国产高速线材轧辊箱常见故障分析及预防措施

王小军

摘要：本文阐述了国产高速线材轧辊箱常见故障，并进行原因分析，提出系统性的预防措施，为轧辊箱设备维护及维修提供技术保障。

Abstract： This article describes the common failures of domestic high-speed wire rod roll boxes， analyzes the causes， and proposes systematic preventive measures to provide technical support for the maintenance and repair of roll box equipment.

关键词：轧辊箱;故障;分析;措施

Key words： roll box;failure;analysis;measure

中图分类号：TH69                                        文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）01-0108-02

0  引言

河南济源钢铁（集团）有限公司现有国产高速线材生产线2条，均由北京钢铁设计研究总院转化设计，哈尔滨哈飞工业有限责任公司制造，设计最高成品轧制速度90m/s，运行速度85m/s，产品规格为￠5.5mm-Φ14mm，目前单线年产量达65.6万吨/年。核心设备为摩根五代顶交45°无扭重型精轧机组，均由轧辊箱和传动箱（锥箱）组成，在线共有精轧轧辊箱20台，预精轧轧辊箱8台。一旦轧辊箱出现故障，将直接导致整条生产线停轧，导致生产成本消耗增加。

因此分析和研究轧辊箱的常见故障，提高维护维修技能，降低生产成本消耗至关重要。

1  轧辊箱结构组成

轧辊箱主要有轧辊轴、偏心套、油膜轴承、箱体、面板等零部件组成，结构简图见图1[1]。由偏心套内的油膜轴承支撑轧辊轴与传动箱（锥箱）内的齿轮进行啮合、高速旋转，通过轧辊轴上的辊环承载轧制负荷，完成连续轧制。

2  轧辊箱的常见故障及原因分析

国产高速线材轧辊箱常见故障有以下几种：轧辊箱密封系统失效导致进水或漏油，辊环锥套转轴或者拔不掉，油膜轴承烧损、偏磨损、划伤等，轧辊轴轴向间隙超标导致轧制线偏差等。

2.1 轧辊箱密封系统失效导致进水或漏油

2.1.1 密封机理

轧辊箱密封系统由动密封系统和静密封系统组成，结构简图见图2[2]。动密封系统由轧辊轴、双唇密封、内外滑环、偏心套等零部件相互关联形成;静密封系统由面板、箱体、O型密封圈 等零部件相互关联形成。工作时因工艺需求，密封系统承受0.4～0.6MPa夹杂有氧化铁粉的浊环循环冷却水冲击和0.3～0.5MPa润滑油的压力。每一个密封系统组成部分中，零部件之间的压缩量是否有效是决定密封效果的关键，其装配和维护均需要严格遵守标准规范，逐一确认每一个密封环节有效性是关键所在。

2.1.2 产生进水或漏油故障的主要原因

2.1.2.1 动密封系统失效的主要原因是相对旋转的密封件（双唇密封）压缩量不足或过多

主要表现形式为：①双唇密封定位距尺寸偏差较大，如密封板倾斜、测量误差较大等。②固定双唇密封的钢圈较松，无法压紧及固定双唇密封，在运转时导致保持架和双唇密封相对转动。③装配后双唇密封唇边不平整，唇边圆周方向偏差较大。④堆钢采用气割处理时，操作不当导致火焰方向通过外滑环缝隙将双唇密封烤坏，或者将滑环局部损坏。⑤双唇密封备件不统一，尺寸、材料一致性偏差较大。双唇密封库存存放时间较长，出现老化。⑥装配过程确认不到位，未加压或者加压不到位，中間套倾斜，保护帽螺栓未紧固，外滑环密封圈漏装，甩机架的外滑环漏装等。⑦零部件台肩处加工清根不到位，安装时出现局部腾空，如精轧偏心套台肩。⑧内外滑环接触平面不平整、锈蚀、有高点，导致内外滑环安装时不能贴合。⑨甩机架时保护帽安装倾斜，导致外滑环未被压紧或者压偏。⑩内外滑环相对转动，未及时进行处理，导致定位距失效。

2.1.2.2 静密封系统失效的主要原因是压缩量不足、密封不连贯存在断点

主要表现形式为：①O型密封圈槽加工过深，O型密封圈直径过细或者弹性较差致使装配后压缩量不足。②辊箱、八字板、联轴器保护罩等结合面涂胶存在断点，密封不连续。③八字板受高压浊环水冲刷严重，和外滑环之间间隙过大。④装配过程确认不到位，导致外滑环、保持架等密封圈切断等。⑤保持架固定螺栓组合垫片漏装或者其密封材料失效。⑥导卫底座安装时螺栓过长，将面板沉头螺纹孔顶透。⑦联轴器保护罩安装不到位导致结合面存在缝隙。⑧辊缝调整机构密封失效导致进水。⑨锥箱工艺孔未进行有效封堵，通透。

2.2 辊环锥套转轴或者拔不掉

辊环锥套按照工艺要求进行成对配装，通过锥套和轧辊轴之间的合理锥度，依靠装辊加压工具施加轴向压力完成加压过程，锥套膨胀产生足够摩擦力，满足辊环连续轧制需要的轧制力距。导致辊环锥套转轴或者拔不掉的主要原因为：①装辊加压工具的快速接头和加压小车的快速接头不匹配、未安装到位、弹簧弹力不一致，接头油路通道未打开或者未完全打开，导致加压压力失真。②装辊加压工具高压活塞行程不足，端部磨损未及时发现。③锥套或者轧辊轴锥度部位锈蚀严重，锥度不吻合，锥度接触面积较小，锥度部位磕碰产生高点未及时修复。④辊环垫片偏离中心未居中，锥套与垫片干涉，装辊加压时锥套行程不到位，膨胀量不足。

2.3 油膜轴承烧损、剥落、划伤等

油膜轴承的工作机理为基于粘滞液体动压效应，润滑油由非承载面油孔进油，随旋转的辊轴带入间隙较小的承载面，在轴面与油膜轴承面之间形成一压力，润滑油不断供应，轴连续旋转，保证了油膜的连续性，实现了油膜轴承的承载能力。[3]产生油膜轴承烧损、偏磨损、划伤等故障的主要原因为：①油膜轴承装配过程中压入时用力过快产生划伤、位置极限时用力较大边缘受损未修复，轴承剖分线未对正偏差较大，承载侧与非承载侧装反，偏心套加热时保温时间不足膨胀不均匀，偏心套内孔尺寸超差未进行检验，运转时可能导致烧损、划伤。②偏心套传动侧和非传动侧内孔同轴度偏差较大，油膜轴承装入后间隙较小，频临极限值，运转时导致偏磨损或者烧损。③偏心套、工装、吊装工具、面板、轧辊轴等与油膜轴承相关联的零部件装配前清洁和装配过程保护不到位，导致污染颗粒进入，运转时产生划伤。④轧辊箱装配或在线更换时，油路防护未及时去除，运转时产生烧损。⑤轧辊箱更换后机旁油路阀门未及时开启，联锁保护失效产生烧损。⑥润滑系统压力不稳定或者压力偏低，联锁保护不可靠产生磨损或者烧损。⑦润滑系统运行参数不合理，油液精度较差，润滑油进水，未及时发现或者处理措施不到位继续运行导致烧损。⑧润滑系统联锁设置不合理，联锁保护失效，导致烧损。⑨备件验收确认不到位，导致不合格备件上线运行出现油膜轴承烧损、剥落、划伤等。如高点、色泽不均、表面损伤等现象的油膜轴承，轴径划伤、锈蚀、尺寸超差、油膜轴承位锥面接触较少等现象的轧辊轴。

2.4 轧辊轴轴向间隙超标导致轧制线偏差

影响轧辊轴轴向间隙的主要零部件为月牙板、角接触球轴承、阻尼垫片等。其备件尺寸精度、性能、装配精度、员工操作技能等直接影响轧辊轴轴向间隙，主要原因为：①月牙板厚度尺寸较大，未进行磨削而采用手工挫削，存在局部高点，在频繁运行过程中高点被磨平，间隙变大。 ②装配调整时月牙板垫片不平整，存在局部折叠或者垫片间有颗粒杂物。装配时月牙板、轴承压盖螺栓锁紧措施不到位，运行过程中松动或折断。③角接触球轴承原始游隙较大。装配时轴向未安装到位。轴向压盖或者螺栓孔有高点。轴承剥落或者损坏。④阻尼垫片运行时胶被挤出。⑤装配时月牙板间隙、角接触球轴承间隙超标确认不到位仍上线运行。⑥导卫安装偏差较大、运行时辊环炸碎，轧辊轴轴向受力较大，阻尼垫片损坏未及时发现或者处理。

3  轧辊箱常见故障的预防措施

3.1 制定标准、执行标准、优化完善标准、建立标准化作业流程

针对备件验收环节、装配环节、拆除安装更换环节、堆钢事故处理环节、更换辊环环节、锥套辊环预装配对环节等关键核心环节流程，制定、执行、优化完善作业标准，建立标准化作业流程，使作业人员在全流程作业环节过程有据可依，同时完善确认机制并有效落实。为作业前充分准备、作业中准确到位、作业后闭环确认等奠定基础，减少轧辊箱因技术环节、操作环节等不到位产生的故障。

3.2 建立灵活有效的培训机制，提高員工作业技能

培训需要结合员工的理论基础，采取不同层级的“每日一题”、“每人每周一知识点”、“日学习月考核”、“事故串讲”、“事故汇总演练”、“手指口述模拟练”、“模拟教师”等灵活多样的培训模式，因人施教，技能和绩效挂钩，提高员工学习比拼氛围，为减少轧辊箱故障发生奠定员工技能基础保障。

4  结束语

通过对国产高速线材轧辊箱常见故障的分析，总结出系统性的预防措施，为轧辊箱管理及技术人员提供了参考依据。截止目前，国产高速线材轧辊箱的非计划事故时间年度累计为零，高速区润滑系统油液含水量稳定在0.1%左右，高速区设备完好率长期稳定在100%，吨钢消耗4.9元/吨。为生产线轧制的正产运行奠定了基础保障。

参考文献：

[1]张景泉，杜瑞芹.高速线材轧辊箱装配维护要点及常见故障判断方法[J].设备管理与维修，2017（07）：47-48.

[2]肖国伟.高线精轧辊箱故障分析及控制措施[J].天津冶金，2014（06）：52-55.

[3]陶沅凯，吴峰.高速线材油膜轴承烧损原因探讨[J].黑龙江科技信息，2016（31）：60.