轧机支撑辊轴承循环润滑冷却系统结构改进

张文奇 杨书范 卢劲松

(1.武钢有限设备管理部 湖北 武汉：430080；2.武钢有限冷轧厂 湖北 武汉：430080)

某钢厂冷联轧机组轧机长期存在支撑辊轴承失效问题，主要表现为：支撑辊轴承使用一段时间后劣化趋势明显，轴承发生局部剥落。剥落部位主要分布在轴承的内圈外侧和外圈内侧。据统计，该机组轴承使用平均寿命仅有5000-6000小时，对轴承和轧辊的准备及生产组织造成较大影响，极大地制约了机组产能的发挥。

影响轴承寿命因素较多，承载负荷、润滑油油质、润滑油循环状态以及轴承周期保养等均会影响轴承寿命。在生产过程中，发现轴承润滑回油温度较高，热量不能随油液及时带走，所以改善润滑油循环冷却状态、降低油温对轴承得到有效润滑冷却显得异常重要。

1 支撑辊轴承润滑现状

冷联轧机由五组六辊轧机组成，支撑辊轴承配置为一个四列圆柱滚子轴承和一个双列圆锥辊子轴承,如图1所示。轴承的润滑为循环润滑，润滑油为shell morlina S1B 320，进油口在轴承座中心线位置，泄油口的高度约为一个滚动体。

图1 支撑辊轴承结构及装配图

2012年以来，支撑辊轴承在正常运行过程中陆续出现轴承剥落现象，导致轴承过早失效。经统计，失效的轴承运行周期在3000-8000小时不等，损坏主要表现为外圈滚道剥落、掉肉(见图2、图3)，脱落的金属颗粒在滚道经碾压后导致滚动体麻面。

图2 支撑辊轴承典型失效形式及部位

图3 支撑辊轴承内圈麻点及剥落缺陷

轧机支撑辊轴承润滑方式采用强制循环油润滑，润滑油流量为30L/min，其形态为一个轴承座，进油口在轴承座中心线位置，泄油口在底部位置。这种设计使上支撑辊轴承的润滑效果不如下支撑辊轴承。因为上支撑辊轴承的负荷区域在上部，而润滑油需要通过旋转的滚动体带入上面的负荷区，而下支撑辊轴承的负荷区一直浸没在润滑油中，润滑效果直接影响轴承的使用寿命，所以一般情况下，下支撑辊轴承寿命会比上支撑辊轴承长。

在生产过程中，一方面需要大量润滑油进入轴承的载荷区通过强制冷却方式降低载荷热，另一方面这些起到冷却作用的润滑油又需要快速带走热量。2016年-2018年失效支撑辊轴承次数分别为37次、53次和43次。表1对2016-2018年每个机架的轴承失效次数进行了统计。按年份来看，2017年损坏次数最多；按机架位置，2#机架和3#机架发生最多。

表1 2016-2018年支承辊轴承失效部位及个数(单位：个)

2 轴承润滑系统结构优化改进

支撑辊轴承润滑系统原设计采用单回油管回油，回流不及时造成润滑油油温高达70℃以上，对轴承使用寿命造成较大影响。出于成本和安全性方面的考虑，对轴承润滑系统结构进行如下优化改进：

(1)改善外部循环方式。

外部循环接口位置由单向阀方式改为直通方式，提高循环的流量和流速，实施情况如图4所示。

图4 改造后的外部循环采用直通管方式

(2)改单循环回油为双循环回油

改进轴承箱回油结构，增加双回油(如图5所示)，提高轴承箱内油液回油速度，改善回油效果。

图5 改造前后轧机轴承循环回油方式对比

(3)增加进油孔

原设计进油孔只在1列与2列和3列与4列之间有∅14的进油孔，在2列和3列之间没有进油孔，造成2、3列轴承润滑量不足。针对此问题，在轴承箱中间的油槽上增加了进油孔，如图6所示。

图6 进油孔示意图

(4)轴承箱内壁开油槽

轴承箱内润滑不足时，滚道和滚珠之间摩擦力会增大。针对此问题，在轴承箱的内壁第2、3列分别增设了导油槽(如图7所示)，改造后在轴承运转过程中油槽中的油液可以均匀补充到外圈滚道的接触区，促进滚道与滚珠间润滑油膜的形成，改善轴承润滑效果。

图7 油槽示意图

3 小结

为了改善支撑辊轴承润滑情况，使润滑油分布更均匀、合理，降低润滑油温度，提高润滑性能，实施了上述优化工作。实践证明，优化后润滑系统回油温度降到60℃以内，支撑辊轴承平均服役周期由原来的5000h左右提升到13000h左右，轴承使用寿命得以延长，2020年轴承异常损耗仅4个，成本节省巨大，效益非常明显。