肖國偉

（天鐵天鐵冶金集團(tuán)棒線廠，河北涉縣056404）

高線精軋輥箱故障分析及控制措施

肖國偉

（天鐵天鐵冶金集團(tuán)棒線廠，河北涉縣056404）

針對高速線材精軋輥箱油膜軸承失效、輥箱進(jìn)水等故障，分析了其產(chǎn)生原因，通過規(guī)范操作、監(jiān)控潤滑系統(tǒng)油液使用情況、加強(qiáng)輥箱密封系統(tǒng)的日常維護(hù)等措施，有效提高了設(shè)備使用壽命，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，保證了軋線的正常生產(chǎn)。

高速線材；精軋輥箱；油膜軸承

1 引言

天鐵棒線廠有2條高速線材生產(chǎn)線，主軋線軋機(jī)共28架，為全連續(xù)布置。棒線廠自2009年投產(chǎn)以來，精軋輥箱出現(xiàn)的故障比較多，主要是油膜軸承燒損和輥箱進(jìn)水。精軋機(jī)是高速線材生產(chǎn)線最主要的設(shè)備之一，一旦精軋輥箱出現(xiàn)故障，必須全線停產(chǎn)，而且耗時(shí)比較長，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，造成人力、物力以及設(shè)備的消耗，同時(shí)也增加了生產(chǎn)成本，因此分析解決精軋輥箱的故障至關(guān)重要。

2 精軋輥箱故障的原因分析

精軋輥箱主要由傳動軸、偏心套、輥縫調(diào)整裝置、角接觸球軸承和油膜軸承、箱體等部件組成，每根傳動軸由1對角接觸球軸承和2個油膜軸承支撐其轉(zhuǎn)動的?，F(xiàn)場實(shí)踐證明，精軋輥箱出現(xiàn)的故障很多，比較常見的主要以油膜軸承失效和輥箱進(jìn)水為主，故著重對這兩方面的故障進(jìn)行分析，并提出解決措施。

2.1 精軋輥箱油膜軸承失效的原因分析

油膜軸承失效的主要形式包括油膜軸承高溫溶化失效和磨損失效。輥箱是由偏心套通過油膜軸承支撐軋輥軸高速旋轉(zhuǎn)。油膜軸承是動壓潤滑軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶壓力的潤滑油在油膜軸承和軋輥軸之間形成油膜，產(chǎn)生承載力承受軋制負(fù)荷。一旦潤滑油膜不佳，潤滑效果就會受到影響，油膜軸承就會提前失效，輥箱不能正常運(yùn)行，因此輥箱能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵取決于軋輥軸和油膜軸承之間能否形成良好的潤滑油膜。

2.1.1 潤滑系統(tǒng)油路不暢通

精軋輥箱油路因加工時(shí)產(chǎn)生的鐵屑沒有清理干凈，堵塞油口，以及輥箱裝配中沒有做好防護(hù)，有異物進(jìn)入油路，造成油路不暢，供油不足，致使軋輥軸和油膜軸承之間沒有形成良好的潤滑油膜，導(dǎo)致油膜軸承因缺油高溫溶化失效，即油膜軸承燒毀，影響了正常生產(chǎn)?，F(xiàn)場曾因雜質(zhì)堵塞油口造成供油不足，油膜軸承燒損，出現(xiàn)軋輥軸和油膜軸承抱死，當(dāng)軋件經(jīng)過時(shí)，造成輥箱斜齒輪打齒以及軋輥軸沖撞變彎的事故發(fā)生，見圖1。

2.1.2 潤滑系統(tǒng)中水量超標(biāo)

精軋輥箱密封失效造成冷卻水進(jìn)入輥箱，冷卻水從輥箱進(jìn)入潤滑系統(tǒng)后如不及時(shí)處理，致使水與油形成難分離的乳化液，使?jié)櫥屠匣冑|(zhì)，嚴(yán)重影響了潤滑油膜的形成和性能，造成潤滑油膜的剛度不夠，性能劣化，最終導(dǎo)致油膜軸承燒損。資料表明，當(dāng)進(jìn)入潤滑點(diǎn)的油中水含量超過0.1%時(shí)，機(jī)械磨損急劇增加；當(dāng)油中水含量超過0.5%時(shí)，潤滑環(huán)境將被破壞，嚴(yán)重?fù)p壞軸承；當(dāng)油中水的含量超過3%時(shí)，潤滑油的性能發(fā)生改變，無法形成潤滑油膜，導(dǎo)致油膜軸承處于半干摩擦和邊界摩擦的狀態(tài)，最終導(dǎo)致油膜軸承燒毀。

2.1.3 潤滑系統(tǒng)中油品清潔度不佳

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)踐分析，影響精軋輥箱潤滑系統(tǒng)中油品的質(zhì)量有諸多原因，但最主要的影響因素有以下兩方面：

（1）輥箱進(jìn)水。輥箱的密封結(jié)構(gòu)與冷卻水、雜質(zhì)、氧化鐵皮直接接觸，一旦密封失效，冷卻水中的微小顆粒、外界雜質(zhì)和氧化鐵皮就會進(jìn)入潤滑系統(tǒng)，致使油品清潔度變差。這些雜質(zhì)隨著潤滑進(jìn)入潤滑點(diǎn)，使油膜軸承表面磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致失效，現(xiàn)場曾發(fā)生過因齒輪軸的軸向密封不好，冷卻水濺到油膜軸承上，水中的微小顆粒及氧化鐵皮，加劇了油膜軸承表面磨損，見圖2。

（2）油液外界污染。崗位工操作不當(dāng)，在加換油以及更換雙唇密封圈、內(nèi)外拋油環(huán)等零部件時(shí)，將粉塵、氧化鐵皮、檢修殘留物等污染物帶入潤滑系統(tǒng)，造成油品清潔度不佳，最終導(dǎo)致過濾器堵塞濾芯更換頻繁、油膜軸承磨損，甚至燒壞，降低了設(shè)備使用壽命，增加了維修成本，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

2.2 輥箱進(jìn)水的原因分析

輥箱的密封系統(tǒng)由動密封和靜密封兩部分組成，兩處密封一旦失效，會造成輥箱大量進(jìn)水。冷卻水夾雜著污染物會從輥箱進(jìn)入潤滑系統(tǒng)，導(dǎo)致油品污染嚴(yán)重、潤滑油乳化變質(zhì)。如果不及時(shí)處理，會引起油膜軸承燒損、濾芯堵塞和設(shè)備磨損等惡性循環(huán)故障發(fā)生。進(jìn)水問題影響非常大，水進(jìn)入潤滑系統(tǒng)破壞了潤滑油，使整個潤滑系統(tǒng)潤滑效果降低，油量消耗加大，造成了大量的人力和備件的消耗，增大了維護(hù)成本，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)，因此分析其原因，找出控制措施至關(guān)重要。

2.2.1 輥箱動密封失效

精軋機(jī)輥軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，既能阻止冷卻水的灌入，又能阻止?jié)櫥偷耐庑梗蚴蔷垯C(jī)輥箱軋輥軸轉(zhuǎn)動部位設(shè)有動密封結(jié)構(gòu)，即雙唇密封結(jié)構(gòu)，見圖3。

雙唇密封的內(nèi)、外唇分別與內(nèi)、外拋油環(huán)的內(nèi)壁緊貼，以此來實(shí)現(xiàn)內(nèi)封油、外封水的功效。雙唇密封失效是造成輥箱進(jìn)水的主要原因之一，所以分析雙唇密封失效的原因并予以解決就能很好地控制輥箱進(jìn)水，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。造成雙唇密封失效的原因有以下幾點(diǎn)：

（1）雙唇密封圈已經(jīng)達(dá)到使用壽命，如沒有及時(shí)進(jìn)行跟換，會造成密封失效，密封效果大幅度下降，引起輥箱進(jìn)水。

圖1 斜齒輪打齒和輥軸沖撞變形圖

圖2 油膜軸承磨損圖

圖3 軋輥軸動密封結(jié)構(gòu)圖

（2）軋輥軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，高壓冷卻水會將氧化鐵皮和其他雜質(zhì)帶入拋油環(huán)和雙唇密封圈之間，使雙唇密封圈磨損嚴(yán)重，造成密封圈壓縮量減少，雙唇密封失效，引起輥箱進(jìn)水。

（3）雙唇密封是安在密封保持架上的，密封保持架高度的設(shè)定決定了雙唇密封相對于內(nèi)外拋油環(huán)的位置是否適中：如果密封保持架偏高，會使雙唇密封的外唇與外拋油環(huán)內(nèi)側(cè)面擠壓過緊，雙唇磨損失效致使輥箱進(jìn)水；如果密封保持架偏低，會使雙唇密封的外唇與外拋油環(huán)內(nèi)側(cè)面貼緊不夠，導(dǎo)致進(jìn)水。

（4）拋油環(huán)使用時(shí)間太長，使得內(nèi)側(cè)面的陶瓷涂層磨損剝落以及輥環(huán)安裝不到位，引起內(nèi)、外拋油環(huán)松動，二者都會引起雙唇密封工作唇面與拋油環(huán)貼緊不佳，導(dǎo)致輥箱進(jìn)水。

2.2.2 輥箱靜密封失效

輥箱靜密封的兩零件是相對靜止的，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于靜密封的磨損、斷裂或裝配不得當(dāng)以及生產(chǎn)中的堆鋼引起輥箱零部件變形，都會造成輥箱靜密封處進(jìn)水，現(xiàn)場常發(fā)生的靜密封處進(jìn)水有以下幾種：

（1）安裝在內(nèi)、外拋油環(huán)上和密封保持架上的O型圈老化失效，或由于擠壓工程中的斷裂損壞失效，使得輥箱零部件之間的靜密封失效，造成冷卻水從破損處進(jìn)入輥箱。

（2）密封保持架在安裝時(shí)，如果固定螺絲沒有擰緊或者生產(chǎn)過程中松動都會造成冷卻水從螺絲孔進(jìn)入輥箱。輥箱面板上絕大多數(shù)的螺絲孔是直接通往輥箱內(nèi)部的，如果輥箱面板上的固定螺栓、頂絲孔、定位銷等處密封不好，冷卻水很容易從該處進(jìn)入。

（3）由于生產(chǎn)中的堆鋼造成八字板變形，密封保持架與輥箱八字板之間靜密封被破壞，導(dǎo)致冷去水從該處進(jìn)入。

3 控制措施及產(chǎn)生的效果

3.1 規(guī)范操作

根據(jù)現(xiàn)場需求，制定崗位工操作規(guī)程，提高操作工的操作技能，要求崗位工按照操作規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行，在更換輥箱時(shí)，清理周邊的氧化鐵皮等異物，確保輥箱在裝配或更換過程中沒有異物垃圾進(jìn)入油路，保證油路暢通。因異物不慎進(jìn)入油路，導(dǎo)致軋輥軸和油膜軸承抱死的重大事故在現(xiàn)場時(shí)有發(fā)生。為了杜絕此類事故再次發(fā)生，要求崗位工要熟知自己的操作規(guī)程，規(guī)范崗位工的實(shí)際操作行為，車間對各崗位工進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)地培訓(xùn)，嚴(yán)格按操作規(guī)程要求自己，改掉一切有可能造成隱患的壞習(xí)慣。經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐，取得了非常好的效果，異物進(jìn)入油路導(dǎo)致油路不暢通的事故沒有再發(fā)生，設(shè)備損壞率明顯降低。

3.2 潤滑系統(tǒng)油液的監(jiān)控

高速線材生產(chǎn)線使用大量冷卻水冷卻，所以精軋機(jī)潤滑系統(tǒng)進(jìn)水是不可避免的，只能控制，減少輥箱進(jìn)水。輥箱進(jìn)水對油液的性能影響非常大，潤滑系統(tǒng)進(jìn)水如果不及時(shí)處理，會造成潤滑油乳化變質(zhì)，設(shè)備損壞嚴(yán)重，所以控制輥箱進(jìn)水是主要的，但把進(jìn)入潤滑油中的水及時(shí)濾除也是非常關(guān)鍵的。為此潤滑系統(tǒng)要設(shè)立兩個油箱，設(shè)立專人觀察油箱中沉積水的情況，發(fā)現(xiàn)接入潤滑的油箱進(jìn)水，及時(shí)更換備用油箱，這樣進(jìn)水的油箱中潤滑油就有了足夠的靜置時(shí)間去沉降和分離潤滑油中的水分和雜質(zhì)，恢復(fù)潤滑油中的抗磨、耐熱、抗氧化等添加劑的穩(wěn)定性，定時(shí)排放油箱底部的分離水，避免潤滑油乳化變質(zhì)。為了保證潤滑油的油品清潔度，再定期取油樣化驗(yàn)其成分，更換新的潤滑油同時(shí)要規(guī)范崗位工的操作行為，加強(qiáng)崗位工的責(zé)任心，避免外部污染。經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐，取得了很好的效果，油品的清潔度有了明顯的提高，對現(xiàn)場濾芯進(jìn)行了使用跟蹤，更換次數(shù)明顯減少，由于潤滑油乳化變質(zhì)造成的設(shè)備損壞率有了明顯的降低。

3.3 輥箱密封系統(tǒng)的日常維護(hù)

輥箱進(jìn)水造成設(shè)備潤滑不佳、設(shè)備磨損嚴(yán)重，甚至燒損，會對生產(chǎn)產(chǎn)生影響。同時(shí)，輥箱進(jìn)水會導(dǎo)致潤滑油的油品變差、潤滑油失效加快，更換次數(shù)增加，對潤滑油的消耗量增加，增加了生產(chǎn)成本，因此控制輥箱進(jìn)水迫在眉睫。現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，輥箱進(jìn)水主要是由于輥箱密封系統(tǒng)失效導(dǎo)致的，所以要控制輥箱進(jìn)水就應(yīng)該對輥箱動、靜密封系統(tǒng)的日常維護(hù)進(jìn)行嚴(yán)格的管理，因此，現(xiàn)場提出了以下控制措施：

經(jīng)常檢查雙唇密封圈和內(nèi)、外拋油環(huán)的磨損情況，一旦發(fā)現(xiàn)雙唇密封圈外側(cè)唇邊幾乎磨平、拋油環(huán)內(nèi)側(cè)表面涂層磨損，要及時(shí)更換新的雙唇密封圈和內(nèi)外拋油環(huán)，一般檢查周期是10天，日常檢查維護(hù)時(shí)，要及時(shí)清除雙唇密封圈內(nèi)的氧化鐵皮等雜質(zhì)。

密封保持架的安裝要與機(jī)架保持平行，其高度要嚴(yán)格按照實(shí)際測量設(shè)定，避免保持架太高或太低。

安裝在內(nèi)、外拋油環(huán)以及保持架上O型圈的形式與普通O型圈相同，它的作用是防止外界冷卻水進(jìn)入以及內(nèi)部潤滑油滲出，所以在檢查和更換雙唇密封圈時(shí)要更換外拋油環(huán)上的O型圈，即使還能夠使用，也要進(jìn)行更換。

現(xiàn)場日常檢查維護(hù)時(shí)，要經(jīng)常注意密封保持架上的螺釘松動情況，保證各螺栓處的密封良好，經(jīng)常檢查八字板有無變形，特別是在堆鋼或炸輥后，一定要要求崗位工嚴(yán)格檢查。

經(jīng)過一段時(shí)間的現(xiàn)場實(shí)踐，輥箱的動、靜密封系統(tǒng)的密封效果明顯提高，輥箱進(jìn)水故障得到了有效的控制，油膜軸承損壞率明顯降低，降低了生產(chǎn)成本。

4 結(jié)束語

通過實(shí)施規(guī)范操作工的操作行為，要求嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作；監(jiān)控潤滑系統(tǒng)的油液使用情況，確保潤滑良好；加強(qiáng)輥箱密封系統(tǒng)的日常維護(hù)，減少輥箱進(jìn)水等一系列控制措施，精軋機(jī)輥箱故障大幅度降低，油膜軸承的使用壽命大大的提高，潤滑油消耗量明顯降低，實(shí)現(xiàn)了低耗能、低成本、高效益的生產(chǎn)方針。

Analysis on Finishing Mill Roller Housing Fault at High Speed Wire Rod Mill and Controlling Measures

XIAO Guo-wei
(Bar Rolling Mill,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

The author analyzes the causes for the faults such as oil film bearing failure and water penetration into roller housing at finishing mill at high speed wire rod mill.Measures of standardizing operation, monitoring and controlling the utilization of lubrication system fluid and enhancing the routine maintenance of roller housing sealing system are taken to effectively prolong equipment service life,reduce production cost, improve economic benefits and ensure the normal production of rolling line.

high speed wire rod mill;finishing mill roller housing;oil film bearing

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.018

2014-07-08

2014-07-26

肖國偉（1982—），男，工程師，主要從事設(shè)備管理工作。