轧机轴承失效原因分析及改进

马卫娜，李 杨

(唐山不锈钢有限责任公司，河北 唐山063100)

唐钢不锈钢公司1580热轧生产线建于2008年，是一条新型的自动化程度较高的宽板轧制生产线。该线拥有1架粗轧机、7架精轧机，工作辊装机16支应用滚动轴承46套。轧线初期生产时频繁发生滚动轴承烧损事故，导致轧线停车，为公司造成巨大的经济损失。因此规范轴承的使用和维护，降低轴承烧损，有效控制生产成本，提高轧机作业效率，成为我们亟待解决的一项课题。

1 轧机轴承的结构和受力特点

1580线精轧机工作辊采用美国铁姆肯公司(TIMKEN)进口系列轴承，采用四列圆锥滚子做为主轴承，并配合双列圆锥滚子止推轴承形式使用。该类型轴承由内圈、滚子、保持架以及相关组件和外圈安装组合而成，可承受径向为主、轴向联合载荷，满足轧机的使用要求。轴承外圈与轧辊辊径为间隙配合方式，安装时将轴承装入轴承箱内，然后再装入轧辊轴颈。以下为轴承及轧辊装配简图。

图1 工作辊轴承装配简图

2 轴承失效原因分析

2.1 轴承失效形式:

由于轴承属于精密部件，且处在高温、高热、高压水除鳞、氧化铁皮飞溅环境下工作，引发轴承烧损的原因较为复杂。我们通过对烧损的轴承进行拆解，发现轴承配件有不同程度的损伤。如辊身侧轴承内孔擦伤，轴承内、外圈滚道以及滚子有麻点;轴承珠粒滚子碎裂，销柱发生断裂;轧辊辊颈处擦伤等，以下为轴承受损图片。

图2 轴承受换图况

2.2 轴承失效分析:

我们根据轴承结构形式、受力特点以及对失效轴承的拆解观察，总结了造成轴承烧损的以下原因:

(1)轴承装配不良造成轴承游隙改变:轴承的安装及配合对轴承在线使用极其关键，圆锥滚子轴承在出厂时内部游隙值已经调整好，在装配时按照标号顺序进行安装，装配四列圆锥轴承不保留间隙，装配双列圆锥止推轴承时，轴承与压盖间预留一定间隙(控制在0.3～0.5mm)，保证在线能够承受交变轴向压力。由于未按要求合理控制间隙值，在线发生堆、卡钢事故时，轧辊轴线交叉产生轴向力或轴承座发生偏载，轴承瞬间受力增大，游隙被锁死，将引起轴承烧损。

(2)异物入侵轴承内部造成烧损:异物入侵对轴承损害非常直接。当其颗粒较大时，在轴承旋转过程中导致滚动体、轴承套工作面发生磨擦，破坏轴承滚动体，严重时可造成滚子断裂;当颗粒直径小于轴承最小工作间隙时，异物碎屑进入到润滑油中，会加剧轴承部件的磨损。如从上述图中发现的辊颈和轴承滚道及滚子上有高点，形成局部应力集中，导致部分剥落出现。轧机轴承属于重载应用，如果存在较大的局部应力集中，同时在冲击载荷的作用下会导致滚子碎裂，轴承失效。

(3)润滑系统不畅造成烧损:轴承润滑油是保证轴承平稳、无忧运转的基础，对轴承疲劳寿命和磨损、温升、振动等有重要影响。1580线目前工作辊轴承采用油气润滑在线供油方式，采用美孚齿轮油－VG320。如在线油管接头接触不良，供油压力不足或断油，将加剧轴承接触表面的磨损，轴承迅速升温，轴承内、外套圈过早出现碳化、裂纹等，降低轴承使用寿命。

(4)轴承过载影响使用:按轧制工艺的要求，各轧机架次负荷分配不均，使轴承长期在较大负荷下运行。如1580线精轧机组前几架负荷偏大，经过调查发现2、3架的轧机轴承烧损次数高于其它架次。同时在轧钢工作中由于工艺、设备等事故出现，使轴承在较短时间内承受过载负荷。这些过载影响往往造成滚动体局部萌生疲劳裂纹，而引起轴承疲劳失效。

3 改进措施

从轴承的结构特点及失效形式来分析，轴承使用涉及到轴承装配、轧机操作及液压润滑多个环节。如有一方存在问题均可能导致在线轴承烧损事故，要考虑其轧制负荷、转速、润滑、温升，并有针对性地采取防范措施。

3.1 加强轧线跟踪检测

(1)根据轧机工作状态，优化轧制工艺，按不同带钢产品规格制定压下规程，合理分配轧制载荷及控制转速，避免轧钢时发生明显冲击载荷造成堆钢、断带等情况，避免对轧辊轴承的损伤。

(2)调整轧机轴向锁紧及压紧装置，避免轴向窜动。轴承箱与机架牌坊的固定点与轴承座中心线相一致，以免产生力偶矩，使轴承偏载。

(3)加强温度检测，应用温度计、测振仪对轴承座进行定量检测，供油温度超出正常预设范围应报警，避免轴承烧损严重。

(4)加强在线油压监测，每次换辊后，设专人查看油气接头是否插到位，每一路连接油气混合块的透明塑料管内是否油气通畅，利用布条检查气密性，确保供油充足。

(5)轧线每次进行换辊操作时，要求应对拆卸下的油管和接头进行保护，避免异物入侵油管，引起轴承污染。

3.2 加强轴承装配精度

加强轴承日常维护工作，避免轴承在装配初期受到污染。安装轴承在清洁干燥的环境下进行，保证装配精度。

(1)定期检测牌坊窗口及轴承座衬板尺寸，控制基准偏差在0.3mm内，偏差较大时必须更换新衬板或加垫。

(2)定期检测轧机轴承座尺寸，对轴承座内孔大于标准偏差0.15 mm，对称度大于标准偏差0.20 mm，外形尺寸小于标准偏差0.50mm的轴承座进行返修或报废。

(3)随着轧制吨位的增加，在50万t左右组织一次轴承全面拆解检修。对轴承及组件进行清洗。按轴承的正确顺序和标记字母安装，每次检修更换轴承外套承载区位置。

(4)安装轴承时控制好轴承间隙值，测量外圈端面与轴承箱盖板缝隙宽度，根据需要添加不同厚度的金属垫片，保证在正常要求范围内;垫片必须压实，并涂抹干油。

(3)每2～3个月将轧辊端盖螺丝拆掉，检查轴承油、密封磨损等情况，缩短更换密封周期，基本使用2～4个月进行更换，避免杂物进入轴承内部。

(4)使用专用工具吊装和存放轴承，避免磕碰。针对受损轻微的轴承进行修复，使用300目的金相砂纸除锈抛光，打磨局部高点或剥落点。

(5)定期清洗润滑过滤网、接头等装置，对轴承润滑油进行化验，检测各项指标是否正常，保证油质良好。

4 结语

通过对烧损轴承进行分析，找出轴承失效的原因;通过优化轧钢工艺操作，实施在线点检，加强轴承装配精度，定期清洗轴承各组件等改进措施，经过一系列的精心维护，降低了轴承烧损的发生率。

不锈钢1580线通过采取以上改进措施，轴承烧损事故大大减少，同时提高轧机作业率，取得良好经济效益。

［1］苏玉达.降低窄带钢热轧机轴承消耗的措施［J］.轧钢，2003(3):57－58.

［2］张海军.四辊轧机工作辊轴承烧损原因分析及改进［J］.］轴承，2007(12)14－15.