双唇密封的使用实践

曹新榕

（宝武集团广东韶关钢铁股份有限公司特轧厂， 广东 韶关 512100）

宝武集团广东韶关钢铁有限公司特轧厂高二线的精轧机组采用的是仿摩根第五代技术精轧机组的国产设备线。精轧机组为顶交45 精轧机组，10 机架集体传动、悬臂式碳化钨小辊环，轧件在精轧机组之间实行单线无扭转的微张力轧制，将轧件轧成高尺寸精度、高表面质量的线材产品。根据不同的产品规格，轧件在精轧机组中轧制若干道次。由于精轧机轧辊轴、锥箱惰轴均采用动压油膜轴承，因此对油液的含水率等要求十分严格，润滑油油品的好坏对轧机的稳定性起着至关重要的作用。而在实际应用中辊箱的动密封部位是进水的主要部位及最难解决的问题。辊箱的动密封的密封元件为双唇密封，以下简称“双唇”。下面就针对动密封进水问题进行讨论。

1 双唇进水的原因及分析

通过以上的介绍，知道辊箱进水主要来自于辊箱的动密封结构，那么如何控制好辊箱的动密封处进水显得尤为重要。下面将进行讨论，辊箱动密封结构原理如图1。

图1 辊箱动密封结构原理图

1）如图1 所示，双唇密封在自由状态下，两上下工作唇边的间距17.7 mm，内、外滑环配合装配使用后，两者的氧化铬工作镀层之间的距离尺寸为7.3×2=14.6 mm。即双唇密封装配在内、外滑环之间的总压紧量为17.7-14.6=3.1 mm，由上面的计算可知，双唇密封的两唇边的总压紧量为3.1 mm，如果由于装配上的误差及轧辊轴等零件的制造累计误差，最终可能发生双唇密封的单边压紧量大少，甚至有一边没有压紧量，就必然导致进水。

2）在双唇的选择方面，由于在生产过程中，双唇随轧辊轴做高速旋转，旋转过程中与内、外滑环氧化铬层是接触的。这就要求双唇的材质必须是要耐高温、耐磨的材质，同时还应满足在运行过程中，双唇不会因老化变得很硬或者不会因高温而变得很软。如果双唇变硬，没有弹性，则磨损接触层后，双唇密封面与氧化铬之间会形成间隙必然进水；如果双唇变得很软，没有弹性或者弹性很小，则在旋转过程中，双唇密封面与氧化铬之间会也因为唇面与唇背面形成压差而存在间隙同样会进水。

3）在生产过程中，辊箱与锥箱的高速旋转会对整个十机架内部系统形成负压，因此箱体内外形成一定的压差，由于压差的存在必然会从密封的薄弱环节形成吸力。而双唇密封部位则是这个薄弱环节，而且当双唇使用一段时间有磨损之后体现更为明显。

4）同时，双唇的密封效果在一定程度上和轧制的规格有一定的关系，在我厂主要轧制6.5 mm、8 mm、10 mm、12 mm 的钢种，不同的钢种十机架上安装的辊环架次是不同的，如下页表1 所示。

经过长年使用经验得出，以27 号、28 号2 台辊箱为例：若期间只轧制6.5 mm 和8 mm 规格的钢种，则双唇一般使用20 d 会出现进水情况；当在使用周期内，由小规格转大规格的情况下，即从安装辊环变为安装护帽，双唇在16 d 左右就会出现进水情况；当在使用周期内，由大规格转小规格的情况下，即从安装护帽变为安装辊环，双唇在25 d 才出现进水现象。这跟安装辊环时，双唇散热受到影响，轧制的辊环的高温通过传导至外滑环，导致双唇长期在高温环境下运行，影响双唇寿命。同理安装护帽的双唇，因为没有轧制的缘故，整体温度会低很多，双唇寿命因此偏长。而小规格转大规格缩短了使用周期，还有一个原因就是辊环在轧制过程，高速旋转的离心力一定程度和空间上能减少箱体内外的压差，当换成护帽这效果就不明显了。

表1 不同规格安装辊环表

2 辊箱进水的预防和解决措施

针对双唇进水的原因分析，提出相应的解决措施。

1）设计原理来说，双唇的压紧量是平均分配，即为1.55 mm。但实际使用过程中发现，首先装配中并不能准确的达到平均分配，其次双唇的两唇面工况也是不一样的，相比而言外唇面的工况会差很多。经常长期的使用总结，当外唇面压紧量为1.7 mm，内唇面压紧量为1.4 mm，误差在0.05 mm 以内时效果最好，而且装配工艺也容易达到。

2）对于双唇的选择，材质上只能厂家保证，但外观上一般应达到以下要求：首先双唇表面足够光滑，无毛刺；其次，手感上食指和拇指按压双唇两唇面，不能太硬或者太软，要有弹性；再次，对于试用的双唇，检查时停机后应尽快的拆开外滑环进行检查，那样才能尽可能的检查到接近运转工况下的双唇情况，并跟试用前的双唇软硬进行对比。试用双唇应选择在相应辊箱型号最高转速的那台进行试验，其试用结果更具代表性，更能体现试用双唇的性能。试用双唇一般第二天进行第一次检查，能检查出双唇的抗老化能力；第四天进行第二次检查，能检查出双唇的耐磨情况；之后可根据含水率、及停机时外滑环处是否冒油等再进行第三次检查；从第一次含水率显示进水时开始至各自可接受进水量（一般含水率为3.5%～5.0%）为止进行第四次检查，并结束试用。

3）解决箱体内外压差的最好办法就是在箱体内部引入正压，可采用输入氮气或者压缩空气，两者各有优劣。氮气成本较高，但是为惰性气体，对箱体内的零部件无损害；而压缩空气价格相比便宜，但要保证干燥效果，同时压缩空气成分复杂，对箱体有一定的腐蚀作用。在实际应用中，引入正压的压力一般设置0.35～0.45 MPa 为宜，机组速度越高，相应需引入的正压也越高。

4）对于不同规格对双唇寿命的影响，需要根据不同生产厂的生产安排来决定，能合理利用这规律能起到一定的节约成本的作用，并根据规律制定双唇的更换周期。

3 结语

精轧机辊箱双唇进水问题由来已久，长期生产过程中不断的遇到问题，及时的进行分析并采取有效的措施、总结规律，杜绝了精轧机大量进水，避免长时间进水。使精轧机辊箱锥箱润滑系统运行状况保持健康运行，同时极大的降低了油耗，避免了油液污染引起的辊箱锥箱故障。