久研轴承科技(安徽)有限公司

酸洗冷轧带钢传递辊轴承座断裂因素分析与对策

2014-01-17

肖富英1 周知进2 卜英勇1
(1.中南大学机电工程学院,湖南长沙 410083;2.湖南科技大学机电工程学院,湖南湘潭 411201)
  摘 要:涟钢酸洗冷轧生产线7#纠偏辊、2#张力辊支撑轴承座处再次发生断裂,辊子移位,使护梁扭弯和支架变形。本文分析了轴承座发生断裂及变形的原因,提出了解决问题的措施。
  关键词:钢带传递辊;轴承座;断裂;对策
  1 前言
  涟钢酸洗冷轧生产线选用三菱日立公司Z先进的UCM六辊轧机,从酸洗段出口活套来的板带,存在偏离轧制中心线的情况,于是在轧机入口侧设置有粗、精双纠偏辊子,有利于板带对中。双纠偏辊子采用电感式CPC液压驱动,提高板带纠偏响应速度。同时,在轧机入口侧设置有四个张力辊,一方面,不使板带跑偏,另一方面,在轧机入口建立稳定的张力,有利于轧机带张力轧制,生产高质量板形的带钢。
  2005年9-10月,涟钢冷轧板厂酸洗冷轧线7#纠偏辊、2#张力辊(见图1)支撑轴承座处两次发生断裂,辊子移位冲击护梁,使支架变形。
 

图1 钢带传送系统中的7#纠偏辊(左)2#张力辊(右)
  2 轧机的主要参数
  No.1轧机入口速度 Z大1250m/min
  No.4轧机出口速度 Z大330m/min
  轧机牌坊尺寸   500mm×820mm
  工作辊直径    Ø425 Ø385mm
  中间辊直径    Ø490 Ø440mm
  支承辊直径    Ø1300 Ø1150mm
  Z大轧制力    22MN(液压压下)
  中间辊窜辊力   1MN
  中间辊窜辊行程  500mm
  工作辊正、负弯辊力 0.36MN/轴承座
            0.18MN/轴承座
  中间辊正弯辊力 0.50MN/轴承座
  上支承辊平衡力 0.60MN/辊子
  3 报废轴承座分析
  为了便于分析,表1列出了轴承座、轴承型号等数据。
 
表1 轴承座、轴承的型号对应一览表
  检验2005年10月发生断裂轴承座,从实物断痕看,轴承座断痕是沿底座支撑壁发生的。而同截面支撑壁两端比两侧厚度尺寸差别明显,用游标卡尺测量与轴向方向垂直的壁厚,尺寸在7~10mm范围内波动。
  轴承座断裂的原因:
  (1)轴承座的壁厚偏小。标准设计要求壁厚为10mm,显然7mm的座壁偏小,也就是说壁厚比要求的厚度降低了30%。设计中必须保证铸件的壁厚大于规定的Z小壁厚且壁厚要均匀,这是轴承座断裂的原因之一。轴承座同截面壁厚相差太大,铸件在凝固过程中冷却速度不一致,薄壁冷却快,产生压应力,厚壁冷却速度慢,产生拉应力,从而在轴承座中产生很大铸造应力,这是原因之二。
  (2)轴承座选材不当和结构缺陷。根据酸洗冷轧生产线的工艺和结构设计要求,7#纠偏辊和2#张力辊轴承座在工作过程中受传递钢带拉应力作用。轴承座选用材料为铸铁,铸铁材料不宜在受拉力情况下使用。
  (3)工作状况。在酸洗冷轧工作过程中,轴承座受力不均匀,薄壁处也是Z易遭受破坏之处。这也与报废轴承座实物断裂是从垂直辊道轴线一端开始断裂的印痕相吻合。工艺要求钢带正常运行建立的张力为8.3×104N,而自动保护控制系统在(8.3-12)×104N,零部件材料超过屈服应力,造成轴承座破坏。
  (4)缺乏辅助的过载保护装置。7#纠偏辊和2#张力辊在9月28日次带张力调试时,出现4个轴承座全部拉断,发现调控系统无有效过载保护,日方对PLC进行了补充。10月15日,操作人员进行点动调试,再次出现4个轴承座拉断、支架变形的同样故障。6#张力辊轴承座底座焊缝开裂。监控计算机屏显曲线出现12×104N尖峰值。显然,补充的过载保护系统,还应进一步改进。
  4 措施与对策
  通过对涟源钢铁集团公司酸洗冷轧线机组7#纠偏辊和2#张力辊轴承座断裂和支架变形原因进行深入分析,提出了解决问题的措施与对策,主要从以下几个方面:
  (1)日本三菱-日立机械制铁公司及中国第二重型机械集团公司(具体负责生产线的转化设计及制造)进行协商交涉,完善系统过载自动控制中的保护功能;
  (2)选用拉压强度大的铸钢作为轴承座体材料;
  (3)增加轴承座底座壁厚(>10mm),并且要求轴承座壁厚均匀;
  (4)轴承座体支架增加强筋。
  参考文献:
  [1]房世兴.高速线材轧机装备技术[M].北京:冶金工业出版社,1997.
  [2]周建男.轧钢机械滚动轴承[M].北京:冶金工业出版社,2001.
  [3]苏玉达.轧辊轴承的脂润滑[J].轧钢,1998,15,(1):42-44.
来源:《重型机械》2007 No.1