八鋼中厚板加熱爐區(qū)高溫軸承座的設(shè)計改造

徐建翔

(新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠)

1 問題的提出

新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠中厚板分廠共有加熱爐三座,加熱爐前后板坯輸送為輥道傳動，輸送輥道旋轉(zhuǎn)部位全部采用滾動軸承,因工作工作環(huán)境溫度較高,尤其是加熱爐前后進出坯料口輥道，共計三十處，處于加熱爐爐門正前方，與爐口距離一般在500～800mm，熱輻射溫度可達1000℃,遠(yuǎn)端軸承處于熱輻射下，軸承在高溫狀態(tài)下運行狀態(tài)很不穩(wěn)定，導(dǎo)致故障頻發(fā)。據(jù)統(tǒng)計，2017年發(fā)生輥道軸承故障12次，故障時間合計10小時，檢修耗時384小時，檢修強度大、維護費用較高，消耗大量人力物力。

2 解決措施

為解決存在的問題，現(xiàn)場維護人員采取了一些措施：(1)安裝隔熱擋板。在爐門與軸承座之間安裝隔熱擋板，雖然遮擋了部分熱輻射，但環(huán)境溫度約在400℃，軸承燒損故障發(fā)生率仍然較高。隔熱擋板占用了檢修位置，給設(shè)備檢修帶來不便。(2)在軸承座外部增加了外置噴淋水，冷卻水直接噴射到軸承座上對軸承進行降溫，降低了軸承溫度，但增加了水耗，同時冷卻水進入軸承座內(nèi)，對軸承運轉(zhuǎn)產(chǎn)生新的危害。(3)軸承潤滑使用高溫潤滑脂，其使用溫度能達到180℃，但在400℃溫度下也會在短時間變?yōu)橐后w狀態(tài), 快速流失，導(dǎo)致軸承燒損?，F(xiàn)場縮短了添加潤滑油間隔時間，但還是不能避免軸承燒損故障。設(shè)備軸承因高溫潤滑失效而故障頻發(fā)。

查找相關(guān)資料，分析了國內(nèi)一些軋鋼生產(chǎn)線針對高溫環(huán)境下軸承燒損故障采取的措施：(1)更換軸承類型,例如選用高溫自潤滑軸承、滑動軸承等，有的是選擇了其他材質(zhì)軸承,如陶瓷等；(2)對軸承座增加一些水冷裝置,例如在軸承座對著熱輻射的一面增加一個夾層或在軸承座上方增設(shè)一個夾層，通入冷卻水等。

八鋼中厚板加熱爐區(qū)域高溫環(huán)境存在熱輻射、對流、傳導(dǎo)等，同時在傳動中出現(xiàn)頻繁沖擊載荷，而軸承在工作中傳動精度要求較高。這些方法對于中厚板機組加熱爐出爐方向輸送輥道的冷卻效果并不理想?，F(xiàn)場驗證也不能完全達到效果，高溫環(huán)境下滾動軸承故障仍有發(fā)生。故障引發(fā)生產(chǎn)事故和設(shè)備故障，控制和預(yù)防工作比較困難，因生產(chǎn)事故及設(shè)備故障提高了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效益。

3 改進優(yōu)化措施

依據(jù)現(xiàn)場采取的改進措施，對軸承座安裝位置、空間尺寸等設(shè)備參數(shù)進行了分析，中厚板加熱爐區(qū)域滾動軸承的穩(wěn)定運行是在熱輻射、對流、傳導(dǎo)的高溫環(huán)境下，具有頻繁沖擊載荷且傳動精度要求較高的工況。決定對軸承座結(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計。

改進方法：將軸承座本體結(jié)構(gòu)剖分式軸承座改為整體式軸承座，整體式軸承座較剖分式軸承座取消了上下蓋與座的連接螺栓，在軸承座兩側(cè)有足夠壁厚進行充分設(shè)計。可以在軸承座沿圓周方向設(shè)計環(huán)型水槽，長度方向與軸承座內(nèi)孔相適應(yīng)，水槽中心線與軸承座壁后中心線重合，軸承座水槽完成后，在水槽端部安裝與水槽相配的環(huán)形壓板，采用焊接方式連接，確保牢固、無漏水。

另外，這種環(huán)形水套冷卻軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計，增加循環(huán)冷卻，配套安裝進、出冷卻水管路，確保各類滾動軸承在高溫環(huán)境下穩(wěn)定運行，解決軸承因高溫潤滑脂流失產(chǎn)生的問題。

主要改進設(shè)計包括循環(huán)冷卻水路、軸承座、管接頭。

如圖1所示，新型環(huán)形水套冷卻軸承座，主要包括進水管、軸承座(內(nèi)置環(huán)型水套)、出水管。冷卻循環(huán)水從進水管進入軸承座內(nèi)部，沿軸承座內(nèi)部環(huán)型水槽流動一周，從出水管流出，回到冷卻水路中。

圖1 改進后環(huán)型水套軸承座

改進特點:軸承座采用整體式，在軸承座外壁與內(nèi)孔之間設(shè)計一個夾層，在軸承座兩側(cè)設(shè)計安裝進、出水管，冷卻水在夾層里循環(huán)流動，起到充分冷卻軸承的作用。環(huán)形水套冷卻軸承座安裝到現(xiàn)場后，從附近冷卻水系統(tǒng)引出水源，鋪設(shè)冷卻循環(huán)水管，分別接入環(huán)形水套軸承座進、出水管。

通過對軸承座結(jié)構(gòu)的改進，保證軸承的使用壽命，降低了軸承在高溫情況下燒損事故率。結(jié)構(gòu)改進后，滾動軸承可以適用于熱輻射、對流、傳導(dǎo)的高溫環(huán)境下，具有頻繁沖擊載荷、傳動精度要求較高的工況，滾動軸承可以穩(wěn)定運行。

改進后，取消了原隔熱擋板、外置噴淋水路，恢復(fù)了檢修作業(yè)空間，減少了水耗。

4 效果

使用后，成果顯著：(1)安裝水冷軸承座后,現(xiàn)場軸承使用壽命可達到12個月，改造前軸承平均壽命只有三個月，改造后設(shè)備運行平穩(wěn)，滿足現(xiàn)場的使用。2018年較2017年節(jié)約軸承30余套；(2)潤滑周期由三天延長到三個月，降低潤滑脂的耗量，年節(jié)約潤滑脂80000kg；(3)降低設(shè)備故障，提高了作業(yè)率，改進前2017年故障率12次/年，改進后2018年發(fā)生了1次，提高了有效生產(chǎn)時間。

5 結(jié)束語

針對八鋼中厚板加熱爐出爐輥道軸承故障，對軸承座結(jié)構(gòu)進行了改進。將原剖分式軸承座改為整體式軸承座，在整體軸承座內(nèi)設(shè)計環(huán)形冷卻水套形式，最終解決了軸承故障多的問題，使設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定，保證了中厚板的穩(wěn)定運行。

這種改進設(shè)計應(yīng)用于熱軋鋼生產(chǎn)線加熱爐附近或其它高溫輥道輸送區(qū)域，解決了因高溫軸承潤滑脂流失的問題?？晒┩愒O(shè)備參考借鑒。