熱連軋機精軋油膜軸承失效分析及改進措施

2021-02-14 軋機軸承
閱讀本文前,您可先點擊上面的藍色字體「軋機軸承」「關注」後您就可以第一時間收到最優質的文章了。  把您想學的知識在文章底部留言,小編儘量收集!安鋼1780mm熱連軋機組有七架精軋機,其支承輥的軸承為油膜軸承,共計 28 套,是極其關鍵的部件。2013年上半年,熱連軋機精軋機組數次出現停轉事故,不能生產,經分析是支承輥油膜軸承集中損壞,損壞的原因是多方面的,經過攻關改進,解決了問題,保證了生產。油膜軸承,也叫液體摩擦軸承,是滑動軸承的一種,在運轉中軸頸和軸襯之間被一層油膜完全隔離開來,使金屬脫離接觸,形成純液體摩擦。油膜軸承能在高達25MPa 的壓力下處於液體摩擦狀態,摩擦係數僅為 0.001~0.008。具有摩擦係數小、承載能力大、工作速度高、剛性好、壽命長等優點,是一種高精密的軸承(如圖1所示),廣泛用在現代的冷、熱帶鋼連軋機的支承輥上。使用油膜軸承的軋機能軋出高精度的軋件。1)熱連軋機組環境惡劣,工作中軋機支承輥處於大量的冷卻水中,處於支承輥兩端的油膜軸承的密封裝置性能要求較高。油膜軸承密封分為靜密封和迴轉密封( 輥徑密封) 。輥徑密封由腳型密封、密封蓋、鋁環組件、水封等組成。水封的材質是丁晴橡膠(NBR) Φ1400mm,是密封裝置中的薄弱環節,是外露零件,在整個密封的最外面,長期浸泡在軋機冷卻水中,水封如果密封失效,軋機冷卻水和氧化鐵皮將直接進入油膜軸承。2)支承輥端面磨損造成溝槽。水封的密封唇口壓在支承輥端面上,二者之間相對轉動,時間長了支承輥端面會被磨出粗糙的溝槽,而粗糙的溝槽又會加劇水封的磨損。現場統計表明,在支承輥壽命的中後期,即輥徑減小1/3時,支承輥端面上的磨損溝槽磨損嚴重,最大能達到深3mm,寬10mm(如圖2所示) 。出現這種狀況時,即使更換新水封,水封唇口的壓縮量也會不足,密封性能失效。侵入軸承的雜質,大多數是在軸承裝配過程中帶到軸承中的,也有部分是隨潤滑油帶入軸承的。當大於油膜厚度( 約20μm) 的雜物進入軸承,輕則在襯套上劃出道道溝痕,重者損壞整套軸承。使用中,這些情況也是多見的。因水封失效及潤滑系統冷卻器故障,大量冷卻水及氧化鐵皮進入油膜軸承潤滑系統,潤滑油的粘度下降,油液乳化,侵蝕了軸承,在錐套的工作表面,襯套的內外表面產生氧化層,並出現嚴重的鏽斑。錐套的工作表面粗糙度要求為0.01~0.05,如鏡面精度。一旦起鏽,鏽蝕面迅速擴展,表面光潔度指標徹底喪失,不能使用,襯套的鏽蝕一旦傷及巴氏合金層,就無法繼續使用。軋輥高速旋轉會在軸承座內產生負壓,使油膜軸承內部氣壓低於外部氣壓,導致水封受吸,外部冷卻水進入、軸承座內回油不暢、軋輥端罩上的透視蓋凹陷等現象出現。邊緣磨損,一般發生在油膜軸承靠近輥身側的承載區邊緣,主要原因是軸承的自動調位性能差。軋機支撐輥軸承座底部安裝有弧形板,保證軸承可在軋輥軸線的豎直平面內轉動。工作一段時間後,弧面被壓成了窄平面,造成油膜軸承邊緣磨損。1) 防護水封的設計安裝。現場觀察發現,水封的損壞多發生在下支承輥上部約 60°部位,分析水封的結構和工作環境,設計增加了一套防護水封裝置,減少冷卻水和水封的接觸。通過鋼帶緊箍到密封蓋外壁,安裝在下支承輥軸承座上,防護水封安裝使用後,起到了分流防護作用,保護水封的作用非常明顯。防護水封製造成本低,鋼帶緊箍及半環狀防護水封均具有伸縮彈性,安裝精度要求不高,維護簡便,因此該防護水封在同類型機組中具有推廣應用價值。設計原理及安裝如圖3所示。2)支承輥端面修復。磨損嚴重的支承輥端面須進行修復,對端面溝槽進行補焊,焊後修磨平整,達到表面光滑,保證水封密封唇口和軋輥端面的正確接觸和正常壓縮量。裝配時,在軋輥端面與水封接觸的部位均勻塗抹一薄層潤滑脂,改善水封摩擦條件。 高標準的清潔維護是延長軸承使用壽命的有效手段。裝配過程中,嚴格控制清潔度,防止軸承汙染。全程監管油膜軸承的拆解和裝配工作,嚴格執行油膜軸承的特定清洗規程。確保油膜軸承乾淨清潔,裝配的每一個環節都達到技術要求。1)油膜軸承潤滑油的含水量要求為≤2% ,潤滑油中的含水量若>2% 時,不僅會破壞油膜形成,並且會使軸承產生鏽蝕,因此必須排除排除油中水份。為此新增了一臺大功率淨油機,型號為GZL-300L /min,提高了系統的脫水淨化能力。同時對板式冷卻器進行檢修,防止冷卻水進入油中。2)增大流量降低軸承溫度,對轉速最高的油膜軸承進油口的節流孔板尺寸適當放大,提高其油膜軸承潤滑油流量分配,使其軸承溫升控制在理想溫度內。 為解決軸承座負壓,通過開孔使軸承座內外相通,共進行了兩次透氣孔改造,結構形式如圖4所示。首次的不足之處是原管接頭通氣路徑過短,特別是在下輥大量澆水的惡劣工況下,可能會從透氣孔濺水入軸承座內,為避免出現透氣孔進水的情況,將透氣孔改為「長象鼻」結構,杜絕從透氣孔進水。對上機備件打硬度、用樣板測量弧形面幾何精度,上機前清潔弧形板並均勻塗抹潤滑脂防鏽,對下線軋輥的弧形板表面進行檢查,發現凹坑、裂紋等問題,或者弧形面線接觸變成平面接觸,必須及時更換。通過對熱連軋油膜軸承失效問題進行技術改進,油膜軸承磨損情況得到改善,實際運行情況表明效果良好,延長了油膜軸承的使用壽命。1)新型防護水封安裝使用後,能把氧化鐵皮、冷卻水分流隔開,保護了水封,使水封的工況條件大為改善,有效解決了水封進水的問題,水封的更換周期延長一倍。支承輥端面磨損溝槽修復後,解決了水封壓縮唇口的異常磨損。2)在裝配過程中杜絕了雜物帶入,清潔度控制達到要求,油膜軸承磨損大大降低,軸承的壽命延長數倍,同時投用大功率淨油機後,潤滑系統的含水量控制到了 2% 以下的正常指標,油膜軸承不再鏽蝕。安裝透氣孔後,回油通暢,透視蓋不再損壞進水。弧形板接觸良好,能保證油膜軸承在軋輥軸線的豎直平面內轉動自如,提高了軋機設備精度。安鋼通過對1780mm熱連軋油膜軸承失效問題進行分析和技術改進,解決了油膜軸承易磨損的難題,有效地延長了油膜軸承的使用壽命。為設備的良性運行,穩定生產,發揮產能提供了保障。

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