郭 磊，楊朱衡，林 春

（山東鋼鐵股份有限公司，山東 萊蕪 271100）

熱軋軋機(jī)輥軸指的是冶金軋機(jī)機(jī)架上的輥頸和滾筒上安裝的軸承，主要通過(guò)圓柱滾子軸承來(lái)承受徑向的承載力。為此，如果熱軋軋機(jī)輥軸出現(xiàn)了運(yùn)轉(zhuǎn)不良或者是損壞的現(xiàn)象，主要是由于密封效果不好或者是裝配條件差而引起的。另外，有大量實(shí)踐證明：通過(guò)對(duì)其密封及潤(rùn)滑適應(yīng)性改造設(shè)計(jì)，可切實(shí)提高熱軋軋機(jī)輥軸的運(yùn)行效率、降低運(yùn)行成本，延長(zhǎng)使用壽命[1]。

1 熱軋軋機(jī)輥軸存在的問(wèn)題

（1）熱軋軋機(jī)輥軸的運(yùn)行效率和使用壽命與軸承座之間是息息相關(guān)的，如果軸承座設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)導(dǎo)致熱軋軋機(jī)輥軸受力不均。

（2）在軋機(jī)的生產(chǎn)和制造過(guò)程中，機(jī)架由于受鋼板沖擊載荷的影響，就會(huì)出現(xiàn)熱軋軋機(jī)輥軸損壞的問(wèn)題，從而降低和減少軸承的使用壽命。

（3）軸承座應(yīng)當(dāng)具備基本的調(diào)心性能，這樣才能合理地避免由于熱軋軋機(jī)輥損壞、燒毀、撓曲以及變形而使軸承出現(xiàn)偏離的現(xiàn)象。

（4）軋機(jī)機(jī)架輥齒輪箱因設(shè)計(jì)不合理以及未能綜合考慮到設(shè)備與設(shè)備之間尺寸與形狀、精度和公差等的問(wèn)題[2]。

（5）熱軋軋機(jī)輥軸密封效果差，使得大量的氧鐵皮、冷卻水、水蒸氣滲入其中，使其遭受侵蝕。

（6）軋機(jī)機(jī)架輥的工況環(huán)境十分惡劣；

（7）軸承接觸面的光潔度、硬度不在規(guī)定的范圍之內(nèi)，軸承間隙不符合設(shè)計(jì)要求；

以上這些問(wèn)題的存在，使得軋機(jī)機(jī)架輥經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏油、進(jìn)水等的問(wèn)題，嚴(yán)重影響著熱軋軋機(jī)輥軸的潤(rùn)滑效果，進(jìn)而大大縮短其使用壽命。因?yàn)?，每一臺(tái)熱軋軋機(jī)輥的使用壽命為30年左右，如果密封及潤(rùn)滑適應(yīng)性不良就會(huì)導(dǎo)致大量的潤(rùn)滑油泄露，從而降低使用壽命，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為此，熱軋軋機(jī)輥軸承密封及潤(rùn)滑適應(yīng)性改造設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了熱軋軋機(jī)輥軸產(chǎn)量和質(zhì)量提升的關(guān)鍵所在。

2 熱軋軋機(jī)輥軸承密封改造設(shè)計(jì)

2.1 熱軋軋機(jī)輥軸的安裝

軸承密封件安裝水平的高低在一定程度上直接決定著熱軋軋機(jī)輥軸的運(yùn)行效率和使用壽命。為此，在具體的安裝工作中，還應(yīng)當(dāng)綜合考慮軸承密封件的形式、型號(hào)以及種類(lèi)，并能?chē)?yán)格按照軸承密封件的使用說(shuō)明書(shū)對(duì)其進(jìn)行安裝，保證熱軋軋機(jī)輥軸的安裝質(zhì)量。

（1）安裝前。①軸承、軸套、壓蓋不得出現(xiàn)毛刺；②保證軸承質(zhì)量；③密封件、密封腔、軸，壓蓋在安裝之前必須清洗干凈。

（2）安裝中。①為了降低熱軋軋機(jī)輥軸的摩擦阻力，應(yīng)當(dāng)于密封處涂抹一層薄薄的油，以此實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑效果，由于考慮到橡膠圈的相容性，如果不宜使用油，可以用肥皂水代替；②軸承的密封件可以使用普通的氟橡膠，現(xiàn)將靜環(huán)與壓蓋一起安裝在軸承上，然后再安裝動(dòng)環(huán)組件[3-5]。

（3）安裝后。已經(jīng)完成安裝并進(jìn)入使用狀態(tài)的熱軋軋機(jī)輥軸還應(yīng)當(dāng)定期對(duì)其進(jìn)行觀察和測(cè)量，保證其始終可以處于正常的運(yùn)行狀態(tài)中。

2.2 改造設(shè)計(jì)原理

從熱軋軋機(jī)輥軸流體動(dòng)力密封原理角度來(lái)說(shuō)，對(duì)于動(dòng)態(tài)下的油封與軸承之間狹小的接觸帶上，有一層液膜，由于其具有流體動(dòng)壓的特點(diǎn)，可以有效降低軸承與密封件的摩擦力。因?yàn)?，摩擦力的存在?huì)使密封間接觸面受圓周方向切向力的影響，形成切向變形，從而改善動(dòng)態(tài)狀態(tài)下的潤(rùn)滑效果。另外，熱軋軋機(jī)輥軸密封表面上存在的隆起與凹陷，就好比微小的滑動(dòng)軸承板，將粘性狀的液體帶入軋機(jī)軸承的間隙中，所形成的流體動(dòng)力液膜，對(duì)熱軋軋機(jī)輥軸承起到密封及潤(rùn)滑的雙重效果。而對(duì)熱軋軋機(jī)輥軸承密封及潤(rùn)滑適應(yīng)性進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，其根本目的是減少和降低密封唇口部位的磨損情況，使接觸面能始終保持在邊界摩擦和流體潤(rùn)滑兩種狀態(tài)之下，避免干摩擦現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.3 機(jī)械密封及軸承密封表面精度改造設(shè)計(jì)

機(jī)械密封借助的是一對(duì)或者數(shù)對(duì)垂直于軸座滑動(dòng)端面，并在流體壓力和補(bǔ)償彈力的相互作用下保持貼合，并輔以輔助密封進(jìn)而實(shí)現(xiàn)阻止熱軋軋機(jī)輥軸出現(xiàn)潤(rùn)滑油泄露的一種裝置；軸承密封指的是在密封環(huán)和密封條的緊密配合下防止熱軋機(jī)軸阻漏的一種裝置，密封環(huán)又是構(gòu)成機(jī)械密封中最重要的一個(gè)元件，其在某種程度上直接決定著熱軋軋機(jī)輥軸的運(yùn)行效率和使用壽命。為此，提高機(jī)械密封及軸承密封表面精度是熱軋軋機(jī)輥軸承密封及潤(rùn)滑適應(yīng)性改造設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮的問(wèn)題之一，軸承密封示意圖如圖1所示。

圖1 軸承密封示意圖

2.4 密封環(huán)改造設(shè)計(jì)

密封環(huán)的尺寸、表面粗糙度太大以及圓度超差會(huì)使得熱軋軋機(jī)輥軸承密封及潤(rùn)滑適應(yīng)性大打折扣，進(jìn)而加劇軸承的磨損，降低軸承的使用效率。為此，對(duì)密封環(huán)改造設(shè)計(jì)顯得尤為重要。改造設(shè)計(jì)方案如下：

（1）將密封環(huán)的粗糙度由3.2mm降低至1.6mm。

（2）加大端面倒角。將倒角從原來(lái)的5mm加大至10mm，降低由于裝配對(duì)熱軋軋機(jī)輥軸造成的損壞，使其能在壓力、溫度以及滑動(dòng)速度同等的工作條件下，可以保持良好的密封性，特別是熱軋軋機(jī)輥軸的密封端面必須要具備足夠的剛度和耐腐蝕的能力，密封使用的材料同樣也應(yīng)當(dāng)具備較高的導(dǎo)熱系數(shù)和較小的線膨脹系數(shù)，保證其在耐熱沖擊的情況下，不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。

（3）在經(jīng)過(guò)改造設(shè)計(jì)后的密封環(huán)還應(yīng)當(dāng)具備良好的自潤(rùn)滑性和流體性的特點(diǎn)，在具體的工作中如果出現(xiàn)干摩擦現(xiàn)象，保證其不會(huì)損傷密封端面，從而延長(zhǎng)熱軋軋機(jī)輥軸的使用壽命。

3 熱軋軋機(jī)輥軸承潤(rùn)滑適應(yīng)性改造設(shè)計(jì)

熱軋軋機(jī)輥軸承整體的工作性能是否可以得到有效地利用，在某種程度上直接取決于其自身的潤(rùn)滑情況。潤(rùn)滑劑又被稱(chēng)之為熱軋軋機(jī)輥軸承的“第5大零部件”，而熱軋軋機(jī)輥軸承的損壞有大約40%的原因是潤(rùn)滑不良而造成的，所以要想降低對(duì)熱軋軋機(jī)輥軸承的損耗，就需要對(duì)其潤(rùn)滑適應(yīng)性進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。目前，對(duì)熱軋軋機(jī)輥軸承潤(rùn)滑適應(yīng)性改造設(shè)計(jì)采用的是潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑、油氣潤(rùn)滑與密封裝置這三種類(lèi)型[6]。

3.1 潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑

潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑具有簡(jiǎn)單易行、軋輥更換方便等特點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。但是需要根據(jù)熱軋軋機(jī)輥軸承的溫度、轉(zhuǎn)速、沖擊振動(dòng)大小以及密封防水性能等情況選擇合適的潤(rùn)滑脂，另外還應(yīng)當(dāng)選擇耐高溫、抗壓強(qiáng)以及抗水性能高的廠家生產(chǎn)的潤(rùn)滑脂。雖然，正規(guī)生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的潤(rùn)滑脂采購(gòu)成本較高，但可以有效延長(zhǎng)熱軋軋機(jī)輥軸承的使用壽命，且用量較小，綜合成本也就降低了，潤(rùn)滑劑的使用一定要適量，并能準(zhǔn)確地涂抹于熱軋軋機(jī)輥軸承所需要的部位，不同品牌的潤(rùn)滑脂不得混用，以保障熱軋軋機(jī)輥軸承工作表面處于正常狀態(tài)。另外，在利用潤(rùn)滑脂對(duì)熱軋軋機(jī)輥軸承進(jìn)行潤(rùn)滑適應(yīng)性改造設(shè)計(jì)之前，需要先將熱軋軋機(jī)輥軸承內(nèi)部清理干凈，對(duì)立輥、斜輥以及軸承座的上下蓋要填充足夠量的潤(rùn)滑脂，每次更換完軋輥之后，還應(yīng)當(dāng)認(rèn)真檢查潤(rùn)滑脂是否出現(xiàn)了硬化、變黑、污染、氧化以及乳化等現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)以上情況，應(yīng)當(dāng)立即更換潤(rùn)滑脂，并認(rèn)真檢查熱軋軋機(jī)輥軸承的密封件和密封結(jié)構(gòu)，如果情況良好，可補(bǔ)充新的潤(rùn)滑脂之后方可繼續(xù)使用。

3.2 油氣潤(rùn)滑

油氣潤(rùn)滑是對(duì)熱軋軋機(jī)輥軸承滑適應(yīng)性改造設(shè)計(jì)最理想的一種方式，熱軋軋機(jī)輥軸承在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行之后，壓縮空氣就會(huì)自動(dòng)帶著潤(rùn)滑油進(jìn)入到軸承的內(nèi)部，而當(dāng)潤(rùn)滑油停留熱軋軋機(jī)輥軸承內(nèi)部的時(shí)間過(guò)久之后，空氣會(huì)使其中的熱量揮發(fā)，并阻止外部的水、氣體以及雜質(zhì)進(jìn)入軸承的內(nèi)部，造成熱軋軋機(jī)輥軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不良。而油氣潤(rùn)滑的根本目的就是為了保證熱軋軋機(jī)輥軸承內(nèi)部良好的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而阻止氧化鐵皮、雜質(zhì)以及冷卻水進(jìn)入熱軋軋機(jī)輥軸承內(nèi)部，延長(zhǎng)熱軋軋機(jī)輥軸承的使用周期。

油氣潤(rùn)滑也被業(yè)內(nèi)學(xué)者稱(chēng)之為“氣液兩相流體冷卻潤(rùn)滑技術(shù)”，是新時(shí)期下應(yīng)運(yùn)而生的一種新型潤(rùn)滑技術(shù)，它對(duì)于熱軋軋機(jī)輥軸承滑適應(yīng)性改造設(shè)計(jì)具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，它適應(yīng)了熱軋軋機(jī)輥軸承發(fā)展的基本需要，成功地解決了傳統(tǒng)的單相流體潤(rùn)滑技術(shù)所無(wú)法攻克和解決的諸多問(wèn)題，大大地延長(zhǎng)了熱軋軋機(jī)輥軸承的使用壽命，因此在該行業(yè)領(lǐng)域中得到了迅速的推廣和應(yīng)用。

3.3 密封裝置

密封裝置的熱軋軋機(jī)輥軸承的密封性，就是要保證軋機(jī)內(nèi)部良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，防止冷卻水、雜質(zhì)進(jìn)入軋機(jī)內(nèi)部降低軸承的使用壽命，也正是由于軋機(jī)軸承的密封性問(wèn)題，軸承損壞最多的部位就是在靠近輥身側(cè)的部位。在通常情況下，軸承往往會(huì)因?yàn)闈?rùn)滑脂污染，造成零件工作表面磨損、碎裂等的現(xiàn)象，特別是熱軋軋機(jī)輥軸承乳化液的滲入，會(huì)加速潤(rùn)滑脂的失效速度。熱軋軋機(jī)輥軸承的密封性分為自帶密封性和外部密封性?xún)煞N。其中，外部密封性主要利用迷宮式和接觸式相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)而成，迷宮的級(jí)越多、間隙越小，熱軋軋機(jī)輥軸承的密封性就越好。迷宮式的級(jí)和間隙的大小根據(jù)軸承的尺寸取徑向單側(cè)0.6mm～1.5mm，縱向取4mm～6mm；接觸式設(shè)計(jì)方式在熱軋軋機(jī)輥軸承上的應(yīng)用非常廣泛，但接觸式設(shè)計(jì)具有方向性，不得裝反，熱軋軋機(jī)輥軸承中一般裝有兩個(gè)油封，兩個(gè)油封的承口都在軸承座外，其目的是防止污染物的進(jìn)入。在使用油封時(shí)應(yīng)當(dāng)小心翼翼，避免軸承撞壞唇口，影響密封的效果。RBR型密封環(huán)是熱軋軋機(jī)輥軸承專(zhuān)用的一種密封環(huán)，近些年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用和普及，RBR密封環(huán)使用軸向密封方式將唇口貼近軸承壓蓋的基面上，不會(huì)受到熱軋軋機(jī)輥軸承振動(dòng)的影響，其內(nèi)部的舊脂會(huì)溢出，外部的冷卻水、氧化鐵皮、雜質(zhì)被唇口阻止進(jìn)入，實(shí)現(xiàn)熱軋軋機(jī)輥軸承良好的密封效果[7-9]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的日新月異，冶金行業(yè)對(duì)熱軋軋機(jī)輥軸的密封及潤(rùn)滑適應(yīng)性提出了更高的要求。而在熱軋軋機(jī)輥軸經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用之后，其運(yùn)行效率難免會(huì)隨之降低。為此，通過(guò)對(duì)其的改造設(shè)計(jì)，不僅可以延長(zhǎng)該設(shè)備的使用壽命，降低運(yùn)行成本，進(jìn)而為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。