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四辊轧机工作辊轴承烧损原因分析及改进

作者: DMD 浏览:323 发表时间:2022-05-25
摘要:对型材厂650机组带钢生产线四辊轧机工作辊轴承烧损的原因进行分析研究,针对原因做出改进,大大降低了四辊轧机工作辊在线轴承烧损事故的发生率。

型材厂 650机组自从连轧线改造生产窄带钢以来,四辊轧机工作辊轴承烧损频繁,最多时达每月22套,停车换轴承占用轧制时间20~30h,严重影响了机组生产的有序进行,带来很大的经济损失

 1 四辊轧机工作辊轴承的装配形式 
四辊轧机工作辊主轴承选用四列圆柱滚子轴承,型号为FC3652120。固定端辅轴承选用双列角接触球轴承,型号为86736。传动端辅轴承选用深沟球轴承,型号为736HK,固定端轴承装配见图1。

2 原因分析 

通过长期对烧损的轧机轴承进行解体和现场观察,四辊轧机工作辊轴承烧损的主要部位是固定端轴承,而传动端未曾烧损过。轴承烧损的主要现象为:辅轴承(86736)外圈或保持架断裂,若不及时停车,则引起四列圆柱滚子轴承内、外圈和滚动体抱死,滚动体嵌入内、外圈。通过对四辊轧机工作辊及支承辊的受力情况进行分析,带钢轧制过程中,轧件的变形抗力通过工作辊传递给支承辊,轴向力则通过轧件与工作辊间的摩擦力传递给工作辊,即支承辊主要承受轧制时的径向力,而工作辊主要承受轧制时的轴向力。在工作辊受力系统中,轴向力主要由固定端双列角接触球轴承承受,当轴向力过大时,双列角接触球轴承烧损。因此可以断定四辊轧机轴承烧损的主要原因是由于轴向力过大。 

四辊轧机轧制时产生轴向力的主要原因有: 

(1)轧辊轴线水平交叉。轧制过程中,窄带钢四辊轧机工作辊受到较强的冲击载荷,大部分传递给支承辊,而一部分轴向冲击则作用在工作辊轴承上。轴向冲击力产生的主要原因是窗口基面衬板调整不当[1],或因工作辊或支承辊牌坊窗口尺寸较大或衬板及液压缸表面磨损,造成两工作辊轴线在水平方向上交叉,轧制时,工作辊与轧 件、工作辊与支承辊除了弹性压扁产生的切向摩擦力外,还产生由于轧辊轴线交叉附加的轴向力,轧辊轴线夹角越大,轧钢时产生的轴向力越大。轴向冲击力不但会损坏工作辊的定位轴承,有时还会使轴承座压盖变形,甚至顶断紧固螺栓。

另外,当轧件的头部舌形长度较长,轧件咬入轧机咬偏,轧件一侧先于另一侧咬入,咬入的冲击 力作用于轧辊一侧,使工作辊发生偏转,轧辊一侧轴承座先于另一侧贴近窗口衬板,造成工作辊与支承辊的水平交叉,形成强烈的轴向冲击。

(2)轧辊轴线径向交叉。当下支承辊垫板两边不等厚、轧机调整时辊缝不平、来料两边厚度差、轧辊的车削精度等均可造成轧辊轴线径向交叉,产生轴向力。

(3)由传动装置带来的周期性轴向力。因工作辊直径变化,万向节轴托不平,且万向节轴较长,转动惯量较大,轧制时会产生周期性轴向冲击。

对于带钢轧机,轧辊轴向窜动量越大,由加速度所产生的轴向冲击力也越大。因此要经常检查工作辊轴承座是否已压紧,有无松动。尤其是固定端轴承座与牌坊间一定要轴向无间隙固定,尽可能增加刚性以减小对轴承的冲击。


3 轧辊轴线水平交叉产生轴向力的定量分析 

轧制力通过轧件与轧辊之间的摩擦力传给工作辊或支承辊,轴向力和轧制力存在相依关系,计算公式为

对于四辊轧机轴向力,各国学者均进行过研究,1962年德国学者SingerARE试图采用在水平面内倾斜支承辊的方法来控制板形,由此发现在轧制时作用于工作辊和支承辊上的轴向力。随后进行的试验研究表明:在10′<θ(交叉角)<10°时轴向力与轧制力成正比,θ>1°时轴向力几乎不变。1790年,由前苏联学者CNPNKT 对板带轧机轧制轴向力进行了较系统的试验研究,得出:对于普通板带轧机工作辊和支承辊交叉产生的轴向力约为轧制力的3%~6%。1978年,美国Rogerl Ebaugl在分析轧机轴向力造成轧机轴承过早烧损时,指出轴向力大小取决于轧制力和交叉角,当轧机各部件制造装配良好时,轴向力约为轧制力的0.5%~1%,如果轧辊交叉,热轧机的轴向力约为轧制力的 5%[3]

从以上研究中可得出:轧辊交叉角越小,轧制时所受到的轴向力也越小。而轧辊的交叉角是通过牌坊窗口尺寸来保证。考虑到换辊方便,我厂工作辊牌坊窗口尺寸与轴承座间隙控制在1mm以内。


4 改进措施 

针对以上原因分析,提出以下改进措施:

(1)定期检测牌坊窗口尺寸,包括支承辊窗口尺寸,要求基准偏差(工作辊以出口侧为基准,支承辊以进口侧为基准 )不得大于0.20mm,窗口尺寸偏差不得大于0.50mm,对大于上述要求偏差的尺寸必须调整或更换窗口衬板。

(2)定期检测轧机轴承座尺寸,对轴承座内孔大于标准偏差0.15mm、对称度大于标准偏差0.20mm、外形尺寸小于标准偏差0.50mm的轴承座进行返修或报废。

(3)粗轧轧件进连轧机组切头,减少头部舌形长度,减小轧件头部在四辊轧机咬偏所造成的轴向冲击。

(4)加强对轧辊装配的标准化操作,及时调整轧机;加强轧辊的检验,保P7、P8轧辊的车削精度,减少轧辊轴线径向交叉产生的轴向力。

(5)加强传动接轴平衡和维护工作,减少接轴甩动产生的附加轴向力。

(6)四辊轧机位于成品机架和成品前架,为保证成品尺寸稳定性及轧机稳定性,适当减少两架轧机压下量,降低轧制力,从而降低轴向力。另外,对使用的轴承座编号,对轧机轴承进行跟踪记录,为定期更换轧机轴承和选择轴承厂家提供依据。通过以上改进措施的实施,改进前(4 ~7月)改进后(8~11月)的效果见表1。 


5 结束语 

通过对四辊轧机轴承烧损原因分析及定量分析,四辊轧机辊系间轧辊水平交叉所产生的较大轴向力为轴承烧损的主要原因,通过控制牌坊窗口尺寸及基准,就能降低轴向力,降低轴承烧损的发生率。型材厂650机组通过采取以上改进措施,轴承烧损事故大幅减少,同时轧机有效作业率得到提高,生产效益提高显著。


参考文献:
[1] 苏玉达.降低窄带钢热轧机轴承消耗的措施[J].轧 钢,2003(3):57-58.
[2] 刘仁辅.四辊式中厚板轧机轧辊轴向窜动初探[J]. 轧钢,1995(6):6-10. 
[3] 赵 林.轧制轴向力问题研究现状与发展 [J].轧钢,1997(1):47-49


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