宽厚板轧机机架辊故障分析与改善措施

董 杰

（莱芜钢铁集团银山型钢有限公司宽厚板事业部，山东 济南271104）

1 前 言

宽厚板轧机机架辊复杂的机械结构导致故障点增多，轧机机架辊故障频发且更换困难，造成巨大的停机浪费和故障损失。国内多条宽厚板生产线的机架辊结构形式总体相近，稍有差别，普遍存在故障率高的缺点。如山钢莱芜钢铁宽厚板采用单台电机带动3根辊道的机构齿轮箱为分体式，频繁出现齿轮、轴承损坏状况，平均使用寿命4个月；济钢宽厚板箱体润滑方式为外置管路，出现过齿轮轴承损坏，平均使用寿命8 个月；湘潭宽厚板机架辊齿轮箱为整体式，同样采用1 台电机带3 根辊道的传动方式，主要故障点是进水故障，其精轧机平均使用寿命9 个月。针对莱钢宽厚板产线机架辊存在的两种主要故障，通过对比各个产线机架辊结构，通过细致分析莱钢机架辊在密封、轴承箱、锁紧机构等结构上存在的缺点，确定主要故障原因、制定改善措施。通过改善，莱钢机架辊的使用寿命延长到9个月。

2 机架辊润滑油泄露故障原因及改善措施

机架辊润滑油泄露导致润滑油量不够或润滑油进水，造成润滑不良，诱发轴承、齿轮损坏。几种泄露故障介绍如下。

莱钢宽厚板机架辊轴承箱采用分体式结构，“分体式箱体”结构中的结合面位置润滑油泄露，是泄露故障发生的主要形式。在分体式箱体结构中，稀油端的进油孔在下箱体，油道通过结合面，经过上箱体才能到达各个润滑点。油道出现“易漏点”，在上下结合面部位，通过在油道中安装3个O型圈来密封。机架辊长时间使用后，特别是其所处的环境温度较大的情况下，O 型圈老化硬化，此处泄露经常发生且不易消除。

摒弃分体式箱体，采用整体式箱体结构可以有效解决这一问题。莱钢宽厚板进行了设备结构改造，将分体式箱体改造为整体式箱体，见图1。整体式箱体的设计主要以安装尺寸、润滑油路布局、惰齿的装配方案等为设计重点，改造后取得了良好的治漏效果。

图1 机架辊整体式轴承箱改造图示

针对整体式箱体惰辊无法安装的缺陷，可以采用设计加工定位轴套的方法，用于安装和定位轴承与齿轮。

轴承箱结合面泄露是机架辊润滑油泄露最主要的故障形式，除此之外，还有几种泄露故障可以通过简单的更换易损件、恢复零件尺寸精度来消除，如轴承密封处的泄露，原因主要是唇封与轴套磨损出间隙、端面密封垫压缩量不够，可以通过定期更换唇封、密封垫、轴套的措施进行消除；表面油道、螺栓孔泄露，可以通过在线焊补的方式进行消除。

在齿轮箱改造的同时，对与之配合的密封及端盖进行结构性改造，增强密封效果，见图2。设计密封装置，利用机架辊转动时的离心力，以机械装置辅助导流，防止高压水沿辊子轴进入箱体，同时防止油脂泄漏。采用双层密封，以及密封之间设计管路和油室，提供双向的油压来增强密封性，抑制空气和水汽的进入并防止油脂泄漏。

3 机架辊齿轮断裂故障的原因和改善措施

机架辊齿轮负载高，受冲击大，长期使用后安装精度变差，多条产线出现过齿轮断裂的故障，分析其主要原因及改善措施如下。

图2 机架辊密封改造示意图

1）机架辊锁紧装置失效。无论是莱钢选用的液压式锁紧装置，还是济钢等产线选用的斜铁式机械锁紧，都会发生液压缸内泄、斜铁磨损等故障，导致锁紧失效。锁紧装置失效直接导致机架辊的振动，使轴承齿轮处于恶劣的运行环境下，造成损坏。莱钢宽厚板针对机架辊锁紧失效故障，自主研发了一种自动补偿锁紧装置，见图3，借助液压缸的补偿功能和斜铁的自锁功能，实现了机架辊的有效锁紧。

图3 一种自动补偿锁紧装置

2）机架辊安装位置的尺寸精度失效。随着机架辊震动和环境的腐蚀，机架辊安装位置的牌坊及附着的滑板出现磨损。安装尺寸失效使机架辊齿轮不能良好的啮合，出现局部接触和交变应力，降低齿轮寿命。另外机架辊本体备件，如辊子、齿轮箱的局部尺寸精度下降，对轴承、齿轮的定位精度、密封性产生不良影响，继而造成故障发生。上述牌坊、辊子、齿轮箱等位置的磨损可以通过定期测量和修复进行精度恢复，消除故障因素。

3）惰齿结构的缺陷与改善。莱钢宽厚板机架辊，齿轮箱内的惰齿与轴的连接采用带锥度的轴孔结构，这种结构在装配时，受齿轮的热装温度、轴孔的过盈量等因素影响，齿轮和轴不能实现稳定的定位。在轴线方向，齿轮和轴靠零件间的过盈配合实现定位。在运行过程中的交变载荷、冲击等因素的影响下，齿轮沿着齿轮轴的轴线方向发生窜动。一旦发生窜动，齿轮的传动精度完全失效，将迅速损坏。针对此项缺陷，重新设计圆柱轴孔的结构形式，在齿轮两端采用台阶和定位轴套对齿轮进行定位，消除齿轮窜动的条件，消除故障隐患。圆锥轴孔与圆柱轴孔结构齿轮轴装配见图4。

图4 圆锥轴孔与圆柱轴孔结构齿轮轴装配比较

4 结 语

通过对机架辊轴承箱、密封、锁紧机构、齿轮等多处结构的改善，莱钢宽厚板机架辊的故障明显减少。机架辊的润滑油泄露、齿轮断裂等故障得到了有效遏制，其使用寿命由原来的4 个月延长到9 个月以上。对维护成本的降低、生产的连续性提高起到良好的促进作用。多项改善方法和经验对同类产线的设备结构改善、故障消除具有推广借鉴意义。