八钢中厚板加热炉区高温轴承座的设计改造

徐建翔

(新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂)

1 问题的提出

新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂中厚板分厂共有加热炉三座,加热炉前后板坯输送为辊道传动，输送辊道旋转部位全部采用滚动轴承,因工作工作环境温度较高,尤其是加热炉前后进出坯料口辊道，共计三十处，处于加热炉炉门正前方，与炉口距离一般在500～800mm，热辐射温度可达1000℃,远端轴承处于热辐射下，轴承在高温状态下运行状态很不稳定，导致故障频发。据统计，2017年发生辊道轴承故障12次，故障时间合计10小时，检修耗时384小时，检修强度大、维护费用较高，消耗大量人力物力。

2 解决措施

为解决存在的问题，现场维护人员采取了一些措施：(1)安装隔热挡板。在炉门与轴承座之间安装隔热挡板，虽然遮挡了部分热辐射，但环境温度约在400℃，轴承烧损故障发生率仍然较高。隔热挡板占用了检修位置，给设备检修带来不便。(2)在轴承座外部增加了外置喷淋水，冷却水直接喷射到轴承座上对轴承进行降温，降低了轴承温度，但增加了水耗，同时冷却水进入轴承座内，对轴承运转产生新的危害。(3)轴承润滑使用高温润滑脂，其使用温度能达到180℃，但在400℃温度下也会在短时间变为液体状态, 快速流失，导致轴承烧损。现场缩短了添加润滑油间隔时间，但还是不能避免轴承烧损故障。设备轴承因高温润滑失效而故障频发。

查找相关资料，分析了国内一些轧钢生产线针对高温环境下轴承烧损故障采取的措施：(1)更换轴承类型,例如选用高温自润滑轴承、滑动轴承等，有的是选择了其他材质轴承,如陶瓷等；(2)对轴承座增加一些水冷装置,例如在轴承座对着热辐射的一面增加一个夹层或在轴承座上方增设一个夹层，通入冷却水等。

八钢中厚板加热炉区域高温环境存在热辐射、对流、传导等，同时在传动中出现频繁冲击载荷，而轴承在工作中传动精度要求较高。这些方法对于中厚板机组加热炉出炉方向输送辊道的冷却效果并不理想。现场验证也不能完全达到效果，高温环境下滚动轴承故障仍有发生。故障引发生产事故和设备故障，控制和预防工作比较困难，因生产事故及设备故障提高了生产成本，降低了生产效益。

3 改进优化措施

依据现场采取的改进措施，对轴承座安装位置、空间尺寸等设备参数进行了分析，中厚板加热炉区域滚动轴承的稳定运行是在热辐射、对流、传导的高温环境下，具有频繁冲击载荷且传动精度要求较高的工况。决定对轴承座结构进行改进设计。

改进方法：将轴承座本体结构剖分式轴承座改为整体式轴承座，整体式轴承座较剖分式轴承座取消了上下盖与座的连接螺栓，在轴承座两侧有足够壁厚进行充分设计。可以在轴承座沿圆周方向设计环型水槽，长度方向与轴承座内孔相适应，水槽中心线与轴承座壁后中心线重合，轴承座水槽完成后，在水槽端部安装与水槽相配的环形压板，采用焊接方式连接，确保牢固、无漏水。

另外，这种环形水套冷却轴承座结构设计，增加循环冷却，配套安装进、出冷却水管路，确保各类滚动轴承在高温环境下稳定运行，解决轴承因高温润滑脂流失产生的问题。

主要改进设计包括循环冷却水路、轴承座、管接头。

如图1所示，新型环形水套冷却轴承座，主要包括进水管、轴承座(内置环型水套)、出水管。冷却循环水从进水管进入轴承座内部，沿轴承座内部环型水槽流动一周，从出水管流出，回到冷却水路中。

图1 改进后环型水套轴承座

改进特点:轴承座采用整体式，在轴承座外壁与内孔之间设计一个夹层，在轴承座两侧设计安装进、出水管，冷却水在夹层里循环流动，起到充分冷却轴承的作用。环形水套冷却轴承座安装到现场后，从附近冷却水系统引出水源，铺设冷却循环水管，分别接入环形水套轴承座进、出水管。

通过对轴承座结构的改进，保证轴承的使用寿命，降低了轴承在高温情况下烧损事故率。结构改进后，滚动轴承可以适用于热辐射、对流、传导的高温环境下，具有频繁冲击载荷、传动精度要求较高的工况，滚动轴承可以稳定运行。

改进后，取消了原隔热挡板、外置喷淋水路，恢复了检修作业空间，减少了水耗。

4 效果

使用后，成果显著：(1)安装水冷轴承座后,现场轴承使用寿命可达到12个月，改造前轴承平均寿命只有三个月，改造后设备运行平稳，满足现场的使用。2018年较2017年节约轴承30余套；(2)润滑周期由三天延长到三个月，降低润滑脂的耗量，年节约润滑脂80000kg；(3)降低设备故障，提高了作业率，改进前2017年故障率12次/年，改进后2018年发生了1次，提高了有效生产时间。

5 结束语

针对八钢中厚板加热炉出炉辊道轴承故障，对轴承座结构进行了改进。将原剖分式轴承座改为整体式轴承座，在整体轴承座内设计环形冷却水套形式，最终解决了轴承故障多的问题，使设备状态稳定，保证了中厚板的稳定运行。

这种改进设计应用于热轧钢生产线加热炉附近或其它高温辊道输送区域，解决了因高温轴承润滑脂流失的问题。可供同类设备参考借鉴。