一、正确认识轧机用四列圆柱滚子轴承
轧机用四列圆柱滚子轴承主要类型包括FC型(单内圈)、FCD型(双内圈)和FCDP型(带平挡圈的双内圈)。其工作环境恶劣,负荷大、单位压力高、发热量大,使用寿命相对较短,与普通轴承相比具有明显差异。
从应用角度看,轧辊轴承需具备良好的润滑与冷却条件,径向尺寸应尽可能小。不同位置的轧辊(如支承辊与工作辊)在使用条件和轴承选型上存在较大差异。主要应用条件包括:
转速:需兼顾***高转速与低速运行时的油膜形成能力;
高负荷:多列滚子间易出现受力不均,甚至部分列不承载;
内外圈偏心:影响游隙,进而影响板带材精度;
轴向力:此类轴承不承受轴向力,需配套使用止推轴承;
高温:可能导致润滑失效,需特别关注。
制造方面,轴承材料需具备高承载能力、低摩擦系数、耐冲击及良好的异物包容性。大尺寸轴承在材料、工艺上有特殊要求,目前国内在大尺寸高端轴承制造上仍存在一定短板,关键设备所用轴承仍依赖进口。
从辊系结构设计来看,合理的轴承配置是保证轧机性能与轴承正常使用的前提。随着铝板带轧机向高速、高负荷、高精度与高可靠性方向发展,“四列圆柱滚子轴承 + 止推轴承”的配置模式日益普及,其优势包括:
在相同剖面尺寸下径向承载能力***大;
径向与轴向负荷分别由不同轴承承担,适应更高轧制速度;
轴向间隙控制更精确,有助于提高产品精度;
轴承精度高、可靠性好;
内、外圈可分离,便于轧辊装拆;
内圈与辊颈紧配合,避免跑圈导致的烧损;
维护检查简便,综合使用成本低。
根据JB/T 5389.1-2005标准,轧机轴承零件采用渗碳钢G20Cr2Ni4(A)或高碳铬轴承钢GCr15(SiMn),并符合相应热处理规范。鉴于轧机工作特点,此类轴承一般不设定固定使用寿命。对于高精度板带轧机,为保障辊系精度,轴承内圈外圆常预留加工余量,装配至轧辊后与辊身共同磨削至要求尺寸,以确保径向游隙与同轴度。
二、正确使用轧机用四列圆柱滚子轴承
当前使用与管理中存在的上述问题,导致轴承寿命短、生产稳定性差、产品精度无法保障。尽管轧机轴承不设固定寿命,企业仍应致力于延长其有效使用时间,以降低生产成本。实际使用中,除正常疲劳剥落外,常见损坏形式还包括磨损、烧伤和润滑脂失效,表现为转动不畅、温升剧增、振动噪声异常甚至卡死。
2.1 损坏形式及原因分析
(1)接触疲劳剥落
铝板带轧机多为可逆轧制,轴承在重载、高冲击及交变应力下运行,疲劳剥落常见于滚子表面。
(2)磨损
轴承内部存在滚动与滑动摩擦,润滑不良将加剧磨损,导致游隙增大、精度丧失。轻微磨损尚可维持使用,一旦影响板带精度需立即更换。
(3)烧伤
因摩擦热急剧上升导致润滑失效,表层组织变化甚至粘连卡死。改进轴承设计、采用自润滑保持架、强化冷却与润滑是防范关键。
(4)润滑脂失效
润滑脂在剪切、氧化、污染及泄漏等因素作用下逐渐失效,引发摩擦温升与表面烧伤。
影响轴承寿命的主要因素包括:
动载荷:冲击负荷是轴承非正常损坏的主因,需规范操作,避免卡料、叠轧等异常工况;
轴承材料:材料成分、热处理工艺对寿命影响显著,应结合工况与制造商协同优化;
安装与密封:良好的同心度、有效密封与合理游隙是保证寿命的基础;
配对关系:保持轴承与轧辊、轴承座的固定配对,避免随意修磨内圈,确保受力均匀;
润滑:选用合适的润滑剂与给油方式,避免过多或不足,防止杂质侵入。
2.2 正确使用要点
2.2.1 树立正确认识
轧机轴承具有重载(为普通轴承2–5倍)、宽速域、环境恶劣、换辊频繁及高精度要求等特点。其摩擦系数小、径向尺寸紧凑、精度高、装拆便利,适用于四辊轧机的工作辊与支承辊,需配套使用止推轴承承担轴向力。
2.2.2 科学设定游隙,严格配对管理
轧机轴承径向游隙的设计与实现主要有基轴制与基孔制两种方法,JB/T 5389.1-2005推荐基孔制,利于批量生产与质量控制。游隙大小直接影响轴承内部载荷分布与***大滚动体负荷,需根据配合、温升及变形等因素综合确定。同时,径向与轴向轴承的游隙应匹配,避免相互干扰。
换辊时应定期将轴承外圈旋转90°,以均衡磨损、延长寿命。建立轴承使用档案,固定其与轧辊、轴承座的配对关系。定期清洗检查,按游隙标准判断是否更换,优先选用原配成套轴承。
2.2.3 规范装配工艺
目前多数企业采用行车进行轴承座拆装,存在对中困难、效率低、易损伤辊颈与轴承等问题。专业拆装设备已在钢铁行业推广,铜加工企业宜逐步引入,以实现安全、高效、精准作业,虽初期投入较高,但长期效益显著。
2.2.4 规范润滑管理
润滑旨在通过油膜隔离金属表面,减少磨损。实际常见问题包括密封损坏导致油脂污染乳化液、乳化液侵入使润滑失效、水分引起锈蚀与氢脆等。润滑方式主要有脂润滑与油润滑(油雾、油气):
脂润滑:适用于小型、简单轧机。应选用锂基脂等抗水性良好的润滑脂,按转速、温度及环境确定针入度与填充量(一般为1/3至1/2空间),定期补充更换,禁止不同牌号混用。
油雾润滑:以压缩空气雾化润滑油,输送至润滑点。优点是润滑均匀、冷却效果好、耗油少、具有一定密封性;缺点是排空气体含油雾需处理,依赖压缩空气系统,仅适用于低粘度油,利用率较低。
油气润滑:将油滴与压缩空气混合输送,不雾化。适用于高速、高温、重载及多污染场合,可适用各种粘度油品,油量、气量可调,环境友好,内腔压力高、防污性强,但投资较大。
2.2.5 加强辊系安装管理
轧机工况与辊系装配质量直接影响轴承寿命,应注意以下方面:
定期检测调整各辊轴线平行度,轴承座专用,避免互配;
及时更换传动系统磨损部件,减小间隙引起的附加轴向力;
轴承座应具备调心功能,避免偏载;
检查牌坊窗口、轴承座等相关件的尺寸、形位公差与配合状态;
控制轧辊挠度,避免超载导致滚子列受力不均;
规范轴承与轴承座的装配:
内圈安装:采用感应或油浴加热(≤120℃),禁止火焰加热,安装后压紧直至冷却;
外圈安装:轻敲入座,注意端面标记,保持原始顺序,记录受力区;
密封组装:选用合适密封件(如氟橡胶骨架密封),正确安装唇口方向,防止冷却液与杂质侵入。
通过系统化的管理、规范的作业与持续的优化,可显著提升轧机用四列圆柱滚子轴承的使用寿命与可靠性,为高质量铜板带生产提供坚实保障。