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2023-09-25
杜長學
(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司)
摘 要:對中厚板全液壓熱矯直機及其輥系(輥盒)結構進行介紹,針對熱矯輥盒支撐輥軸承損壞原因進行分析,重點從潤滑維護及改進方案進行介紹,并對曾發(fā)生的支撐輥軸承損壞明確原因進行說明,為同類型矯直機輥盒維護及改進提供重要的參考依據(jù)。
關鍵詞:熱矯直機;輥系;支撐輥軸承;抱死;油氣潤滑
0 引言
熱矯直機是中厚板產(chǎn)線重要的工藝設備之一,負責對軋制后(水冷后)鋼板進行矯平,提高鋼板平直度,使其滿足交貨要求。熱矯直機處于軋線主流程上,該設備的運行情況直接關系到整條線的產(chǎn)量及產(chǎn)品質(zhì)量。2003年后國內(nèi)中厚板生產(chǎn)線數(shù)量迅速增加,90%熱矯直機均采用全液四重式結構,該形式熱矯直機主要由機架、傳動裝置、輥系(輥盒)、調(diào)整機構組成,其中輥系(輥盒)是熱矯直機核心部件。某廠4300中厚板生產(chǎn)線熱矯直機為西馬克公司設計,國內(nèi)某知名矯直機設備制造廠與西馬克公司合作制造,其中矯直機輥系為原裝進口件。2006年底熱矯直機投產(chǎn),2007年6月第一次出現(xiàn)支撐輥軸承損壞故障,軸承損壞后造成支撐輥卡死,損傷矯直輥面,繼續(xù)矯直會造成鋼板表面壓痕,嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。自2007年6月至2018年熱矯直機輥盒支撐輥軸承使用壽命極不穩(wěn)定,在機壽命從幾天到幾個月不等,多次出現(xiàn)新修復輥盒上機不足一周就出現(xiàn)支撐輥軸承損壞的問題,嚴重影響生產(chǎn)。針對熱矯機輥盒支撐輥軸承損壞問題,該廠技術人員曾與多個具有同結構熱矯直機的寬厚板生產(chǎn)線進行交流,均存在不同程度的類似問題。本文通過總結近年針對熱矯輥盒軸承故障處理的經(jīng)驗,對熱矯直機輥盒支撐輥軸承損壞形式、主要的損壞原因及預防措施,重點從軸承潤滑角度進行了深入分析介紹,為同類故障處理及預防提供參考。
1 熱矯直參數(shù)及結構介紹
1.1 主要參數(shù)
矯直機形式:四重式全液壓矯直機;矯直力(平行輥縫、靜壓靠):3200t;矯直輥輥身長度:4300mm;矯直輥直徑:285mm;矯直輥數(shù)量:11根;矯直輥距:300mm;支撐輥數(shù)量:60根;支撐輥軸承型號:24130CCW33/C3;矯直速度:±2.5m/s;矯直鋼板溫度:450~1100℃。
1.2 熱矯直機主體結構(圖1)
1.3 上下輥系(輥盒)裝配結構
上下輥系(輥盒)裝配結構如圖2、圖3所示。為適應高溫鋼板矯直,熱矯輥系軸承采用REBS油氣潤滑,矯直輥內(nèi)通水冷卻。一套輥系有支撐輥軸承120盤,矯直輥軸承 22盤。鋼板矯直過程中矯直輥與鋼板直接接觸,支撐輥對矯直輥進行支撐,由支撐輥承受矯直力,并通過軸承及軸承座作用到框架上。由于矯直輥與鋼板直接接觸,矯直輥的表面狀態(tài)直接影響鋼板表面質(zhì)量。每根工作輥由6根支撐輥支撐(靠入口出口為3根)。
2 故障現(xiàn)象
矯直機輥盒支撐輥軸承損壞后的現(xiàn)象如圖4所示,矯直輥輥面異常磨損(寬度與支撐輥輥身寬度接近)、支撐輥輥身出現(xiàn)嚴重磨損及藍色燒傷痕跡。軸承抱死故障絕大多數(shù)情況下發(fā)生在上輥盒,且以上輥盒中間4組支撐輥為主。
3 潤滑不足造成支撐輥軸承損壞
投產(chǎn)至今該廠熱矯輥盒支撐輥軸承損壞原因主要分為:潤滑不足、載荷超限、標定板厚度錯誤、壓縮空氣中含水、輥徑差過大等。根據(jù)投產(chǎn)至今輥盒故障數(shù)據(jù)資料分析認為,潤滑不足造成軸承損壞的次數(shù)至多。該廠熱矯輥盒為西馬克公司2004—2005年設計,支撐輥軸承采用油氣潤滑,采用軸承座內(nèi)置分配器對連體軸承座的5個軸承的油量進行均勻分配,如圖5所示。
熱矯輥盒正常情況下需要定期下機解體維護,包括修磨輥面、軸承檢查、密封更換等項目,針對潤滑油路等。修復過程中往往只是對管路及分配器用壓縮空氣進行吹掃,檢查各潤滑點是否出氣,無法檢測油氣分配是否均勻。經(jīng)過對故障輥盒的內(nèi)置分配器結構進行剖分研究,發(fā)現(xiàn)分配器內(nèi)部結構復雜,如圖6、圖7所示,共有18個小孔(孔徑 0.6mm),4個孔通向當前軸承,其余14個孔繼續(xù)傳向?一級。根據(jù)分配器原理,若其中個別少量孔堵塞,比如4個孔中的2個孔堵塞,就會造成當前軸承潤滑油量縮減為 1/2,類似堵塞問題很難通過壓風吹掃檢測出異常,這就會造成不正常的分配器繼續(xù)上機,繼而造成軸承因潤滑不足而快速損壞。對拆下的分配器豎立放置2d發(fā)現(xiàn)有黑色液體流出,類似墨汁(圖8、圖9),分析認為這是由于上輥盒長期受高溫鋼板烘烤而出現(xiàn)的潤滑油碳化,特別是上輥盒熱輻射顯著大于下輥盒,這與絕大部分支撐輥軸承損壞問題發(fā)生在上輥盒中間部位也可關聯(lián)上。
綜上,輥盒檢修過程中容易發(fā)生由于內(nèi)置分配器內(nèi)淤積的碳化物清洗疏通不徹底造成潤滑油分配不均,造成部分軸承由于潤滑不足而損壞(圖10)。
4 輥盒油氣分配器的維護清洗方法
針對分配器(含內(nèi)置、外置分配器)的維護與REBS技術人員溝通,正確的維護清洗方式是:將各分配器在煤油槽中浸泡2d,浸泡后煤油槽底部出現(xiàn)大量黑色物質(zhì)(圖 11)。然后用清潔壓風正、反向吹掃后,再到新煤油中沖洗即可。另外,內(nèi)置分配器短節(jié)連接處的O形圈在每次修復時均需更換新件。
5 輥盒油氣潤滑管路布置改進方案介紹
5.1 原設計內(nèi)置油氣潤滑分配器的缺點
西馬克公司設計的熱矯輥盒支撐輥軸承潤滑,采用連體軸承座內(nèi)安裝內(nèi)置分配器的形式(圖12a)),內(nèi)置分配器有如下主要缺點:
(1)價格昂貴,一套輥盒,僅內(nèi)置分配器需30萬元以上。
(2)拆解安裝精度要求高。
(3)分配器本身為不可拆解結構,徹底清洗維護困難。
(4)上輥盒軸承座的內(nèi)置分配器長期處在高溫環(huán)境下,易出現(xiàn)積碳,由于通孔僅 0.6mm,極易堵塞。
5.2 新熱矯輥盒油氣潤滑油路設計方案及優(yōu)點
目前新設計的油氣潤滑管路布置方案為:取消內(nèi)置分配器,增加二級外置分配器,通過不銹鋼管路(Ф6mm×1.5mm)直通每個潤滑點(圖12b)),新方案優(yōu)點如下:
(1)外置分配器價格僅是內(nèi)置分配器的1/3。
(2)外置分配器位置溫度低,不會出現(xiàn)碳化堵塞問題。
(3)外置分配器結構簡單,可解體徹底清洗,維護方便。
5.3 SKF 新型密封高溫潤滑脂軸承在熱矯機輥盒中的應用
為解決熱矯輥盒的軸承損壞壽命問題,SKF新研發(fā)升級版的密封軸承,在某鋼廠 5000產(chǎn)線和某鋼廠4200產(chǎn)線熱矯機均得到了很好的使用。有如下優(yōu)點:
(1)取消油氣潤滑系統(tǒng),可完全消除稀油消耗成本,消除油氣潤滑系統(tǒng)維護成本。
(2)去除油氣管路堵塞造成軸承欠潤滑影響。
(3)采用高溫油脂填充,保證軸承自潤滑效果,降低溫度對軸承潤滑的影響。
(4)使用升級版SKF密封軸承,軸承實際使用壽命大于開式軸承,可以多次重復使用。
6 其他軸承損壞原因
除潤滑原因外,曾經(jīng)發(fā)生過的明確的損壞原因有:
(1)模型系數(shù)設定錯誤,造成超載。
(2)高強鋼頭尾板形問題,造成單個軸承過載。
(3)標定板厚度錯誤。造成輥縫標定出錯,造成過載。
(4)頻繁超矯直能力曲線進行超極限鋼板矯直。
(5)油氣潤滑壓縮空氣中含水。
(6)支撐輥輥徑差過大。
7 結論
對中厚板軋機應用廣泛的全液壓熱矯直機結構進行介紹,針對潤滑原因造成的熱矯機輥盒支撐輥軸承抱死問題進行深入分析,并提供了有針對性的維護要點。同時將目前新的潤滑管路布置形式與原布置形式進行了對比。并指出其他造成矯直機支撐輥軸承抱死的6個主要原因,為同類型矯直機的輥盒維護改進提供重要參考依據(jù)。
【參考文獻】
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來源:《設備管理與維修》2022年第23期
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