軋機油膜軸承密封防水能力改善

李志有

(鐵嶺五星油膜橡膠密封研究所 遼寧鐵嶺 112000)

1 前言

軋機油膜軸承是軋機的關鍵部件，其充分發揮作用需要一個良好的運行條件。軋機的運行環境十分惡劣，除了要接受大量冷卻水的沖刷，還要承受軋制過程中產生的大量氧化鐵皮等雜質侵入的危險，因此，作為保障油膜軸承正常運轉的密封系統格外重要[1]。

油膜軸承密封系統具有如下雙重密封作用：一方面阻止油膜軸承內部潤滑油的泄漏，保證油膜軸承的錐套與襯套之間形成連續不斷的壓力油膜，而不發生直接的金屬接觸，另一方面阻止軋機外部冷卻水及氧化鐵皮等雜質進入軸承內部破壞其運行環境[2]。密封系統一旦失效，輕則漏油進水，造成停工停產，重則損壞油膜軸承，造成重大經濟損失。因此，我們有必要根據現有的密封結構及失效形式做出相應的分析和改進，從而提高密封系統的可靠性，使油膜軸承更加穩定可靠的運行。

隨著我國現代大型軋機設備及軋機油膜軸承技術的高速發展，油膜軸承密封技術也逐步進行了改進。當前以美國摩根公司推出的DF型多肢密封結構應用最為廣泛，這種結構設計為油膜軸承技術的發展做出了重要貢獻。盡管這種設計十分優秀，但也不是盡善盡美，尤其應用在使用年限已久的軋機上問題凸顯，漏油進水現象時有發生。

2 典型油膜軸承密封結構

軋機油膜軸承密封結構主要是指軸承座與軋輥輥脖之間的回轉密封，此處密封既包括動密封，又包括靜密封，是油膜軸承密封技術的關鍵所在。以DF型多肢密封結構為代表的回轉密封結構如圖1、圖2所示，主要由密封蓋、水封、鋁環和DF密封圈等部分組成[3]。

圖1 DF型多肢密封結構1-密封蓋;2-軸承座;3-水封;4-軋輥;5-鋁環;6-DF密封圈;7-錐套;8-襯套

圖2 DF密封圈結構1-主唇;2-副唇;3-鋼帶;4-封油唇;5-封水唇;6-拋油唇

密封蓋安裝在軸承座上，水封的法蘭部分安裝在密封蓋上，水封的唇口部分與旋轉軋輥的端面貼合，形成一道防水動密封。鋁環平面側通過膠釘貼在軋輥端面上，內沿抵在DF密封圈封水唇的根部連同DF密封圈及錐套與軋輥一同旋轉，鋁環與水封及密封蓋的凹槽形成一道迷宮式密封，同時鋁環在旋轉時又能將少量的積水甩向外圓周，從而緩解DF密封圈的密封壓力。DF密封圈是此密封結構中的核心部件，其內圈的主唇、副唇與軋輥輥脖緊密貼合并形成有吸附作用的負壓腔，同時在腰部鋼帶的作用下對其進行徑向定位；DF密封圈在錐套和鋁環的夾緊作用下對其進行軸向定位；DF密封圈的封油唇和封水唇分別與密封蓋的內徑接觸形成最重要的封油防線和封水防線，此外，DF密封圈拋油唇的作用在于一方面阻擋來自錐套和襯套之間的壓力油保護封油唇，另一方面在旋轉作用下利用其導向面將油液甩向密封蓋的集油槽。

在軸承座和軋輥之間安裝如上所述的回轉密封組件所形成的多道密封防線，在軋機工作時有效地阻止外界冷卻水和氧化鐵皮等雜質的入侵，同時又防止油膜軸承內潤滑油的泄漏，為油膜軸承的正常運轉提供了一個可靠的運行條件。

3 DF型多肢密封結構防水能力的不足

作為油膜軸承密封結構與外界直接接觸的第一道封水防線肩負著直接抵抗外界大量冷卻水和氧化鐵皮等雜質入侵的重要任務。從DF型多肢密封結構多年來使用情況和自身的結構特點總結和分析，對于水封處的防水密封有以下幾點設計不足之處：

(1)水封唇口與軋輥端面接觸，在軋輥旋轉時形成動密封，若軋輥端面銹蝕嚴重粗糙不平會加速水封唇口的磨損，導致防水密封過早失效；

(2)斷面為V字形的水封由法蘭固定在軸承座上，在腰部的回彈作用下保持唇口與軋輥端面始終接觸，軋機在工作時軋輥在軋制力的作用下有少量的軸向竄動，會使軋輥一端的水封唇口受壓而增大摩擦力，加速了水封唇口的磨損；

(3)由于軋機工作時工作環境比較惡劣，氧化鐵皮和灰塵等雜質比較多，當雜質堆積到V形水封的底部時會影響腰部的回彈，從而導致水封唇口壓力增大而磨損加速；

(4)固定在軸承座上的密封蓋通過O型密封圈與軸承座實現靜密封，但由于密封蓋較重，軋機工作時沖擊震動較大，此處密封很容易失效，再加上密封蓋用久了銹蝕嚴重，冷卻水和霧氣會沿螺釘孔和配合面進入到密封內部。

4 防水能力的改善措施

針對上述DF型多肢密封結構防水能力的不足，本文提出以下幾點改進措施。

4.1 增加防護水封

為了減輕V形水封的密封負擔，在V形水封的外側增加一組防護水封，相當于多增加一道密封防線，主要用于直接阻擋大量冷卻水和氧化鐵皮等雜質對原水封的沖刷、侵襲，同時又能減緩密封蓋、軋輥等金屬件的銹蝕。

具體實施方法如圖3所示，將橡膠防護水封套在密封蓋上并用鋼帶箍緊固定，防護水封的唇口搭在軋輥或安裝在軋輥的過渡件上形成動密封。防護水封可采用整圈結構或大半圈結構，唇口可采用單唇或多唇的形式，唇口可搭接在軋輥軸肩的端面或柱面上，具體結構視實際工況而定。

圖3 DF型密封結構的防水改進1-防護水封;2-鋼帶;3-密封蓋;4-水封;5-軋輥;6-陶瓷環

4.2 增加陶瓷環

為了減緩水封和防護水封唇口的磨損速度，在軋輥上安裝一陶瓷環，如圖3所示。陶瓷環是一個金屬的法蘭，在與水封唇口的貼合位置噴涂陶瓷層，由于陶瓷層具有耐磨、耐腐蝕的特點，同時表面又光滑，對與之接觸摩擦的橡膠唇口有很好的保護作用。

陶瓷環通過螺釘安裝在軋輥上，斷面形狀可根據實際需要靈活設計。陶瓷環也可鑲嵌在軋輥內，以確保V形水封有足夠的安裝空間，又有利于陶瓷環的徑向定位。

4.3 涂抹防水密封膠

軋機運行環境比較苛刻，安裝在軸承座上的密封蓋銹蝕以后容易引起靜密封失效，為了確保密封蓋與軸承座之間密封的可靠性，安裝密封蓋時除了使用O型密封圈，還應在密封蓋與軸承座之間涂抹防水密封膠，安裝固定螺釘時，也帶密封膠安裝，這樣可以有效地阻止冷卻水進入安裝孔及縫隙，增強對密封蓋的防護能力。同樣，在安裝陶瓷環時，也應涂抹防水密封膠，以防止冷卻水沿縫隙進入到密封結構的內部。

5 實施效果

通過在吉林建龍、寧波鋼鐵、新余鋼廠等國內多家鋼企對以上改善措施的實施，充分驗證了改善措施的顯著效果。油膜軸承的進水量大大減少，潤滑油的乳化程度顯著降低，油質狀況良好，油耗降低，平均每年每條生產線節省油脂費用10萬元以上，同時水封的使用壽命大大提高，由原來的3個月提高到6個月以上，平均每年每條生產線節省備件費用10萬元以上，既節約了煉鋼成本，又減輕了勞動負擔，經濟效益十分可觀，改進技術值得全面推廣。

6 結語

影響軋機油膜軸承漏油進水問題的因素有很多，本文所述的技改措施在密封結構外圍防水問題上有的放矢，并取得了顯著效果。油膜軸承密封問題是一個比較復雜的系統問題，在長期的理論研究和生產實踐中還需要不斷的分析、總結和改進，使油膜軸承密封技術不斷提高。