冷轧机设备故障分析与处理措施

王 刚

（西南铝业（集团）有限责任公司，重庆 401326）

随着经济的飞速发展，设备的安全运行越来越受到重视，现代钢铁工业正成为加工业中自动化、高速、连续生产的典型代表。冷轧机是企业发展的重要生产设备设施，它需要在高速、高负荷下长时间运行，而且容易引起严重的振动和扰动和其它损坏，从而降低生产效率的情况，直接经济损失高达每分钟数万元。因此对其常见的故障分析是维护设备安全运行，保证企业经济效益的重要保障。

1 常见故障

1.1 工作辊系故障

1.1.1 轧辊剥落

轧辊的剥离主要是由疲劳，裂纹，工艺问题或材料不均匀引起的，在生产过程中，滚动体与滚动辊接触形成凹坑，主要表现为辊身的小片状物。

1.1.2 轧辊断裂

轧辊断裂的主要原因是结构和加工不当，随着截面尺寸的变化，共轭加工或加工精度不当而导致截面应力集中，机械性能的过载，辊面与辊颈硬度差过大。

1.1.3 支撑辊裂纹

在轧制过程中，由于轧辊承受剧烈的冷热交替的作用，从而使轧件表面产生应变，从而在支承辊表面形成疲劳裂纹。

1.1.4 支撑辊衬套与轴承烧结

导致支承辊衬套和轴承烧结现象的主要原因是支承辊在使用过程中不能转动，轧制过程中轧制力明显增大是主要症状。

1.1.5 轴承箱开裂

轴承箱产生变形或裂纹的主要原因是箱体经常受冲击负载，应力状态差；其次是材料内部缺陷，箱体在加工过程中产生裂纹，安装过程中损坏。

1.1.6 轧辊轴承故障

轴承内，外圈表面疲劳，严重时内圈，外圈变色，硬度降低，出现裂纹。轴承中普遍存在破裂和轴承损坏现象。滚动轴承，滚动轴承随其发热而膨胀和收缩，有时还伴有异常噪音，有时会导致卡死等严重事故[1]。

1.2 震动故障

1.2.1 电机与齿轮箱间齿联轴器故障

为了保持生产的连续性，企业会使机器长时间运转。电机和齿轮机座之间的联轴器因长时间连续运转而产生磨损，联轴器在高速转动时会产生较大的离心力，由于联轴器内外齿圈间隙增大，这大大降低了联接的定心能力从而产生振动[2]。

1.2.2 齿轮箱故障

一般来说，传动故障表现在两个方面：一种是轴承失效，另一种是齿轮箱故障。当齿轮箱发生故障时，经常会出现齿面点蚀、磨损变现，齿根部裂纹甚至齿部断裂等，造成传动装置的故障。如果齿轮发生故障，冷轧机则不能将齿面维持在咬合状态，这损害了传动的平稳性而产生振动。

1.2.3 传动叉头扁头故障

传动轴的叉头与工作辊扁头间是通过滑块来传动扭矩的，叉头内的滑块材质一般是铜合金，耐冲击和磨损。由于传动轴的叉头和工作辊的扁头一般是合金钢制作而成，并且硬度较高，在转动时滑块磨损较大，因此，在传动过程中，扁头与叉头之间会存在间隙，从而产生振动。

1.2.4 电气控制系统故障

在电力控制系统中，由于电动机故障引起的冲击性瞬时电磁，瞬时性电磁转矩力会产生扰动，轴系发生扭转过程引起振动故障。

1.3 机组启动异常

常在冷轧机启动时，冷轧机不能开机这种故障，首先要弄清原因。一般情况下，冷轧机无法启动的主要原因是电机电路和电机绕组故障，因此需要维修人员确定电机的工作状态并进行维修，以便纠正故障。

冷轧过程中的漏电事故在日常生产中非常普遍，如果冷轧机电机的维修工作不及时，就会发生冷轧机的电机绝缘降低线路接地事故，严重影响操作人员的人身安全。主要是在实际操作中，冷轧机本身可能不形成电流，但材质特殊，因此具有导电性，一般电机是冷轧机运行的原动机，也是获得电流最关键的部件，因此要注意电机电流带来的问题[3]。

1.4 轴承抱死故障

1.4.1 轴承润滑不足

一般而言，冷轧机的轧制速度较高，通常转速可达700-900 r/min，部分高速轧机转速可达1200 r/min以上。轧机在高转速运行时，轴承同样要承受这样高的转速和较大的力量的作用，因此轴承的润滑必须良好。通常情况下，轧辊轴承采用油雾润滑方式进行润滑。当油雾润滑发生故障后会导致轴承在高速运转时产生巨大的热量[4]。这种大热的产生，使轴承滚柱因遭遇巨大的热量而膨胀，从而将由于轴承滚柱膨胀导致轴承间隙变小的轴承滚柱挤向内外环，不能散开，将导致轴承抱死。

1.4.2 轴承装配不当

由于轧机的日常工作，经常根据需要更换工作辊。更换工作辊时，拆下轴承箱，在这种情况下，在拆卸工作辊和更换轴承箱时应充分注意辊与轴承之间的距离，间隙直接影响轴承的转动和使用寿命，间隙过大或过小均加速了轴承的损坏，大大缩短了其使用寿命。

1.4.3 轴承本身的质量

通常，轴承是可以装配和拆卸的零件，但在实际操作中，很多情况是由于轴承质量问题造成的。拆下轴承发现轴承保持架断裂、滚动体龟裂、内外圈滚道点蚀、龟裂等，这可以直接判定为轴承质量问题。尤其是轴承保持架即使有小裂纹，也会导致保持架受力变形或散架，从而导致滚动体无法旋转，从而使得轴承抱死。

1.4.4 轧制工艺的影响

在分析轴承抱死原因时，还存在影响轧制工序等生产过程的情况，由于工作辊弯辊和窜辊的频繁使用，操作人员在轧制过程中使用的工作辊倾角过大，导致承载负荷过大，使得轴承抱死。因此，必须对工人的技术水平提出要求，对操作人员进行提高培训和操作技能，减少轧制过程中的轧制工艺的影响[5]。

2 处理措施

2.1 工作辊系故障处理

在实际应用中，轧辊表面粗糙度不断降低，导致轧辊表面凸度发生变化，裂纹形成，因此在实际操作中，轧辊经过一段时间的轧制后，需要重新进行磨削处理才能再次使用。为了防止轧辊辊身软点、龟裂、裂纹、甚至轴径断裂的情况发生，需要对轧辊及时进行维护，主要是为了及时发现轧辊存在的缺陷，避免把有问题的轧辊使用到轧机上而产生设备和质量事故。对于轧辊辊身和轴径等部位定期进行探伤，一般采用涡流探伤或超声波探伤的方法对轧辊进行检测，从而保证了冷轧板的生产质量。

2.2 震动故障处理

工作时，轮齿面有相对啮合滑动，啮合导致齿面划伤。磨粒磨损，低速磨损和腐蚀是齿面磨损的主要形式。由金属颗粒，灰尘，异物等粘附在齿面造成，磨损是齿轮箱最常见的故障形式。齿轮打磨后清洗不干净或者密封不好，从而造成污染和齿轮磨损，当齿轮以循环速度旋转时，齿面间的润滑油的油膜厚度很小，这导致齿面材料不断磨损，即通常在低速重载情况下发生的磨损大，反之较小。润滑油中的一些活性成分由于与齿轮材料的化学作用，会引起腐蚀磨损，由于齿面磨损损伤较大，会对齿轮的磨损造成严重影响，因此，润滑中的一些活性成分会对齿轮的磨损造成严重影响。齿面损坏，齿面间隙增大，从而引起振动，噪声，冲击等现象。严重时，还会有齿轮断裂，齿轮断裂是由于强度不足或者由于材料缺陷产生裂纹造成的。及时清洗油箱更换润滑油，使用合适的密封，改善润滑，选用合适的高粘度润滑油，添加剂和齿轮材料。

针对齿轮的塑性变形，在啮合过程中，齿面材料受应力和摩擦力的影响，从而导致齿面变形。由于主动轮的齿面与摩擦力方向相反，分别朝向齿顶或齿面。它导致齿轮表面的塑性变形和上下线的凹陷。从动齿面获得的摩擦力作用于从齿顶或齿根开始的线，引起塑性变形，在齿线附近形成上凸。这类故障通常发生在低速重载、频繁启动和过载传动中。所以，减小齿面接触应力，适当提高齿面硬度，增加润滑油粘度等，都能减轻和防止齿面塑性变形。

2.3 机组启动异常处理

当冷轧机漏电时，需从以下几个方面进行检查：一是对电机进行检查，确认漏电小于0.8 mA，否则会对操作人员的安全造成威胁；二是对电机外壳进行检查，如果漏电现象发生，准确判断问题产生的原因，即在电机内部引出线绝缘出现破损，并与机壳相接触，或电机绕组局部烧毁，造成定子与机壳之间漏电。由于冷轧机组运行在高湿的环境中，极易引起电机受潮，进而引发绝缘下降、机壳带电等一系列问题。如发生漏电故障，可用摇表测定电机各绕组、机壳间绝缘电阻值，数值＜2MΩ，说明电机受潮严重，需及时烘烤电机定子绕组，进行除潮处理[6]。

2.4 轴承抱死故障处理

针对轴承润滑处理，为了解决这个问题，需要根据轴承磨损位置和实际磨损状态定期清洗油雾头，每月清洁油雾油箱滤网一次，对于机油滤清器和喷油器，每季度清洗一次，配合油雾阀控制工作，了解油雾产生的热量，控制轴承磨损，避免轴承抱死现象。

针对安装故障处理，对于这个问题，可以从以下几个方面来解决：第一，在对生产设备进行管理的同时，把轴承安装作业环境作为工作重点，保证装配环境整洁，避免杂物、灰尘、铁粉等对轴承箱的装配产生影响；第二，及时清洗轴承内外套、滚动体、保持架等，保证不因杂物对轴承运转产生影响。例如，可以定期检查轴承套内淤积的杂物，及时清洗，确保轧辊脖油槽清洁干净；第三，在实际安装轴承箱时，锁紧螺母和轴承座要保证牢固。先把油雾剂涂在轴承和滚柱轴承的位置上，然后紧固紧固螺母，以确保轴承的间隙在0.5~1.0 mm范围内，最后保证轴承箱的装配不会出错。

3 结论

冷轧机是关键的冷轧薄板生产设备，在实际生产过程中，如果操作不当，或维修不到位，都会造成事故，直接影响冷轧薄板的加工效率。需要相关人员及时诊断故障，分析故障原因，找到故障部位，并加以处理。而及时处理冷轧机运行过程中产生的故障，既是作为一名操作维护人员对设备的维护保养，也为了确保工艺生产过程正常的进行，对降低企业的经济损失也有极为重要的意义。本文总结了生产中常见的冷轧机故障，并给出了一点相应的处理措施，对于操作人员维护冷轧机有着一定的理论支持。