徐建翔

(新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠)

1 問題的提出

新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠中厚板分廠共有加熱爐三座,加熱爐前后板坯輸送為輥道傳動，輸送輥道旋轉(zhuǎn)部位全部采用滾動軸承,因工作工作環(huán)境溫度較高,尤其是加熱爐前后進(jìn)出坯料口輥道，共計(jì)三十處，處于加熱爐爐門正前方，與爐口距離一般在500～800mm，熱輻射溫度可達(dá)1000℃,遠(yuǎn)端軸承處于熱輻射下，軸承在高溫狀態(tài)下運(yùn)行狀態(tài)很不穩(wěn)定，導(dǎo)致故障頻發(fā)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年發(fā)生輥道軸承故障12次，故障時間合計(jì)10小時，檢修耗時384小時，檢修強(qiáng)度大、維護(hù)費(fèi)用較高，消耗大量人力物力。

2 解決措施

為解決存在的問題，現(xiàn)場維護(hù)人員采取了一些措施：(1)安裝隔熱擋板。在爐門與軸承座之間安裝隔熱擋板，雖然遮擋了部分熱輻射，但環(huán)境溫度約在400℃，軸承燒損故障發(fā)生率仍然較高。隔熱擋板占用了檢修位置，給設(shè)備檢修帶來不便。(2)在軸承座外部增加了外置噴淋水，冷卻水直接噴射到軸承座上對軸承進(jìn)行降溫，降低了軸承溫度，但增加了水耗，同時冷卻水進(jìn)入軸承座內(nèi)，對軸承運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生新的危害。(3)軸承潤滑使用高溫潤滑脂，其使用溫度能達(dá)到180℃，但在400℃溫度下也會在短時間變?yōu)橐后w狀態(tài), 快速流失，導(dǎo)致軸承燒損?，F(xiàn)場縮短了添加潤滑油間隔時間，但還是不能避免軸承燒損故障。設(shè)備軸承因高溫潤滑失效而故障頻發(fā)。

查找相關(guān)資料，分析了國內(nèi)一些軋鋼生產(chǎn)線針對高溫環(huán)境下軸承燒損故障采取的措施：(1)更換軸承類型,例如選用高溫自潤滑軸承、滑動軸承等，有的是選擇了其他材質(zhì)軸承,如陶瓷等；(2)對軸承座增加一些水冷裝置,例如在軸承座對著熱輻射的一面增加一個夾層或在軸承座上方增設(shè)一個夾層，通入冷卻水等。

八鋼中厚板加熱爐區(qū)域高溫環(huán)境存在熱輻射、對流、傳導(dǎo)等，同時在傳動中出現(xiàn)頻繁沖擊載荷，而軸承在工作中傳動精度要求較高。這些方法對于中厚板機(jī)組加熱爐出爐方向輸送輥道的冷卻效果并不理想?，F(xiàn)場驗(yàn)證也不能完全達(dá)到效果，高溫環(huán)境下滾動軸承故障仍有發(fā)生。故障引發(fā)生產(chǎn)事故和設(shè)備故障，控制和預(yù)防工作比較困難，因生產(chǎn)事故及設(shè)備故障提高了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效益。

3 改進(jìn)優(yōu)化措施

依據(jù)現(xiàn)場采取的改進(jìn)措施，對軸承座安裝位置、空間尺寸等設(shè)備參數(shù)進(jìn)行了分析，中厚板加熱爐區(qū)域滾動軸承的穩(wěn)定運(yùn)行是在熱輻射、對流、傳導(dǎo)的高溫環(huán)境下，具有頻繁沖擊載荷且傳動精度要求較高的工況。決定對軸承座結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。

改進(jìn)方法：將軸承座本體結(jié)構(gòu)剖分式軸承座改為整體式軸承座，整體式軸承座較剖分式軸承座取消了上下蓋與座的連接螺栓，在軸承座兩側(cè)有足夠壁厚進(jìn)行充分設(shè)計(jì)?？梢栽谳S承座沿圓周方向設(shè)計(jì)環(huán)型水槽，長度方向與軸承座內(nèi)孔相適應(yīng)，水槽中心線與軸承座壁后中心線重合，軸承座水槽完成后，在水槽端部安裝與水槽相配的環(huán)形壓板，采用焊接方式連接，確保牢固、無漏水。

另外，這種環(huán)形水套冷卻軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加循環(huán)冷卻，配套安裝進(jìn)、出冷卻水管路，確保各類滾動軸承在高溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，解決軸承因高溫潤滑脂流失產(chǎn)生的問題。

主要改進(jìn)設(shè)計(jì)包括循環(huán)冷卻水路、軸承座、管接頭。

如圖1所示，新型環(huán)形水套冷卻軸承座，主要包括進(jìn)水管、軸承座(內(nèi)置環(huán)型水套)、出水管。冷卻循環(huán)水從進(jìn)水管進(jìn)入軸承座內(nèi)部，沿軸承座內(nèi)部環(huán)型水槽流動一周，從出水管流出，回到冷卻水路中。

圖1 改進(jìn)后環(huán)型水套軸承座

改進(jìn)特點(diǎn):軸承座采用整體式，在軸承座外壁與內(nèi)孔之間設(shè)計(jì)一個夾層，在軸承座兩側(cè)設(shè)計(jì)安裝進(jìn)、出水管，冷卻水在夾層里循環(huán)流動，起到充分冷卻軸承的作用。環(huán)形水套冷卻軸承座安裝到現(xiàn)場后，從附近冷卻水系統(tǒng)引出水源，鋪設(shè)冷卻循環(huán)水管，分別接入環(huán)形水套軸承座進(jìn)、出水管。

通過對軸承座結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，保證軸承的使用壽命，降低了軸承在高溫情況下燒損事故率。結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，滾動軸承可以適用于熱輻射、對流、傳導(dǎo)的高溫環(huán)境下，具有頻繁沖擊載荷、傳動精度要求較高的工況，滾動軸承可以穩(wěn)定運(yùn)行。

改進(jìn)后，取消了原隔熱擋板、外置噴淋水路，恢復(fù)了檢修作業(yè)空間，減少了水耗。

4 效果

使用后，成果顯著：(1)安裝水冷軸承座后,現(xiàn)場軸承使用壽命可達(dá)到12個月，改造前軸承平均壽命只有三個月，改造后設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，滿足現(xiàn)場的使用。2018年較2017年節(jié)約軸承30余套；(2)潤滑周期由三天延長到三個月，降低潤滑脂的耗量，年節(jié)約潤滑脂80000kg；(3)降低設(shè)備故障，提高了作業(yè)率，改進(jìn)前2017年故障率12次/年，改進(jìn)后2018年發(fā)生了1次，提高了有效生產(chǎn)時間。

5 結(jié)束語

針對八鋼中厚板加熱爐出爐輥道軸承故障，對軸承座結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。將原剖分式軸承座改為整體式軸承座，在整體軸承座內(nèi)設(shè)計(jì)環(huán)形冷卻水套形式，最終解決了軸承故障多的問題，使設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定，保證了中厚板的穩(wěn)定運(yùn)行。

這種改進(jìn)設(shè)計(jì)應(yīng)用于熱軋鋼生產(chǎn)線加熱爐附近或其它高溫輥道輸送區(qū)域，解決了因高溫軸承潤滑脂流失的問題?？晒┩愒O(shè)備參考借鑒。