矯直輥軸承損壞原因及解決方法

俞美萍

（南京鋼鐵股份有限公司板材事業部設備處，江蘇南京 210035）

0 引言

2007 年，南鋼中板廠軋制主線投用1 臺熱矯直機，對熱軋后的鋼板進行矯直。中板廠生產的熱軋鋼板最大長度為50 m，鋼板厚度為6～100 mm。熱矯直機主傳動采用2 臺主電機分別帶動一臺減速機進行傳動，矯直輥共11 根，采用上5 下6（包括2 根邊輥）布置型式，支承輥采用上5 個聯體下4 個聯體，錯位布置方式。輥系軸承采用油氣潤滑，矯直輥采用內外冷卻水同時進行冷卻。隨著鋼板品種開發和鋼板強度提高，以及設備使用年限增加，設備精度越來越低，矯直機矯直輥軸承使用壽命越來越短。有時矯直輥軸承使用壽命不到2 天即損壞，軸承壓蓋崩裂，軸承座損壞，軸承卡死，主電機過流跳電，嚴重影響生產。損壞的軸承座如圖1 所示。

1 矯直輥軸承損壞主要原因分析

（1）油氣潤滑方面。對拆下的舊輥系進行通油氣試驗，從主管進氣到分配器出氣，油氣量充足；從軸承座進氣到出氣，油氣孔暢通，油氣量充足。說明油氣潤滑完好，軸承損壞不是缺油原因。

（2）與矯直輥相配合的萬向聯軸器方面。萬向聯軸器完好，擺動角度符合要求，花鍵套及矯直輥定位臺階配合間隙正常。故矯直輥軸承損壞與萬向聯軸器無關。

（3）軸承質量方面。使用的軸承為原裝進口SKF 軸承，選配的軸承游隙正常，故排除軸承質量原因。

（4）矯直鋼板方面。鋼板進入矯直機進行矯直時，鋼板越長矯直力越大，矯直輥軸承座發生軸向傾動的角度越大。當傾動角度超過矯直輥軸承允許范圍時，矯直輥軸承就會出現瞬間損壞。

（5）矯直輥兩端的軸承型號方面。改進前的矯直輥軸承裝配如圖2 所示，矯直輥兩端軸承分為浮動端和定位端。

圖1 損壞的矯直輥軸承座

圖2 改進前的矯直輥軸承裝配

浮動端軸承裝配由軸承座1、軸承1（型號23936）和壓蓋2組成。23936 軸承為調心滾子軸承，23936 軸承外圈與軸承座1之間是間隙配合，配合間隙0.03～0.08 mm。壓蓋1 和壓蓋2 與軸承1 外圈之間有5 mm 的間隙。當矯直鋼板時，矯直輥受熱矯直輥會變長，此間隙便于矯直輥受熱時在軸承座內整體移動而軸承座位置保持不變，允許在軸承座孔內發生整體軸向位移。23936 軸承承受基本額定動態負荷為431 kN，軸承內圈與外圈允許的角度誤差為1.5°，自動調心能力強，可以承受較大的對準誤差，如矯直輥與軸承座之間的角度誤差或矯直輥的撓曲變形。23936 軸承不僅有很高的徑向負荷承載能力，還可以承受作用在2 個方向的重軸向負荷。

定位端軸承裝配由壓蓋3、軸承座2、軸承2（型號32936/DF）和壓蓋4 組成。32936/DF 軸承為面對面配對使用的雙列圓錐滾子軸承，具有同時承受軸向和徑向負荷的能力，但沒有調心能力，允許的偏斜角不得大于3″。SKF 品牌的32936/DF 軸承承受額定動態負荷為605 kN。在矯直過程中，發現矯直輥兩側的軸承座會發生向前或向后的傾斜，軸承座前后兩側磨損也較大，有時有2～3 mm 的磨損。因此很難控制兩側軸承的中心線偏料角不大于3″。

（6）矯直輥盒與支承輥軸承座安裝的平面有磨損，裝配時，要求支承輥與矯直輥之間的間隙小于0.1 mm。當矯直鋼板輥系受力時，由于支承輥軸承座下方有間隙，支承輥軸承座容易發生變形。有間隙處支承輥下沉，矯直輥與支承輥之間間隙發生變化，支承輥不能穩定支承矯直輥，從而使矯直輥位置發生偏移。

（7）檢修時測量矯直機下底面平面度，測量結果發現最高點+1.206 mm，最低點-1.62 mm，最大與最小值之間相差2.826 mm。這種底平面狀況，分析在矯直鋼板時，特別是在矯直力較大時，下輥盒會發生變形，造成支承輥與矯直輥的接觸發生改變，裝配時接觸良好，一旦受力接觸變差，造成矯直輥有軸向力。

（8）對比分析公司其他使用較好的矯直機輥盒。中板廠矯直機輥盒（圖3），軸承座下方無支承。西馬克公司設計的矯直機輥盒（圖4），軸承座下方有筋板支承。測量西馬克公司設計的矯直機輥盒，基本無明顯變形，剛性較好。

圖3 中板廠矯直機輥盒

圖4 西馬克公司設計的矯直機輥盒

通過以上分析，矯直輥軸承損壞的主要原因是：設備精度下降，受力后由于剛性不好，支承輥與矯直輥之間的間隙發生變化，精度達不到原裝配時要求，造成軸承座出現前后及軸向上的偏斜。

2 解決方法

（1）機架上下底平面修復，恢復到原設計精度。中修停產時對下機架底平面進行堆焊，用移動式機床在線對機架底平面進行表面加工，如圖5 所示。加工后的底平面表面進行激光熔覆處理，增加表面硬度。上機架拆下后送機械廠進行堆焊加工，修復后的上機架如圖6 所示。

（2）對輥盒進行一定的加固處理，輥盒中每組安裝軸承座的下方增加一條厚80 mm 筋板，并對輥盒上下底面進行堆焊，重新按尺寸進行修復加工。

（3）對矯直輥定位端軸承進行重新選型。將定位端軸承雙列圓錐滾子軸承32936 改為1 個23936 或2 個中間帶5 mm 內外隔套的23936 軸承。試用后發現兩種方法都能提高軸承的使用壽命。采用2 個并列的調心軸承23936 改進如圖7 所示，浮動端不變，軸承2 和軸承3 都是23936 調心軸承，2 個軸承之間由內外軸套1 和軸套2 隔開。2 個23936 軸承的額定動態負荷為431×2=862 kN，大于605 kN，23936 軸承與32936 軸承內外直徑一樣大，23936 軸承允許偏斜角為1.5°，32936軸承允許偏斜角是3″。因此選用2 個23936 軸承不僅在軸向及徑向負荷上滿足需要，而且增大了兩側軸承允許的偏斜角。

圖5 中修處理底平面設備

圖6 修復后的上機架

圖7 定位端軸承改進后的矯直輥裝配

（4）裝配時提高裝配精度。支承輥在線使用（矯直鋼板產量）達200 萬噸后，拆下支承輥對其外徑進行統一修磨，使各支承輥直徑公差控制在0.05 mm 以內；測量每件承輥軸承座內孔及標高，選配浮動端與固定端軸承座中各一件公差相差較小的為一組；矯直輥安裝保證平行度，矯直輥軸承座寬度方向的尺寸符合要求；安裝后測量矯直輥之間平行度，可用標定塊加塞尺進行測量。

2019 年對矯直機進行上述改進后，矯直輥軸承使用壽命從改造前的2 個月提高到改造后的5 個月。