冷轧机轧辊轴承的失效分析和改进措施

苏凌西

摘　要：从装配和使用两个方面分析了冷轧机轧辊轴承的失效原因，提出了相应的改进措施。实践表明，采取措施保证轴承的润滑和配合，Z为重要也Z为有效。

1　前言

轧辊轴承如同轧辊是冷轧机的重要部件，由于工作负荷大、工况条件差、易进水、难拆装等原因，导致轴承寿命短、易损坏，影响冷轧产品的产量、质量，也增加了轧制成本。因此，分析轧辊轴承的失效原因，探索操作改进措施十分必要。

2　故障现象

（1）轴承拆装过程中。常见的缺陷是轴承拆卸清洗干净后，发现内圈、外圈滚道部位表面疲劳损伤（麻面），比较少见的缺陷是内圈外圈发烧变色，硬度下降，产生裂纹，滚动体破损，保持架断裂等故障。

（2）轧制使用过程中。常见的故障现象是轧辊轴承发热升温，有时伴有异常响声；偶尔可见冒烟卡死等严重事故。

3　原因分析

3.1 轴承内圈外圈滚道表面疲劳损伤（麻面）

除了使用已久正常磨损之外，主要是因轴承润滑不良，致使轴承滚动体和内外圈的摩擦磨损加剧，表面产生疲劳损伤，微小材料不断从金属表面剥落，积累在滚动体和滚道之间滚轧，造成表面应力集中，产生疲劳裂纹，裂纹扩展致使部分材料表面剥落，形成麻面，如此反复，恶性循环。

润滑不良的常见原因是挡水圈和轴承座构成的迷宫密封磨损，间隙过大；或者唇形密封橡胶老化、弹簧松弛等问题。造成密封不严或者失效，轧制乳化液泄漏进入轴承座内，致使润滑油脂稀释变质、润滑不良，这种现象以及出现的问题在下辊轴承尤为突出。

挡水圈和轴承座构成的迷宫密封之所以磨损，一种原因是轴承装配存在问题，轴承座定位有误，接触摩擦到了挡水圈迷宫密封部位；第二种原因是轧制过程中轴承严重损坏，导致挡水圈和轴承座的相对位置发生了变化，迷宫密封部位相互接触摩擦磨损；第三种原因是轴承内圈轴向松动，致使挡水圈轴向失去紧固定位。

3.2 内圈外圈发烧变色、硬度下降

这是比较严重的轴承故障，通常是因轴承严重发热升温，造成内圈和辊轴（颈）的过盈配合变成间隙配合，相对旋转滑动（跑内圈）；外圈和轴承座发生相对旋转滑动（跑外圈）。跑内圈和跑外圈又进一步加重轴承发热升温，如此反复，恶性循环，内圈、外圈发烧变色，硬度下降；还有一种跑内圈是其轴向固定发生松动所引起，例如用于固定轴承内圈的辊（轴）端螺栓没有紧固，或者轧制中松动，或者轧辊轴向力太大，造成螺栓断裂。

3.3 Z严重的轴承故障

内圈、外圈破裂，滚动体破损，保持架断开，甚至轴承冒烟卡死，这是Z为严重的轴承故障。主要原因是内圈、外圈属于薄壁件，并且质硬而脆，抗压抗磨能力强，抗弯抗剪能力弱，必须紧密依靠刚性良好的辊轴（颈）和轴承座，才能承受滚动体的集中压力。换言之，内圈、外圈所受滚动体的集中压力，必须直接传到刚性良好的辊轴（颈）和轴承座上而不能独担。如果内圈和辊轴（颈）配合不好、外圈和轴承座配合不好，便有可能发生内圈、外圈独担破裂等问题。因此辊轴（颈）和轴承座的尺寸、形状和表面等都必须符合技术要求。一般合格的新的轧辊和轴承座不会出现问题，旧辊和旧座则有可能存在问题。

冷轧带钢速度较快，跑偏断带超压过载的意外事故很难避免。在过载保护措施不完善的情况下，这种冲击力有可能破坏轴承，发生跑内圈、跑外圈甚至破裂卡死等严重故障，继而损伤辊轴（颈）和轴承座等部件，使其尺寸、形状、表面等严重磨损产生沟槽或者变形。

如果装配轴承时没有仔细检查测量、发现问题，或者发现问题没有修复处理就安装使用，那么，在轧制冲击载荷作用下，轴承内圈 、外圈更加容易破裂，继而破坏滚动体和保持架等部件。例如，某厂冷轧机曾经有个轴承座，装入的轴承外圈比较易裂。经过仔细检查测量，发现轴承座内孔受力部位磨损刮伤比较严重，形成椭圆和沟槽，超差 0.3mm以上。加工修整之后再用，故障消失情况正常。

上述轴承损伤和润滑不良等问题，都会造成轴承发热升温异常。通过触摸检测轴承座温度，便可作出有效判断，简单易行，实用可靠。

4　解决办法

4.1 润滑不良和内外圈滚道表面疲劳损伤(麻面)

（1）装配轴承时，要清洗干净，仔细检查迷宫、唇形等密封，严格按照要求进行装配和加注润滑油脂。

（2）采用油气润滑改造取代传统的油脂润滑，是较好的选择。油气润滑技术先进，工作可靠，经济效益十分显著。油气润滑较其它润滑方式具有如下优点：

（1）油的利用率Z高，耗油量仅为油脂润滑等其它润滑方式的 1/5 以下。

（2）压缩空气在轴承座内保持正压，从而有效防止轧制乳化液的侵入。用在易进乳化液的下辊轴承，效果尤其明显。

（3）不会像油脂润滑那样从轴承座内外泄，污染轧制乳化液；也不会像油雾润滑那样从轴承座内外泄，污染环境。

（4）拆装轴承干净省事，便于检查，延长周期，减少人员。

（5）系统监控完善可靠，可以避免轴承缺油运转。

（6）轴承寿命提高 3～6 倍，大大减少轴承的消耗成本和备件数量。因此，油气润滑特别适合工况条件差的冷轧机轧辊轴承的润滑。某厂有台可逆轧机的轧辊轴承原设计为油脂润滑，改造换成油气润滑之后（如图 1 所示），取得了显著的润滑效果和经济效益：轴承寿命成倍增加，两年左右便收回了投资。

对于装机水平低的中小冷轧机轧辊轴承润滑，也可考虑采用油雾润滑改造取代油脂润滑。某厂采用油雾润滑改造取代了一台冷轧机的轧辊轴承油脂润滑，也取得了明显的润滑效果和经济效益：轴承寿命延长一倍以上，两年左右收回投资。

外圈通常固定不转，受力磨损部位局限在 90°范围之内，不像内圈那样旋转、受力磨损比较均匀。因此外圈应当定期旋转 90°安装使用，可以均匀外圈的受力磨损，延长使用寿命。

正确安装轴承并且可靠加以固定，完毕还要仔细检查；轧制使用中的发热升温和响声异常等故障要及时发现处理，避免发展成轴承破碎、定位改变的严重故障。这样便从安装和使用两个方面，避免了挡水圈和轴承座的迷宫密封发生磨损破坏。

4.2 内外圈等部件发烧变色，断裂破碎、冒烟卡死

装配：装配前仔细检查测量轴承、辊轴（颈）和轴承座等的表面、尺寸、形状以及游隙等，保证配合要求。出现表面粗糙、尺寸超差、形状改变等问题，必须及时修理解决，方法述下。

（1）辊轴（颈）：

直径变小，≯0.5mm时，用磨轴后镀铬的方法修复；

直径变小，0.5~1.0mm 时，可用磨轴后电刷镀镍的方法修复；

直径变小，大于 1.0mm 时，可用磨轴、然后配购非标轴承内圈的方法解决；

（2）轴承座内孔：

直径或形状变大，≯1.0mm时，可用电刷镀镍的方法修复；

直径或形状变大，＞1.0mm 时，可用机加工修整内孔，然后配购非标轴承外圈的方法修复使用。

辊轴（颈）和轴承座磨损变形的各种修复方法各有利弊和局限，需要根据具体条件加以选择。

热装内圈的加热温度严格控制在 100℃。

定期检查测量轴承座和轧机牌坊的尺寸和配合，磨损严重间隙超差，就要及时进行修复，以免轧制时产生过大冲击负荷或者造成轧辊轴线不相平行，产生过大轴向力，损坏定位轴承和辊（轴）端螺栓，引起内圈松动。辊（轴）端螺栓一旦断裂，就要及时处理以绝后患。

例如，某厂轧辊轴承辊（轴） 端螺栓原设计为M12，使用之中曾经发生断裂，造成内圈松动。后来加大到 M16，再没出现问题。

使用轧制过程中要重点关注轴承（座）发热升温情况，发现异常及时停机换辊，避免发生跑内圈、跑外圈甚至轴承断裂破碎、冒烟卡死等故障和事故，同时避免磨损和损伤辊轴（颈）和轴承座等部件。

5　结束语

某厂按照上述方法改进了轧辊轴承的装配和使用，尤其是采用了油气（雾）润滑改造取代油脂润滑；及时修复严重磨损的辊轴（颈）和轴承座以保证配合要求。改造后，取得明显成效：轴承寿命延长 1~3倍，轧制产量和质量明显提高，生产成本显著降低。

（来源：新疆钢铁）