摘 要 :對精軋機導衛裝置中導輥軸承的失效問題進行分析可知, 其主要失效形式是磨損、斷裂、燒損和接觸疲勞等, 主要原因是軸承使用過程中冷卻不夠, 通過增大冷卻系統冷卻水噴射口的直徑及在導輥支承板的上下兩側增加冷卻水噴射口來解決上述問題, 導輥軸承的使用壽命提高6倍。

在線材軋制中, 約有 50%以上的生產故障是由導衛裝置引起。導輥和軸承是入口導衛裝置的兩個關鍵零件, 也是消耗大、更換頻繁的零件,而軸承失效與否又直接關系到導輥壽命的長短。導輥軸承失效不僅引發設備事故, 且嚴重制約了生產, 更增加了制造成本和勞動強度。因此, 分析導輥軸承失效原因, 采取相應措施提高導輥軸承的使用壽命、程度地減少導輥軸承的消耗, 既有利于生產正常進行, 也有利于降低生產成本, 具有十分重要的經濟意義。

1 導輥軸承的工作條件

精軋機導輥軸承工作在高速、高溫、冷卻條件差等惡劣工況下, 軸承轉速約為4000rmin, 工作溫度達350℃, 甚至更高。為了降低成本, 精軋機導輥內安裝的一般是國產深溝球軸承, 材料為GCr15。軸承的大小根據導輥的尺寸選定, 其工作溫度一般要求低于120℃, 且要承受以高速通過導輥的鋼坯的周期性沖擊載荷, 脂潤滑。據統計,精軋機導輥軸承的平均使用壽命在4h左右。

2 失效形式及成因分析

導輥軸承失效形式主要是磨損、斷裂、燒損等早期失效。

2.1 磨損失效

導輥軸承的磨損主要是磨粒磨損, 發生在軸承內部的主要摩擦面上, 包括保持架和內圈之間的引導面、滾動體和內外套圈的接觸面，主要是由軋屑( 鐵皮氧化物) 和水等異物的侵入和潔凈度不高的潤滑劑共同造成的。由于導輥軸承的工作環境極為惡劣, 高壓水對導輥進行冷卻的同時, 將鋼坯上的軋屑帶入導輥的軸承中, 這些軋屑和潤滑劑中的臟物便形成硬磨粒, 隨著導輥軸承的高速轉動, 加劇了軸承滾動體和內外套圈滾道的磨損,使得軸承過早失效。

2.2 斷裂失效

導輥軸承的斷裂失效主要是保持架的斷裂和內、外圈的開裂。軸承保持架斷裂是由于在生產過程中，熱能源源不斷地從軋件經導輥傳到軸承,而導輥軸承得不到冷卻，一段時間后，軸承處于高溫狀態。長時間運行于高溫狀態下，軸承里的潤滑脂就會喪失其潤滑作用，甚至影響滾動體的運轉, 軸承也會產生較大的熱應力，再加上高速運轉，內外圈及保持架就極可能發生斷裂，在裝配過程中，安裝傾斜或配合過緊，均增加了斷裂的可能性。

2.3 燒損失效

導輥軸承的燒損主要表現為潤滑脂失效, 套圈和滾動體咬死。導輥軸承在無冷卻的條件下高速運轉, 軸承不但要接受鋼坯通過導輥傳給的熱量, 而且自身的高速轉動也會產生大量的摩擦熱，因而軸承通常是在非正常的工作溫度下使用，其工作溫度高達350℃以上。在如此高的工作溫度下，導輥軸承的潤滑脂極易燒壞變質，失去正常的潤滑性能, 導致摩擦溫度急劇升高, 使得滾動體、滾道發生退火軟化，甚至熔化，造成套圈和滾動體卡死, 還有可能出現滾動體對半破開, 保持架散落燒毀。

2.4 接觸疲勞失效

導輥軸承的接觸疲勞失效主要表現為滾動體或內、外圈滾道上的點蝕破壞。在安裝 、潤滑及維護良好的條件下, 導輥軸承大量重復地承受變化的接觸應力，相應地滾動體對內、外圈滾道產生重復變化的擠壓應力, 隨著工作時間的加長，滾動體與內、外圈滾道便產生接觸疲勞剝落, 如點蝕、麻點剝落等。

3 采取的主要措施

通過對導輥軸承的各種失效形式的分析，發現影響導輥軸承使用壽命的主要因素是冷卻條件太差，導致導輥軸承工作溫度過高, 潤滑脂在高溫下容易變質，失去潤滑作用。因此，主要從改進導衛裝置的冷卻系統來防止導輥軸承過早失效。

(1) 增大冷卻系統冷卻水噴射口的直徑，加大對導衛裝置的冷卻水壓，既能解決噴射口被堵塞，又能實現對導輥軸承的冷卻。

(2) 在導輥支承板的上下兩側增加冷卻水噴射口，既能實現軸承的冷卻，又能實現導輥圓周面的冷卻。將采取了以上改進措施的導衛裝置在某軋鋼廠軋制線上裝機試驗使用，取得了很好的效果，其試驗結果如表 1 所示。