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浅谈影响中板轧机支承辊轴承使用寿命的几个因素

作者：天津金百联机电              发表时间：2011-08-24

浅谈影响中板轧机支承辊轴承使用寿命的几个因素新钢中板厂自94改造后，采用三辊粗轧、四辊精轧的生产方式，三辊轧机为滑动轴承支承轧辊的转动方式、即胶木瓦支承传动、传动精度较低，产品质量较难保证，用于粗轧，四辊轧机为滚动轴承支承轧辊传动方式，精度高，用于精轧。目前，滚动轴承所具有的磨擦力矩低，工况条件要求低，润滑维护容易等优点被广泛应用，在中板生产中，我厂使用的滚动轴承有132种类型，共8738件，从普通的球轴承到关节轴承，从最小的104到最大的支承辊轴承6727／950。在如此多的轴承类 型中，最易影响生产的则为支承辊轴承，支承辊轴承的工作环境差温度高，湿度大，冲击负荷大，尺寸外型大，更换困难，因此支承辊轴承的正确使用是我们必须研究分析的重要问题。中板支承辊采用的是内侧两套四列短园柱滚子轴承6727／950，以承受径向载荷，外侧两套双列 园锥滚子轴承10979／750，以承受轴向载荷。支承辊与轴承座在使用过程中采用定期更换(产量达到约6万吨)为一个更换周期，两对支承辊、轴承座轮换使用)，更换下来的支承辊进行修磨辊型，检查轴承，若轴承出现问题或到了预定寿命期则更换轴承，以备下期使用。在使用中发现6727／950轴承承受重负荷，尤其是冲击载荷很大，寿命较短，特别在生产使用中易发生突然破坏，被迫停产检修更换，直接影响生产的正常进行，经济损失非常大(更换支承辊一次需要3小时)，每小时90吨，每吨钢2600元，经济损失70多万元)。因此我们要了解影响轧辊轴承使用寿命的因素，使轴承的使用均能达到正常的疲劳寿命。 滚动轴承的寿命是指轴承的疲劳寿命，即到轴承滚动表面出现疲劳剥落为止的累计工作小时数或运转的总转数，但除正常的疲劳剥落外，还有多种损坏形式，常有磨损、烧伤润滑脂失效，损坏的表现是轴承运转不灵活，摩擦力矩和温升急剧增高，振动和噪声恶化，甚至出现轴承卡死而不能旋转，我们要掌握影响轴承使用寿命的因素，首先对轴承损坏形式进行分析，找到引起损坏的原因。1、接触疲劳剥落 在滚动轴承中，滚子或内外圈表面由于接触负荷的反复作用，形成裂纹，并继续扩展，直至金属表层产生片状或点坑状剥落，轴承在运转时一旦发生疲劳剥落，其振动和噪声急剧恶化，即轴承达到了疲劳寿命，必须更换新轴承了。 四辊支承辊在轧制过程中，工作辊，支承辊是正反转轧制，载荷反复交变作用，冲击负荷大。我们对每个支承辊轴承都建立档案，跟踪，根据预测的使用寿命，对出现轻微剥落的轴承决定更换与否。支承辊轴承所受的径向载荷大，轴向载荷较小，6727／950轴承几乎承受全部的径向载荷，通常轧制压力为2000吨，冲击载荷则达到几倍甘叮悼727／950轴承是在重负荷、高冲击力下运转，疲劳寿命将受很大影响。 使用中，6727／950轴承的疲劳剥落-般容易出现在滚子的表面上。如6#轴承座上使用的6727／950轴承1999年11月9日安装使用，因安装妥当、润滑良好、密封较好，尘埃、水份不能浸入，使用中没有出现早期损坏，已完成产量45万吨，达到疲劳寿命。2001年5月20日更换下来，检查发现，其中有4个滚子的表面出现轻微剥落，根据以往经验及轴承的价格(每套24万元)决定再使用一次后更换，6月15日，上机使用了一个月，完成产量5.3万吨，圆满完成了它的使命。2、磨损 滚动轴承并非纯滚动，滚子与内外圈滚道之间、保持架与滚子、，内外圈之间都存在滑动，滑动引起磨损，磨损后滚动表面的表层质量恶化，轴承旋转精度降低，游隙增加，甚至超出允许值，振动、噪声增大，要减小滑动磨损则要提供良好的润滑，在金属滑动表面之间形成油膜，避免金属之间的直接接触，我们尽量改善润滑，使较大磨损的出现滞后于疲劳寿命，轴承在使用一定程度后，磨损是必然要出现的，轴承轻微磨损后然可继续使用，但一旦使轧制的中板精度降低，出现板材尺寸差、南北差时，就必须更换轴承，保证中板产品的质量。 轴承的接触疲劳剥落和磨损是不可避免的，轴承不可能永久使用下去，我们尽力避免高冲击负荷，改善润滑，提高轴承的使用寿命，减小磨损，使轴承的使用寿命最大化。3、烧伤 轴承运转时，其中的滑动摩擦的零件间，若温度急剧升高，润滑脂失效，其表层组织改变，严重时，发生粘接、卡死，即为轴承烧伤，烧伤是摩擦热急剧增加所引起的一种瞬时现象，为避免烧伤，主要要改进轴承的设计，保持架采用自润滑性能的金属镀层，减小滑动摩擦，改善润滑冷却条件，保证润滑脂的供给。 中板厂于2001年7月1日20:00发生了一起支承辊轴承烧伤事故，此轴承为10979／750轴承，轧制中承受轴向力及小部分径向力，受力情况较好，2001年6月21日更换了新的10979／750轴承。7月1日检修更换上机使用，18:00开机生产2个小时后，轴承烧伤卡死，被迫又检修更换，23:00才开始正常生产，影响生产3个小时，事故发生后，检查分析发现，首先新轴承具有质量问题，滚子对半破开，保持架散落、烧毁：其次由于安装时轴承的游隙没调整好，垫片组厚度太小，游隙太小，使用中润滑脂被挤出，摩擦热急剧升高。4、润滑脂失效 在轴承运转过程中润滑脂的性能是逐渐变化的，主要由于润滑脂经受反复剪切，脂的结构发生变化，基油逐渐氧化，尘埃、水份等杂质的侵入，基油的蒸发或脂的泄漏等影响，最后，润滑脂失去正常的润滑性能，摩擦温度急剧增加，滚动表面产生烧伤，润滑脂即失效了，它的损坏表现形式也是烧伤，但它是由于脂的逐渐恶化引起的，影响润滑脂寿命的主要因素有工作温度、轴承负荷、润滑脂的成份及安装条件，振动尘埃，水份。 A、工作温度 Lgt寿=5.85-0.022T温 可见工作温度对润滑脂寿命的影响，中板厂轴承的工作温度较高，在夏季，辊子冷却水的温度约470C，工作辊支承辊温度约800C，环境温度高，轴承的工作温度则更高，润滑脂较易失效，因此在冬季，支承辊、轴承座每四个星期更换一次，而夏季则必须每三个星期更换，以防脂的提前失效，所以解决好中板厂冷却水温度，是解决好润滑脂不提前失效，保证轴承正常运转的关键，目前中板厂已开始对冷却水路进行改造。 另外，支承辊轴承即6727／950与10979／750的使用互相影响，如2001年7月1日10979／750轴承烧伤事故，因10979／750轴承温度升高(1500C)引起旁边的6727／950轴承润滑脂的迅速失效，润滑脂全部烧成黑炭状。其中有4 个滚子烧伤卡死不转，因此，我们在轴承更换上也考虑到他们的相互影响，尽量同期更换。 B、润滑脂的成份， 润滑脂是由基油稠化剂和添加剂所组成，基油采用矿物油、高粘度的基油适用于高温、高负荷状况，稠化剂选用锂基，适用含水、高湿度场合，添加剂增加了抗氧化防锈功能，支承辊轴承在使用中无法补充新脂，所以选用防氧化添加剂，防止脂的氧化，我们与厂家一起不断的使用、总结，选用抗高温、耐压性均较好的锂基脂，即燕化集团天津润滑油脂有限公司生产的津脂牌锂基脂。 C、安装、防尘、防水 严格安装程序，提高安装质量，对轴承的防尘、防水非常重要，密封圈，防尘圈为橡胶制品，要防止它们的老化失效。 总之，中板厂润滑脂的更换周期，主要由二个方面决定。第一，根据支承辊辊型的配置、磨损，在更换支承辊、轴承座时，更换润滑脂；第二，根据使用计算，预测润滑脂的寿命，确定润滑脂的更换周期。 根据以上几种轴承损坏的形式，我们总结出影响轴承使用寿命的几个因素。 A、动载荷。 动载荷是影响轴承寿命的主要因素，支承辊轴承在设计选型时就是根据轧制过程中的轧制力所确定，在轧制过程中不平衡，振动、冲击引起的负荷为正常负荷的3倍，当卡钢、轧冷钢、轧辊中进入异物等都会引起十倍至几十倍的冲击力，因此轧刮中要规范操作，杜绝卡钢等现象，避免轴承的提早疲劳损坏。目前中板厂已采用液压下，过载有了保护，避免了大的冲击力产生。 B、轴承材料 轴承材料的化学成份、冶炼方法、热处理方法，对轴承寿命的影响至关重要，支承辊轴承由于其工况条件的影响，对轴承制造具有特殊的要求，我们与厂家一起对轴承的材质、硬度都有具体要求，在保证轴承刚度的同时，硬度不能小于HRC58-64。 C、工作温度 轴承工作温度一般要求低于1200C，若工作温度超过1200C，则滚子与滚道的温度更高(约达1500C)将超过常用轴承的回火温度，轴承的硬度、尺寸精度大大降低润滑脂失效，因此，我们在降低冷却水温度的同时，与厂家联系提高轴承材质的回火温度。 D、安装、密封 轴承的安装对寿命的影响很大，轴承安装要求同心度良好，密封装置足以防止灰尘、微粒和水份的侵入，工作径向游隙要调整适当，游隙太小，轴承摩擦温度升高，辊道表面烧伤，游隙太大，轴承振动、惯性、冲击严重，噪声大，寿命降低。 E、润滑 润滑脂选择要合适，润滑脂的量要恰当，润滑不良将会造成轴承的早期损坏，合理的润滑减小摩擦发热，避免温升过高，减小磨损，防止锈蚀，增加密封，支承辊轴承24小时连续运转，无法供油，工作环境差，潮湿，灰尘大，冲击负荷大，锂基脂的使用，能较好地解决上述问题。 支承辊轴承的正确使用，对提高中板产量，降低成本具有重大意义，我们尽力做好轴承的安装、润滑、维护，使轴承的使用寿命能被我们掌握，以便做好定期更换，避免轴承的早期损坏，消灭突发事故的发生，最终轴承在运转中的疲劳剥落和磨损是不可避免的，我们希望能有新一代更好的轴承能取代滚动轴承，达到轴承使用的长寿命。
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