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轧机机架辊的故障分析及改进

2019-08-14

平亚强　黄文锋

　　河南安阳钢铁有限公司炉卷机组为国外公司设计制造，机架辊是炉卷轧机的重要部件之一，机架辊工作状态的好坏则直接影响轧机的正常运行。轧制过程中，机架辊承受轧件重载荷冲击、启停频繁、热辐射以及冷却水和除磷水的冲刷，机架辊轴承长期在恶劣工况下工作，常常出现卡阻、转动不灵等故障，影响钢板的表面质量。同时，由于受空间限制，维修和更换不便，单独更换1套机架辊需30小时，更换2套需48小时，对生产制约比较大，给企业带来非常大的经济损失。本文分析了轧机机架辊常见故障以及改进措施。

　　机架辊的结构

　　机架辊由机架辊本体、锁紧装置和传动装置组成，机架辊本体包括轧机前、后各2根辊，均采用单独传动和单独轴承座结构（图1）。传动装置为单传动，每根机架辊的传动分别由一台30千瓦交流变频调速电机、传动轴以及浮动轴组成，因为机架辊更换不方便，采用单独传动很重要。浮动轴前端为内齿套，通过轧机牌坊立柱上的孔插入，当拆装时该轴可进出安装在机架辊上的外齿轴头部，以方便更换机架辊（图2为浮动轴与外齿轴脱开）。

　　机架辊的锁紧固定采用锁紧楔、滑块和螺栓固定结构，借用轧机机架上的凸台将机架辊刚性固定在轧机机架上。机架辊与工作辊之间安装有过渡导板，方便钢板输入及输出，固定导板安装在弯辊块上。

　　机架辊主要技术参数：

　　机架辊的数量出入各2根

　　机架辊的直径400mm

　　机架辊辊身长度3450mm

　　机架辊辊距615mm

　　机架辊的电机功率30kW

　　机架辊的电机转速250rpm~550rpm

　　机架辊的电机扭矩1150NM

　　机架辊常见故障及原因分析

　　主要故障

　　一是机架辊轴承缺油导致损坏。

　　二是密封差，对氧化铁粉和冷却水不能进行有效密封、隔离，造成轴承不正常磨损。

　　三是传动浮动轴内齿套与外齿轴联接打齿；浮动轴内齿套与齿轮轴在更换时（主要是安装新辊时）无法有效对齿，更换时间长；外齿轴固定不牢，固定螺栓被剪断，外齿轴卡在机架和机架辊之间，导致换辊时间加长甚至极端情况下必须破坏轴承座等部件来完成机架辊的更换。

　　四是与工作辊相邻的过渡导板固定不牢，过渡导板晃动，对钢板下表面形成划伤；过渡导板下沉，与过渡导板下方的工作辊冷却水集管接触，导致其损坏，严重时发生工作辊断损事故。

　　故障原因分析

　　机架辊轴承采用集中干油润滑系统进行润滑，该系统服务点比较多，包括轧机本体、机前机后对中装置、立辊轧机、机前和机后辊道，由于润滑周期一致，不能满足机架辊在恶劣工作条件下的润滑需求。

　　机架辊传动侧轴承座的密封是靠轴承座与牌坊紧贴，靠轴承座端面的O型圈和浮动轴处的唇形密封来实现内部密封，由于大量水和氧化铁皮的存在，密封效果的好坏直接影响轴承的使用寿命。以下3个因素影响密封效果：一是在长期的冲击下，机架与滑板上表面接触的止口磨损、机架与机架辊轴承座下表面接触的斜面磨损，使锁紧楔与轴承座上表面或锁紧楔与滑块下表面存在间隙，锁紧楔无法锁紧机架辊轴承座；二是设计时锁紧楔采用M36×180mm螺栓固定，在浮动轴甩轴以及钢板叩头冲击的作用力下，M36螺孔容易损坏，无法满足锁紧要求；三是机架辊轴承座下方为斜面，与机架配合，当配合斜面存在误差时，将使轴承座与机架不能贴紧。

　　浮动轴内齿套和外齿轴的表面硬度偏低，易于打齿；内齿套与外齿轴的齿端部没有加工导向倒角、轴承座与机架之间配合斜面磨损而使轴承座偏低和轴承座在水平方向偏离浮动轴的中心，这些导致对齿困难。当轴承座与浮动轴中心差大于2毫米时，对齿将不到位，机架辊盘车偏沉；在安装外齿轴时，过度修磨配合面，使原设计为过盈配合变为过渡配合，机架辊可逆运转并承受冲击载荷，同时浮动轴设计较长，在轧钢过程中有甩尾现象，使外齿轴与机架辊内孔配合松动，长期作用下使传动平键磨损、固定螺钉切断或松脱，并Z终打滑使传动失效，在脱离浮动轴与外齿轴的操作中，外齿轴跟随浮动轴移动并卡在机架与轴承座之间，形成卡阻，造成更换机架辊困难。

　　过渡导板的安装是悬挂在弯辊块的定位键上，导致过渡导板晃动、下沉的原因是定位键松动脱落，原因有三：一是固定键的键槽太浅，只有20mm深，键在弯辊块上的定位不好；二是所用固定螺栓为M24，强度不足，导致螺栓易于断损；三是定位键与除尘块之间间隙比较大，约为20mm，在定位键固定螺栓断损时，键容易窜出。

　　改进措施

　　针对安钢机架辊发生的主要故障，以及对故障原因的分析，安钢进行了如下的改进：

　　从原来的集中干油润滑系统分离出机架辊轴承座的润滑，并建立一个专门供机架辊润滑的集中干油润滑系统，缩短润滑周期，并定期实施人工注油，从而保证机架辊轴承的润滑。

　　针对影响轴承座密封效果的问题，从以下几个方面进行改善：一是利用中修时间，在线修复机架止口和斜面的尺寸精度，修复时以未磨损面为基准修磨和研磨；二是在线把M36螺孔扩大为M42螺孔，并相应地改变锁紧斜块的丝孔尺寸，由直径39mm改为直径45mm；三是在安装机架辊时，在轴承座紧贴机架的情况下，使用塞尺测量轴承座下方斜面与机架之间的间隙，根据间隙在轴承座下方增加垫片垫实，使其在钢板冲击力和浮动轴甩轴的作用下不至于向外倾斜。通过这几点的改进，大大地改善了机架辊轴承的运行环境。

　　浮动轴内齿套和外齿轴的表面硬度要求达到269HB~302HB，可有效减少打齿现象；在安装前，使用角磨机在外齿轴和内齿套的齿端部加工导向倒角，可顺利对齿。在出现对齿不到位时，左右或者上下调整轴承座的位置，直到对齿到位，并根据实际情况在轴承座下方加垫和修磨定位键；在修磨毛刺后，安装外齿轴时用液氮冷却，从而满足原来过盈配合的要求，并将固定螺钉级别由8.8级改为12.9级，增加螺钉强度，安装完并做防松处理，可有效避免外齿轴脱落事故。

　　通过以下几种方法优化过渡导板的固定形式，减少故障的产生：一是把弯辊块上定位键的键槽的深度由20mm加深到50mm，加大键与键槽的接触受力面积以减少键槽的磨损量，考虑到键槽底部磨损Z严重，增加一块可拆卸的耐磨板，当耐磨板磨损时予以更换，从而保证了弯辊块本体槽体不被损坏，增加定位强度；二是把定位键固定螺栓由5条M24改为6条M30；三是对定位键进行加厚改造，减少定位键和除尘块之间的间隙，定位键厚度由118mm增加到165mm，并相应地延长螺栓的长度。为方便过渡导板的安装，定位键上部加工导向斜角。

　　结语

　　轧机机架辊的运行工况恶劣，如何使用维护好机架辊对轧机的正常连续生产非常重要。以上通过分析引起机架辊故障的原因，并提出改进措施，取得比较好的效果。改进后，机架辊的寿命达到了1年以上，节约了生产成本，减轻了维修人员的劳动强度，对钢厂的降本增效具有非常大的意义。

来源：《中国冶金报》