李建宏
（山西建邦集團通才工貿有限公司軋鋼廠）
摘 要：針對高速線材輥箱損壞狀況，逐一進行分析并提出解決辦法，著重剖析并闡述造成輥箱頻繁燒軸承的主要原因，并就潤滑系統進水污染控制方面詳細列舉預防措施。
山西建邦集團通才工貿有限公司軋鋼廠生產的雙高線于2012年3月投產，生產的鋼種主要有普碳鋼、低合金鋼、優質碳素結構鋼、焊條鋼、冷鐓鋼和彈簧鋼等。高速區第17號—第18號頂交預精軋機、10架V形頂交45°超重型無扭精軋機組、夾送輥、吐絲機等核心設備都引進意大利達涅利公司。精軋機組由一臺7200kW的交流調速電機集中傳動，最大保證軋制速度為120m/s。預精軋稀油潤滑系統配備一套10m3的油箱，精軋機稀油潤滑系統配備一套40m3的油箱。預精軋和精軋潤滑系統選用美孚威格力525高速線材軋機循環油。經過近4年的探索實踐，雙高線在精軋機輥箱維護方面積累了大量經驗，輥箱燒損量明顯減少，維護技術達到國內先進水平。
1 故障及原因分析
雙高線從2012年3月投產到2016年3月的4年內A、B線更換輥箱數量統計表如表1所示。
從表1可以看出由輥箱燒軸承和調節絲桿斷裂造成的輥箱損壞數量最多。A線燒輥箱時間段集中在2015年7月—8月，B線燒輥箱時間集中在2015年5月—6月，其中第27、28架輥箱損壞數量占總燒損數量的78%以上。
1.1輥縫調節絲桿斷裂的原因
輥縫調節絲桿斷的原因是絲桿支座單薄強度不夠，生產期間需要頻繁調節輥縫，使支座斷裂，進而導致絲桿斷。通過對支座焊接筋板進行加固改造，將其反饋給達涅利制造廠家，從設計上消除此缺陷，目前已無絲桿斷裂現象發生。
1.2軸肩與軸齒損壞的原因
軸肩與軸齒損壞的原因有以下兩個方面：一方面裝輥操作過程不清潔，輥環、錐套、軋輥軸之間有細小金屬顆粒物，影響裝配質量，使軋機在高速旋轉時輥環出現松動；另一方面裝配輥環液壓扳手壓緊力低于規定值42MPa，輥環沒有壓緊。以上兩種情況均易使輥環在生產期間出現松動，導致輥環與錐套、錐套與軸、外拋油環與軸齒之間產生相對移動，從而磨損軸肩，損壞軸齒。針對這種問題，制定了換輥操作規范，狠抓裝配細節，實行換輥后過鋼使用1h后停機對輥環檢查加壓，取得明顯效果。
1.3油膜軸承燒損的原因
油膜軸承在溫度超過140℃發熱損壞，應當對其進行更換。從更換下來的輥軸及軸瓦損壞情況看，輥軸的軸承位表面粘貼著薄薄一層的褐色膠結物。
在相應的稀油站油箱離心脫水機脫出的雜質中先后發現兩種主要異常物質：白色固體顆粒和深褐色膠狀物質。
通過觀察分析對比，發現輥軸上黏結的物質與油中分離出的膠狀物屬于同一種物質，可以確定造成軸承燒損的根本原因是潤滑系統油箱長期進水導致油品變質，油中的膠狀物黏接是造成油膜軸承燒損的直接原因。通過查閱資料和油質化驗分析，確定潤滑油中析出的白色顆粒物質是通過潤滑系統進水帶入的水溶性堿，如氫氧化鈉及碳酸鈉等（化驗報告顯示其含鈉離子達到70mg/kg），隨著水的脫出堿性化合物析出，它對軸和軸承具有較強的腐蝕作用。
1.3.1膠狀物的主要成分
膠狀物的主要成分是瀝青質、膠質和多環芳烴的疊加混合物，這種膠狀物在潤滑油中有一定的溶解度，主要以膠體大分子形式存在于油中，這種溶解的物質隱含在潤滑油中，過濾器過濾不掉。
1.3.2膠狀物的產生原因
1）由于油箱長期進水使油品乳化、添加劑發生水解而失效、油中含氧量增加，加速油品氧化和有機酸對金屬的腐蝕，殘炭值變大，低溫時油品流動性變差，油品變質。
2）因為無備用油箱，潤滑油沒有足夠的停歇時間來恢復潤滑油中的抗磨、耐熱、抗氧化、抗泡防銹等各種添加劑的穩定性，不能為沉降分離潤滑油中的水分及雜質提供充分必要的靜置時間和循環過濾分離的條件，加上稀油站配套的凈油機常因油箱含水需要長期運行，潤滑油受到長時間熱解和反復機械攪拌作用的影響，導致油質氧化和黏度退化加劇。
3）依據彈性流體動力潤滑理論，對軸承潤滑所需的最小油膜厚度進行分析，發現線材高速軋機使用的油膜軸承油進水后，潤滑油的密度被水稀釋，使得潤滑油動力黏度減小，最小油膜厚度變小直至發熱燒壞油膜軸承。
綜合以上各種因素，在輥軸油膜軸承處，輥軸高速旋轉，受離心力、高溫、水堿等外因的侵蝕和氧化作用，已經變質的潤滑油內形成的大分子軟性膠狀物，逐漸聚集黏結在油膜輥軸上，破壞軋機軸承油膜的形成。由于油膜軸承軸瓦與軸直接接觸產生干摩擦，在軸承表面產生較大應力，導致軸承表面剝 落，刮掉油膜內表面的巴氏合金層，使油膜軸承的溫度過高乃至燒壞。
根據以上分析得出結論：油箱進水是輥箱燒損的“禍根”，設備維護必須“嚴防死守”，杜絕油箱潤滑油長時期含水運行的情況發生，保證油箱含水量超過1.5%的運行時間不能占到年總運行時間的40%以上，而且連續含水運行時間不能超過30d。
1.4輥箱進水的主要原因
1.4.1板式換熱器漏水
板式換熱器內漏串水。使用阿法拉法換熱器，經過在線打壓檢測，排除了漏水的可能性。
1.4.2精軋機錐箱與輥箱密封損壞
精軋機錐箱與輥箱分箱面的水孔和油孔密封件發生損壞引起進水。輥箱與錐箱的配合面經過精加工，其精度相對較穩定，結合面涂滿密封膠，密封性較好。重點應控制好密封件的尺寸，裝配時檢查密封圈有無錯位變形，要求O形圈配合過盈0.50～0.80mm，壓縮率達到10%～15%。
1.5油箱進水的主要原因
1.5.1軸肩雙唇密封進水
軸肩雙唇密封處進水是導致油箱進水的主要原因。裝配重點在于控制好眼睛板與內外拋油環之間的密封問題。
1.5.2唇封進水
1）雙唇密封0.5mm凸起的唇口面就是與外拋和內拋接觸面，也是外封水、內封油的密封環面，對外拋接觸面封水，對內拋接觸面封油。如果唇口磨損量達到0.4mm以上，則會使密封接觸力削弱、失效，導致進水。
2）密封老化失效。密封件使用時間超過一個月，受高溫、沖擊、水侵泡、氣封吹力等外界作用的影響，橡膠容易脆裂失去彈性，加速磨損變形，從而失效。
3）裝配質量也直接影響密封效果。
4）密封件質量的影響。雙唇密封自身質量不合格，其尺寸、材質、硬度的不同都會使封油唇和封水唇受到軸向兩滑環的壓力發生變形，在唇口尖端形成應力峰值變化。壓力峰值過小則密封效果差，甚至失效；過大則密封件磨損大，壽命短。
5）將氣封壓力保持在0.06～0.1MPa比較適宜。若氣壓過低，則吹力不能推動唇口緊貼外環面；若氣壓過高，則容易吹爛密封、加速磨損，降低使用壽命。氣封氣體含水、含雜質過多，容易堵塞氣封孔，造成唇封內面堆積大量雜質，加速磨損破壞密封；氣封壓縮空氣不帶潤滑油，氣封與拋油環干摩擦，降低使用壽命。
2 預防措施
1）定期更換輥箱。規定每10個月定期更換下線，并檢查維修保養。
2）定期更換密封。規定第27—18架一周更換一次，第23—26架兩周更換一次，第19—22架三周更換一次。
3）與密封件制造商協商，改善材質，提高耐磨性、高溫適應性，以及耐壓縮永久變形性能。
4）更換雙唇密封必須保證密封支撐箍與眼睛板端面配合緊湊、平整且與機架平行，認真清理各部位的氧化鐵皮等雜質，確保作業過程的清潔度。
5）嚴格要求裝配人員，提高裝配質量，保證內外拋與眼睛板的間隙合格。從更換下的動環磨損印跡檢驗每次裝配是否均勻平行，假如內、外滑環安裝尺寸出現偏差，就會使雙唇密封圈的壓縮量出現變化，發生唇口一邊壓縮量過大，另一邊壓縮量過小，甚至沒有壓縮量的情況，從而出現進水現象。如果單邊壓縮量過大，會造成雙唇密封圈在正常工作中產生過多的熱量，縮短雙唇密封圈的使用周期。通過實踐發現，雙唇密封圈防水側的壓縮量為1.2mm，防油側的壓縮量為0.8mm比較科學。
6）在眼睛板氣封管路總管增加一套氣源三聯件，對壓縮空氣過濾清潔、除水、加油；將氣源壓力嚴格規定在0.06～0.1MPa；每次換輥時檢查氣封孔，若有堵塞立即處理。
7）通過觀察油箱底部積水報警器，判斷系統是否進水。利用每臺軋機的回油管最低端的“水腿”透明玻璃管進行觀察，根據含水情況初步確定機架進水情況，制定相應的檢修方案。
8）合理利用潤滑系統的自清潔功能，對油品進行凈化。高速區潤滑系統每個站內都設有一臺離心式分離機和一臺真空凈油機，油箱含水時要及時投運，使水和顆粒污染物盡快與油分離外排，減少水和顆粒物對油品的乳化和氧化，保證油品的潤滑性能，降低濾材消耗。
9）控制油箱油位。在運行過程中，潤滑系統使油箱油位保持在油箱中部偏高位置。通常將油位控制在油箱容積的1/2處至2/3處。油位偏高運行，可增加油液在油箱中的停留時間，有利于潤滑油中水和顆粒物的沉淀，同時可防止油泵吸蝕空氣，造成供油不足；若油位過低，則容易造成溫度檢測不準、加熱器外漏等安全隱患。
10）加強油品檢測。每周對油品的清潔度做一次分析，通過監控過濾系統，保證油品的清潔度控制在NAS6-7級運行；每半年對油品做一次全面的性能分析，發現異常提前預防。
3 結語
通過持續整改，油箱年含水運行時間由原來的40%以上下降到目前的15%以內，含水量控制在0.08%以下。避免了油品過早變質，降低了濾材消耗，輥箱使用周期由原來5～6個月提高到10～12個月以上，基本杜絕了燒輥箱事故發生，為穩定生產奠定了堅實基礎。
來源：《山西冶金》
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