精轧机导辊轴承的失效原因及对策

罗飞霞　任立军

（中南大学机电工程学院）

摘　要：对精轧机导卫装置中导辊轴承的失效问题进行分析可知，其主要失效形式是磨损、断裂、烧损和接触疲劳等，主要原因是轴承使用过程中冷却不够，通过增大冷却系统冷却水喷射口的直径及在导辊支承板的上下两侧增加冷却水喷射口来解决上述问题，导辊轴承的使用寿命提高6倍。

在线材轧制中, 约有50%以上的生产故障是由导卫装置引起。导辊和轴承是入口导卫装置的两个关键零件, 也是消耗大 、更换频繁的零件,而轴承失效与否又直接关系到导辊寿命的长短。导辊轴承失效不仅引发设备事故, 且严重制约了生产, 更增加了制造成本和劳动强度 。因此, 分析导辊轴承失效原因, 采取相应措施提高导辊轴承的使用寿命、Z大程度地减少导辊轴承的消耗, 既有利于生产正常进行, 也有利于降低生产成本, 具有十分重要的经济意义。

1　导辊轴承的工作条件

精轧机导辊轴承工作在高速、高温、冷却条件差等恶劣工况下, 轴承转速约为4 000rmin, 工作温度达350℃, 甚至更高。为了降低成本, 精轧机导辊内安装的一般是国产深沟球轴承, 材料为GCr15。轴承的大小根据导辊的尺寸选定, 其工作温度一般要求低于120℃, 且要承受以高速通过导辊的钢坯的周期性冲击载荷, 脂润滑。据统计,精轧机导辊轴承的平均使用寿命在4h左右。

2　失效形式及成因分析

导辊轴承失效形式主要是磨损 、断裂、烧损等早期失效。

2.1 磨损失效

导辊轴承的磨损主要是磨粒磨损, 发生在轴承内部的主要摩擦面上, 包括保持架和内圈之间的引导面 、滚动体和内外套圈的接触面，主要是由轧屑( 铁皮氧化物) 和水等异物的侵入和洁净度不高的润滑剂共同造成的。由于导辊轴承的工作环境极为恶劣, 高压水对导辊进行冷却的同时, 将钢坯上的轧屑带入导辊的轴承中, 这些轧屑和润滑剂中的脏物便形成硬磨粒, 随着导辊轴承的高速转动, 加剧了轴承滚动体和内外套圈滚道的磨损,使得轴承过早失效。

2.2 断裂失效

导辊轴承的断裂失效主要是保持架的断裂和内、外圈的开裂。轴承保持架断裂是由于在生产过程中，热能源源不断地从轧件经导辊传到轴承,而导辊轴承得不到冷却，一段时间后，轴承处于高温状态。长时间运行于高温状态下，轴承里的润滑脂就会丧失其润滑作用，甚至影响滚动体的运转, 轴承也会产生较大的热应力，再加上高速运转，内外圈及保持架就极可能发生断裂，在装配过程中，安装倾斜或配合过紧，均增加了断裂的可能性。

2.3 烧损失效

导辊轴承的烧损主要表现为润滑脂失效, 套圈和滚动体咬死 。导辊轴承在无冷却的条件下高速运转, 轴承不但要接受钢坯通过导辊传给的热量, 而且自身的高速转动也会产生大量的摩擦热，因而轴承通常是在非正常的工作温度下使用，其工作温度高达350℃以上。在如此高的工作温度下，导辊轴承的润滑脂极易烧坏变质，失去正常的润滑性能, 导致摩擦温度急剧升高, 使得滚动体、滚道发生退火软化，甚至熔化，造成套圈和滚动体卡死, 还有可能出现滚动体对半破开, 保持架散落烧毁 。

2.4 接触疲劳失效

导辊轴承的接触疲劳失效主要表现为滚动体或内、外圈滚道上的点蚀破坏。在安装 、润滑及维护良好的条件下, 导辊轴承大量重复地承受变化的接触应力，相应地滚动体对内、外圈滚道产生重复变化的挤压应力, 随着工作时间的加长，滚动体与内、外圈滚道便产生接触疲劳剥落, 如点蚀、麻点剥落等 。

3　采取的主要措施

通过对导辊轴承的各种失效形式的分析，发现影响导辊轴承使用寿命的主要因素是冷却条件太差，导致导辊轴承工作温度过高, 润滑脂在高温下容易变质，失去润滑作用。因此，主要从改进导卫装置的冷却系统来防止导辊轴承过早失效。

(1) 增大冷却系统冷却水喷射口的直径，加大对导卫装置的冷却水压，既能解决喷射口被堵塞，又能实现对导辊轴承的冷却。

(2) 在导辊支承板的上下两侧增加冷却水喷射口，既能实现轴承的冷却，又能实现导辊圆周面的冷却。将采取了以上改进措施的导卫装置在某轧钢厂轧制线上装机试验使用，取得了很好的效果，其试验结果如表1所示。

（来源：轴承）