達涅利高速線材精軋機輥箱頻燒原因剖析及對策
2025-07-24
李建宏
（山西建邦集團通才工貿(mào)有限公司軋鋼廠）
摘 要：針對高速線材輥箱損壞狀況，逐一進行分析并提出解決辦法，著重剖析并闡述造成輥箱頻繁燒軸承的主要原因，并就潤滑系統(tǒng)進水污染控制方面詳細列舉預防措施。
山西建邦集團通才工貿(mào)有限公司軋鋼廠生產(chǎn)的雙高線于2012年3月投產(chǎn)，生產(chǎn)的鋼種主要有普碳鋼、低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、焊條鋼、冷鐓鋼和彈簧鋼等。高速區(qū)第17號—第18號頂交預精軋機、10架V形頂交45°超重型無扭精軋機組、夾送輥、吐絲機等核心設(shè)備都引進意大利達涅利公司。精軋機組由一臺7200kW的交流調(diào)速電機集中傳動，最大保證軋制速度為120m/s。預精軋稀油潤滑系統(tǒng)配備一套10m3的油箱，精軋機稀油潤滑系統(tǒng)配備一套40m3的油箱。預精軋和精軋潤滑系統(tǒng)選用美孚威格力525高速線材軋機循環(huán)油。經(jīng)過近4年的探索實踐，雙高線在精軋機輥箱維護方面積累了大量經(jīng)驗，輥箱燒損量明顯減少，維護技術(shù)達到國內(nèi)先進水平。
1 故障及原因分析
雙高線從2012年3月投產(chǎn)到2016年3月的4年內(nèi)A、B線更換輥箱數(shù)量統(tǒng)計表如表1所示。
從表1可以看出由輥箱燒軸承和調(diào)節(jié)絲桿斷裂造成的輥箱損壞數(shù)量最多。A線燒輥箱時間段集中在2015年7月—8月，B線燒輥箱時間集中在2015年5月—6月，其中第27、28架輥箱損壞數(shù)量占總燒損數(shù)量的78%以上。
1.1輥縫調(diào)節(jié)絲桿斷裂的原因
輥縫調(diào)節(jié)絲桿斷的原因是絲桿支座單薄強度不夠，生產(chǎn)期間需要頻繁調(diào)節(jié)輥縫，使支座斷裂，進而導致絲桿斷。通過對支座焊接筋板進行加固改造，將其反饋給達涅利制造廠家，從設(shè)計上消除此缺陷，目前已無絲桿斷裂現(xiàn)象發(fā)生。
1.2軸肩與軸齒損壞的原因
軸肩與軸齒損壞的原因有以下兩個方面：一方面裝輥操作過程不清潔，輥環(huán)、錐套、軋輥軸之間有細小金屬顆粒物，影響裝配質(zhì)量，使軋機在高速旋轉(zhuǎn)時輥環(huán)出現(xiàn)松動；另一方面裝配輥環(huán)液壓扳手壓緊力低于規(guī)定值42MPa，輥環(huán)沒有壓緊。以上兩種情況均易使輥環(huán)在生產(chǎn)期間出現(xiàn)松動，導致輥環(huán)與錐套、錐套與軸、外拋油環(huán)與軸齒之間產(chǎn)生相對移動，從而磨損軸肩，損壞軸齒。針對這種問題，制定了換輥操作規(guī)范，狠抓裝配細節(jié)，實行換輥后過鋼使用1h后停機對輥環(huán)檢查加壓，取得明顯效果。
1.3油膜軸承燒損的原因
油膜軸承在溫度超過140℃發(fā)熱損壞，應當對其進行更換。從更換下來的輥軸及軸瓦損壞情況看，輥軸的軸承位表面粘貼著薄薄一層的褐色膠結(jié)物。
在相應的稀油站油箱離心脫水機脫出的雜質(zhì)中先后發(fā)現(xiàn)兩種主要異常物質(zhì)：白色固體顆粒和深褐色膠狀物質(zhì)。
通過觀察分析對比，發(fā)現(xiàn)輥軸上黏結(jié)的物質(zhì)與油中分離出的膠狀物屬于同一種物質(zhì)，可以確定造成軸承燒損的根本原因是潤滑系統(tǒng)油箱長期進水導致油品變質(zhì)，油中的膠狀物黏接是造成油膜軸承燒損的直接原因。通過查閱資料和油質(zhì)化驗分析，確定潤滑油中析出的白色顆粒物質(zhì)是通過潤滑系統(tǒng)進水帶入的水溶性堿，如氫氧化鈉及碳酸鈉等（化驗報告顯示其含鈉離子達到70mg/kg），隨著水的脫出堿性化合物析出，它對軸和軸承具有較強的腐蝕作用。
1.3.1膠狀物的主要成分
膠狀物的主要成分是瀝青質(zhì)、膠質(zhì)和多環(huán)芳烴的疊加混合物，這種膠狀物在潤滑油中有一定的溶解度，主要以膠體大分子形式存在于油中，這種溶解的物質(zhì)隱含在潤滑油中，過濾器過濾不掉。
1.3.2膠狀物的產(chǎn)生原因
1）由于油箱長期進水使油品乳化、添加劑發(fā)生水解而失效、油中含氧量增加，加速油品氧化和有機酸對金屬的腐蝕，殘?zhí)恐底兇螅蜏貢r油品流動性變差，油品變質(zhì)。
2）因為無備用油箱，潤滑油沒有足夠的停歇時間來恢復潤滑油中的抗磨、耐熱、抗氧化、抗泡防銹等各種添加劑的穩(wěn)定性，不能為沉降分離潤滑油中的水分及雜質(zhì)提供充分必要的靜置時間和循環(huán)過濾分離的條件，加上稀油站配套的凈油機常因油箱含水需要長期運行，潤滑油受到長時間熱解和反復機械攪拌作用的影響，導致油質(zhì)氧化和黏度退化加劇。
3）依據(jù)彈性流體動力潤滑理論，對軸承潤滑所需的最小油膜厚度進行分析，發(fā)現(xiàn)線材高速軋機使用的油膜軸承油進水后，潤滑油的密度被水稀釋，使得潤滑油動力黏度減小，最小油膜厚度變小直至發(fā)熱燒壞油膜軸承。
綜合以上各種因素，在輥軸油膜軸承處，輥軸高速旋轉(zhuǎn)，受離心力、高溫、水堿等外因的侵蝕和氧化作用，已經(jīng)變質(zhì)的潤滑油內(nèi)形成的大分子軟性膠狀物，逐漸聚集黏結(jié)在油膜輥軸上，破壞軋機軸承油膜的形成。由于油膜軸承軸瓦與軸直接接觸產(chǎn)生干摩擦，在軸承表面產(chǎn)生較大應力，導致軸承表面剝 落，刮掉油膜內(nèi)表面的巴氏合金層，使油膜軸承的溫度過高乃至燒壞。
根據(jù)以上分析得出結(jié)論：油箱進水是輥箱燒損的“禍根”，設(shè)備維護必須“嚴防死守”，杜絕油箱潤滑油長時期含水運行的情況發(fā)生，保證油箱含水量超過1.5%的運行時間不能占到年總運行時間的40%以上，而且連續(xù)含水運行時間不能超過30d。
1.4輥箱進水的主要原因
1.4.1板式換熱器漏水
板式換熱器內(nèi)漏串水。使用阿法拉法換熱器，經(jīng)過在線打壓檢測，排除了漏水的可能性。
1.4.2精軋機錐箱與輥箱密封損壞
精軋機錐箱與輥箱分箱面的水孔和油孔密封件發(fā)生損壞引起進水。輥箱與錐箱的配合面經(jīng)過精加工，其精度相對較穩(wěn)定，結(jié)合面涂滿密封膠，密封性較好。重點應控制好密封件的尺寸，裝配時檢查密封圈有無錯位變形，要求O形圈配合過盈0.50～0.80mm，壓縮率達到10%～15%。
1.5油箱進水的主要原因
1.5.1軸肩雙唇密封進水
軸肩雙唇密封處進水是導致油箱進水的主要原因。裝配重點在于控制好眼睛板與內(nèi)外拋油環(huán)之間的密封問題。
1.5.2唇封進水
1）雙唇密封0.5mm凸起的唇口面就是與外拋和內(nèi)拋接觸面，也是外封水、內(nèi)封油的密封環(huán)面，對外拋接觸面封水，對內(nèi)拋接觸面封油。如果唇口磨損量達到0.4mm以上，則會使密封接觸力削弱、失效，導致進水。
2）密封老化失效。密封件使用時間超過一個月，受高溫、沖擊、水侵泡、氣封吹力等外界作用的影響，橡膠容易脆裂失去彈性，加速磨損變形，從而失效。
3）裝配質(zhì)量也直接影響密封效果。
4）密封件質(zhì)量的影響。雙唇密封自身質(zhì)量不合格，其尺寸、材質(zhì)、硬度的不同都會使封油唇和封水唇受到軸向兩滑環(huán)的壓力發(fā)生變形，在唇口尖端形成應力峰值變化。壓力峰值過小則密封效果差，甚至失效；過大則密封件磨損大，壽命短。
5）將氣封壓力保持在0.06～0.1MPa比較適宜。若氣壓過低，則吹力不能推動唇口緊貼外環(huán)面；若氣壓過高，則容易吹爛密封、加速磨損，降低使用壽命。氣封氣體含水、含雜質(zhì)過多，容易堵塞氣封孔，造成唇封內(nèi)面堆積大量雜質(zhì)，加速磨損破壞密封；氣封壓縮空氣不帶潤滑油，氣封與拋油環(huán)干摩擦，降低使用壽命。
2 預防措施
1）定期更換輥箱。規(guī)定每10個月定期更換下線，并檢查維修保養(yǎng)。
2）定期更換密封。規(guī)定第27—18架一周更換一次，第23—26架兩周更換一次，第19—22架三周更換一次。
3）與密封件制造商協(xié)商，改善材質(zhì)，提高耐磨性、高溫適應性，以及耐壓縮永久變形性能。
4）更換雙唇密封必須保證密封支撐箍與眼睛板端面配合緊湊、平整且與機架平行，認真清理各部位的氧化鐵皮等雜質(zhì)，確保作業(yè)過程的清潔度。
5）嚴格要求裝配人員，提高裝配質(zhì)量，保證內(nèi)外拋與眼睛板的間隙合格。從更換下的動環(huán)磨損印跡檢驗每次裝配是否均勻平行，假如內(nèi)、外滑環(huán)安裝尺寸出現(xiàn)偏差，就會使雙唇密封圈的壓縮量出現(xiàn)變化，發(fā)生唇口一邊壓縮量過大，另一邊壓縮量過小，甚至沒有壓縮量的情況，從而出現(xiàn)進水現(xiàn)象。如果單邊壓縮量過大，會造成雙唇密封圈在正常工作中產(chǎn)生過多的熱量，縮短雙唇密封圈的使用周期。通過實踐發(fā)現(xiàn)，雙唇密封圈防水側(cè)的壓縮量為1.2mm，防油側(cè)的壓縮量為0.8mm比較科學。
6）在眼睛板氣封管路總管增加一套氣源三聯(lián)件，對壓縮空氣過濾清潔、除水、加油；將氣源壓力嚴格規(guī)定在0.06～0.1MPa；每次換輥時檢查氣封孔，若有堵塞立即處理。
7）通過觀察油箱底部積水報警器，判斷系統(tǒng)是否進水。利用每臺軋機的回油管最低端的“水腿”透明玻璃管進行觀察，根據(jù)含水情況初步確定機架進水情況，制定相應的檢修方案。
8）合理利用潤滑系統(tǒng)的自清潔功能，對油品進行凈化。高速區(qū)潤滑系統(tǒng)每個站內(nèi)都設(shè)有一臺離心式分離機和一臺真空凈油機，油箱含水時要及時投運，使水和顆粒污染物盡快與油分離外排，減少水和顆粒物對油品的乳化和氧化，保證油品的潤滑性能，降低濾材消耗。
9）控制油箱油位。在運行過程中，潤滑系統(tǒng)使油箱油位保持在油箱中部偏高位置。通常將油位控制在油箱容積的1/2處至2/3處。油位偏高運行，可增加油液在油箱中的停留時間，有利于潤滑油中水和顆粒物的沉淀，同時可防止油泵吸蝕空氣，造成供油不足；若油位過低，則容易造成溫度檢測不準、加熱器外漏等安全隱患。
10）加強油品檢測。每周對油品的清潔度做一次分析，通過監(jiān)控過濾系統(tǒng)，保證油品的清潔度控制在NAS6-7級運行；每半年對油品做一次全面的性能分析，發(fā)現(xiàn)異常提前預防。
3 結(jié)語
通過持續(xù)整改，油箱年含水運行時間由原來的40%以上下降到目前的15%以內(nèi)，含水量控制在0.08%以下。避免了油品過早變質(zhì)，降低了濾材消耗，輥箱使用周期由原來5～6個月提高到10～12個月以上，基本杜絕了燒輥箱事故發(fā)生，為穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)。
來源：《山西冶金》
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