俞美萍

（南京鋼鐵股份有限公司板材事業(yè)部設(shè)備處，江蘇南京 210035）

0 引言

2007 年，南鋼中板廠軋制主線投用1 臺(tái)熱矯直機(jī)，對(duì)熱軋后的鋼板進(jìn)行矯直。中板廠生產(chǎn)的熱軋鋼板最大長(zhǎng)度為50 m，鋼板厚度為6～100 mm。熱矯直機(jī)主傳動(dòng)采用2 臺(tái)主電機(jī)分別帶動(dòng)一臺(tái)減速機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)，矯直輥共11 根，采用上5 下6（包括2 根邊輥）布置型式，支承輥采用上5 個(gè)聯(lián)體下4 個(gè)聯(lián)體，錯(cuò)位布置方式。輥系軸承采用油氣潤(rùn)滑，矯直輥采用內(nèi)外冷卻水同時(shí)進(jìn)行冷卻。隨著鋼板品種開(kāi)發(fā)和鋼板強(qiáng)度提高，以及設(shè)備使用年限增加，設(shè)備精度越來(lái)越低，矯直機(jī)矯直輥軸承使用壽命越來(lái)越短。有時(shí)矯直輥軸承使用壽命不到2 天即損壞，軸承壓蓋崩裂，軸承座損壞，軸承卡死，主電機(jī)過(guò)流跳電，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。損壞的軸承座如圖1 所示。

1 矯直輥軸承損壞主要原因分析

（1）油氣潤(rùn)滑方面。對(duì)拆下的舊輥系進(jìn)行通油氣試驗(yàn)，從主管進(jìn)氣到分配器出氣，油氣量充足；從軸承座進(jìn)氣到出氣，油氣孔暢通，油氣量充足。說(shuō)明油氣潤(rùn)滑完好，軸承損壞不是缺油原因。

（2）與矯直輥相配合的萬(wàn)向聯(lián)軸器方面。萬(wàn)向聯(lián)軸器完好，擺動(dòng)角度符合要求，花鍵套及矯直輥定位臺(tái)階配合間隙正常。故矯直輥軸承損壞與萬(wàn)向聯(lián)軸器無(wú)關(guān)。

（3）軸承質(zhì)量方面。使用的軸承為原裝進(jìn)口SKF 軸承，選配的軸承游隙正常，故排除軸承質(zhì)量原因。

（4）矯直鋼板方面。鋼板進(jìn)入矯直機(jī)進(jìn)行矯直時(shí)，鋼板越長(zhǎng)矯直力越大，矯直輥軸承座發(fā)生軸向傾動(dòng)的角度越大。當(dāng)傾動(dòng)角度超過(guò)矯直輥軸承允許范圍時(shí)，矯直輥軸承就會(huì)出現(xiàn)瞬間損壞。

（5）矯直輥兩端的軸承型號(hào)方面。改進(jìn)前的矯直輥軸承裝配如圖2 所示，矯直輥兩端軸承分為浮動(dòng)端和定位端。

圖1 損壞的矯直輥軸承座

圖2 改進(jìn)前的矯直輥軸承裝配

浮動(dòng)端軸承裝配由軸承座1、軸承1（型號(hào)23936）和壓蓋2組成。23936 軸承為調(diào)心滾子軸承，23936 軸承外圈與軸承座1之間是間隙配合，配合間隙0.03～0.08 mm。壓蓋1 和壓蓋2 與軸承1 外圈之間有5 mm 的間隙。當(dāng)矯直鋼板時(shí)，矯直輥受熱矯直輥會(huì)變長(zhǎng)，此間隙便于矯直輥受熱時(shí)在軸承座內(nèi)整體移動(dòng)而軸承座位置保持不變，允許在軸承座孔內(nèi)發(fā)生整體軸向位移。23936 軸承承受基本額定動(dòng)態(tài)負(fù)荷為431 kN，軸承內(nèi)圈與外圈允許的角度誤差為1.5°，自動(dòng)調(diào)心能力強(qiáng)，可以承受較大的對(duì)準(zhǔn)誤差，如矯直輥與軸承座之間的角度誤差或矯直輥的撓曲變形。23936 軸承不僅有很高的徑向負(fù)荷承載能力，還可以承受作用在2 個(gè)方向的重軸向負(fù)荷。

定位端軸承裝配由壓蓋3、軸承座2、軸承2（型號(hào)32936/DF）和壓蓋4 組成。32936/DF 軸承為面對(duì)面配對(duì)使用的雙列圓錐滾子軸承，具有同時(shí)承受軸向和徑向負(fù)荷的能力，但沒(méi)有調(diào)心能力，允許的偏斜角不得大于3″。SKF 品牌的32936/DF 軸承承受額定動(dòng)態(tài)負(fù)荷為605 kN。在矯直過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)矯直輥兩側(cè)的軸承座會(huì)發(fā)生向前或向后的傾斜，軸承座前后兩側(cè)磨損也較大，有時(shí)有2～3 mm 的磨損。因此很難控制兩側(cè)軸承的中心線偏料角不大于3″。

（6）矯直輥盒與支承輥軸承座安裝的平面有磨損，裝配時(shí)，要求支承輥與矯直輥之間的間隙小于0.1 mm。當(dāng)矯直鋼板輥系受力時(shí)，由于支承輥軸承座下方有間隙，支承輥軸承座容易發(fā)生變形。有間隙處支承輥下沉，矯直輥與支承輥之間間隙發(fā)生變化，支承輥不能穩(wěn)定支承矯直輥，從而使矯直輥位置發(fā)生偏移。

（7）檢修時(shí)測(cè)量矯直機(jī)下底面平面度，測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)最高點(diǎn)+1.206 mm，最低點(diǎn)-1.62 mm，最大與最小值之間相差2.826 mm。這種底平面狀況，分析在矯直鋼板時(shí)，特別是在矯直力較大時(shí)，下輥盒會(huì)發(fā)生變形，造成支承輥與矯直輥的接觸發(fā)生改變，裝配時(shí)接觸良好，一旦受力接觸變差，造成矯直輥有軸向力。

（8）對(duì)比分析公司其他使用較好的矯直機(jī)輥盒。中板廠矯直機(jī)輥盒（圖3），軸承座下方無(wú)支承。西馬克公司設(shè)計(jì)的矯直機(jī)輥盒（圖4），軸承座下方有筋板支承。測(cè)量西馬克公司設(shè)計(jì)的矯直機(jī)輥盒，基本無(wú)明顯變形，剛性較好。

圖3 中板廠矯直機(jī)輥盒

圖4 西馬克公司設(shè)計(jì)的矯直機(jī)輥盒

通過(guò)以上分析，矯直輥軸承損壞的主要原因是：設(shè)備精度下降，受力后由于剛性不好，支承輥與矯直輥之間的間隙發(fā)生變化，精度達(dá)不到原裝配時(shí)要求，造成軸承座出現(xiàn)前后及軸向上的偏斜。

2 解決方法

（1）機(jī)架上下底平面修復(fù)，恢復(fù)到原設(shè)計(jì)精度。中修停產(chǎn)時(shí)對(duì)下機(jī)架底平面進(jìn)行堆焊，用移動(dòng)式機(jī)床在線對(duì)機(jī)架底平面進(jìn)行表面加工，如圖5 所示。加工后的底平面表面進(jìn)行激光熔覆處理，增加表面硬度。上機(jī)架拆下后送機(jī)械廠進(jìn)行堆焊加工，修復(fù)后的上機(jī)架如圖6 所示。

（2）對(duì)輥盒進(jìn)行一定的加固處理，輥盒中每組安裝軸承座的下方增加一條厚80 mm 筋板，并對(duì)輥盒上下底面進(jìn)行堆焊，重新按尺寸進(jìn)行修復(fù)加工。

（3）對(duì)矯直輥定位端軸承進(jìn)行重新選型。將定位端軸承雙列圓錐滾子軸承32936 改為1 個(gè)23936 或2 個(gè)中間帶5 mm 內(nèi)外隔套的23936 軸承。試用后發(fā)現(xiàn)兩種方法都能提高軸承的使用壽命。采用2 個(gè)并列的調(diào)心軸承23936 改進(jìn)如圖7 所示，浮動(dòng)端不變，軸承2 和軸承3 都是23936 調(diào)心軸承，2 個(gè)軸承之間由內(nèi)外軸套1 和軸套2 隔開(kāi)。2 個(gè)23936 軸承的額定動(dòng)態(tài)負(fù)荷為431×2=862 kN，大于605 kN，23936 軸承與32936 軸承內(nèi)外直徑一樣大，23936 軸承允許偏斜角為1.5°，32936軸承允許偏斜角是3″。因此選用2 個(gè)23936 軸承不僅在軸向及徑向負(fù)荷上滿足需要，而且增大了兩側(cè)軸承允許的偏斜角。

圖5 中修處理底平面設(shè)備

圖6 修復(fù)后的上機(jī)架

圖7 定位端軸承改進(jìn)后的矯直輥裝配

（4）裝配時(shí)提高裝配精度。支承輥在線使用（矯直鋼板產(chǎn)量）達(dá)200 萬(wàn)噸后，拆下支承輥對(duì)其外徑進(jìn)行統(tǒng)一修磨，使各支承輥直徑公差控制在0.05 mm 以內(nèi)；測(cè)量每件承輥軸承座內(nèi)孔及標(biāo)高，選配浮動(dòng)端與固定端軸承座中各一件公差相差較小的為一組；矯直輥安裝保證平行度，矯直輥軸承座寬度方向的尺寸符合要求；安裝后測(cè)量矯直輥之間平行度，可用標(biāo)定塊加塞尺進(jìn)行測(cè)量。

2019 年對(duì)矯直機(jī)進(jìn)行上述改進(jìn)后，矯直輥軸承使用壽命從改造前的2 個(gè)月提高到改造后的5 個(gè)月。