分析冷轧带钢轧辊轴承使用

        冷轧带钢轧辊轴承的设计使用寿命是3000-5000h，但实际上远达不到这一目标。国内各钢铁厂因轴承过早损坏而造成的经济损失是很大的，而当轴承内圈和辊颈粘接时，造成的损失则更大。在冷轧带钢轧辊轴承实际使用过程中，对轧辊轴承经常出现声响异常、振动超差、精度下降和急剧温升等故障做深入分析和探讨，从而提出各项改进措施，有效提高轴承使用寿命。

一、轧辊轴承的使用
1、冷轧机的特点
        (1)重载荷，较一般轴承承载高2-5倍；
        (2)工作速度变化范围大；
        (3)轴承的工作环境较恶劣，润滑液及铁屑等杂物易入轴承内部；
        (4)轧辊更换较频繁；
        (5)高刚度、高精度。
        因此，冷轧轧辊轴承应具有承载能力高，旋转精度高，极限转速高，结构简单，装拆方便的特点。

2、常用轧辊轴承类型及特点
        (1)调心滚子轴承：有自调心的特性，用于小型带钢轧机的支承辊上；
        (2)四列圆锥滚子轴承：可承受较大的径向力和轴向力，但装配时需严格按序号装配，用于大型轧机的支承辊；
        (3)多列圆柱滚子轴承：摩擦系数小，径向尺寸小，制造精度高，且内圈为可拆卸式，拆装方便，应用广泛。采用此类轴承可加大轧辊辊颈尺寸，承载能力和极限转速比其他轴承高，但不承受轴向力，需增加推力轴承。适用于高速四辊轧机的工作及支承辊上，常用4列圆柱滚子轴承或双列圆柱滚子轴承；
        (4)滚针轴承：承载能力大，能加大工作辊辊颈尺寸，适用于工作辊传动，且传递大扭矩的轧机。

3、轧辊轴承的精度选择
        由于冷轧带钢的精度较高，其纵向厚度差一般为-0.03-0.10mm，因此，轴承应选用较高一级精度。

二、轧辊轴承失效分析
通过多次对轧辊轴承比对观察和分析，主要是以下几种因素导致轴承损坏。
1、径向载荷大
        1）、支承辊轴承
支承辊轴承承受的轧制力可高达5000kN。在轧制中由于原料板形差(如纵向厚度差较大，横向楔形)等原因，在压下量给定情况下，将会造成瞬间较大压下的情况频繁发生，此时轧制力将突破设计能力，使轴承在超载荷下运行，其使用寿命将大大降低。另外，由于原料存在楔形也将会出现单边压下量较大，促使单侧轧辊轴承所承受的轧制力较大，从而出现滚动体断裂，保持架损坏等情况，使轴承寿命缩短。
        2）工作辊轴承
工作辊轴承所承受的径向载荷一般为弯辊力和张力。由于原料板形差，在轧制时必须对工作辊施加额外的弯辊力。弯辊力施加在轴承座上，使工作辊产生一定的弯曲变形，从而轧制出较好板形的带材。但同时，弯辊力的施加会造成轴承受力的不均，四列圆柱滚子轴承仅内外两排滚动体受力，轴承的承载能力显著下降，轴承的内外两侧滚道易出现磨损而报废。
我厂对原料板形制定了较完善的规章制度，板形较好，考虑施加弯辊力设备维护困难、作业率低等因素，在生产中未投入弯辊装置，对个别板形不好的批料采用修磨辊形的办法予以修正。

2、轴向载荷
        与轧制力相比，作用在工作辊上的轴向载荷往往被忽视，但它同样是工作辊轴承损坏的主要因素之一。通常认为轴向力为轧制力的1％一2％，但实际使用中轧机的轴向力远大于5％，从而出现轧辊窜动，轴向固定螺栓断裂而轧制中断，或轴承烧损而报废。形成轧辊轴向力的原因较多，主要有轧辊轴线交叉、非对称轧制、轧制力偏差、轧件镰刀弯、锲形轧制以及传动系统的影响，但造成轧辊轴向窜动的主要原因是轧辊间交叉尤其是传动辊的轴线交叉。

3、轴承座的密封性能差
为吸收轧件变形所产生的热量及降低轧制载荷，冷轧生产中使用大量的乳化液，轴承座时刻处于乳化液包围之中，此液体中含有轧制时产生的微小金属颗粒、酸性物质及其它杂质。这些有害液体和固体颗粒一旦进入轴承，不但影响润滑剂的性能，破坏所形成的膜，而且还会直接引起磨粒磨损，导致轴承早期疲劳而失效。

4、轴承材质影响
由于滚动轴承工作时以很小的接触面积承受较大的载荷，因此，对轴承钢材质的微小缺陷也非常敏感，常用的GCr15，轴承钢杂质含量高，抗疲劳强度和抗冲击性能差，可采用经真空熔炼或电渣重熔的渗碳钢代替Gcr15，轴承钢，以提高轴承承载能力，或采用渗硫技术提高耐磨性能，从而提高轴承使用寿命。

5、轴承游隙的影响
径向游隙的大小直接影响轴承内部的载荷分布状态，特别会影响轴承内最大滚动体载荷的变化。因经常拆装轴承座，不可避免要有一定的游隙，轴承的内部游隙因配合、运行温度、轴承承载后的变形而改变，游隙过大、过小都将直接影响轴承寿命。另外，轧辊径向和轴向两种轴承的游隙值也应相互匹配，避免相互干涉，影响寿命。

三、改进措施
1、定期调整轴承受力区域
建立轴承使用档案，定期对轴承进行清洗、检查，检查内、外滚道工作面和滚动体表面的磨损情况，检查游隙，超标更换，并将轴承外圈旋转120°-180°调换受力位置，轴承使用应本着优先选用原装同一套轴承，其余部分再经过仔细测量后再进行选配组合使用。

2、调整辊子装配精度
定期检测调整工作辊、支承辊轴承座侧滑板，保证各轧辊轴线平行，每套辊子的轴承座应严格控制使用，不得随意互配使用，以减少因轧辊交叉轧制面产生的附加轴向力。
另对传动系统尤其是万向接轴要定期更换，否则会因总的间隙过大引起摆动而产生附加轴向力。

3、改进轴承密封结构
        (1)改变密封圈安装方向，密封圈唇口朝外，以免外界污物进入；
        (2)增加端面密封环，可有效防止乳化液进入轴承内部。

4、合理选用润滑油
        轧辊轴承多选用润滑脂润滑，高速时采用油润滑。
        轴承润滑的目的是在滚动表面及滑动表面形成油膜，金属表面问形成弹性流体动力润滑油膜。当润滑剂选择正确，润滑剂足够清洁，转速、温度、载荷适当情况下，轴承使用寿命会远远超过计算寿命，因此，合理选择润滑剂，对轧辊轴承使用寿命至关重要。润滑脂的选择要点：
        (1)转速愈高，应用针入度大的脂；
        (2)环境温度低时应用针人度大的脂；
        (3)环境温度高时选用滴点较高的脂；
        (4)要有较强的抗水能力，不可选用钠基脂，易乳化；
        (5)脂的洁净度、防腐蚀性、含水量、分油量均应注意其指标。
        基于以上几点，可根据不同季节、不同工作条件、期间内产品规格等适时调整油脂类型，做到经济、高效运行。综合考虑，我厂秋冬季节多选用1号极压锂基脂而春夏季节多选用3号极压锂基脂。另有条件情况下，亦可采用油雾润滑，油雾润滑将大大降低轴承工作温度和改善润滑条件，轴承寿命将大幅提高，但相对费用比润滑脂要高。