新的潤(rùn)滑管路布置形式與原布置形式進(jìn)行了對(duì)比。并指出其他造成矯直機(jī)支撐輥軸承抱死的6個(gè)主要原因，為同類型矯直機(jī)的輥盒維護(hù)改進(jìn)提供重要參考依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

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來(lái)源：《設(shè)備管理與維修》2022年第23期

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