有色金属板带轧机轧辊轴承的使用

张体阳

（洛阳有色金属加工设计研究院）

摘　要：本文介绍了有色金属板带轧机轧辊轴承的特点和类型，分析了轧辊轴承的安装要点和失效原因；并提出了延长其使用寿命的措施。

关键词：轧辊轴承；安装;失效；寿命

轧辊轴承是有色金属板带轧机的主要关键件之一，用来支撑转动的轧辊，并保持轧辊在机架中的位置。轧辊轴承在企业生产运行中属于易损易耗件。由于轧辊轴承存在价格高、供货周期长等原因，很多企业都把轧辊轴承的消耗列入生产经营考核指标。所以，正确使用和维护轧辊轴承，提高其可靠性和延长寿命，对于降低能耗、节约成本、提高产能、最大限度的提高企业效益是至关重要的。

1　轧辊轴承的特点和类型

轧辊轴承最突出的特点是单位压力大，单位压力超过一般用途轴承的2~5倍，甚至更高。并且工作速度的变化范围较大，工作环境比较恶劣。轧辊轴承有滑动轴承、滚动轴承和液体摩擦轴承(俗称油膜轴承)三种类型。目前，滑动轴承已趋淘汰，只在老式轧机上仍有使用；液体摩擦轴承具有适合在高速重载条件下使用等特点，在钢铁轧机上应用比较广泛；滚动轴承具有摩擦系数小、精度高、运动安全、维护简单、易于系列化等优点，在有色金属板带轧机中绝大多数使用的是滚动轴承。

有色金属板带轧机轧辊用滚动轴承主要有三种类型：四列短圆柱滚子轴承、四列圆锥滚子轴承和球轴承。

1.1四列短圆柱滚子轴承

有色金属板带轧机轧辊用圆柱滚子轴承为四列短圆柱滚子轴承，这种轴承的摩擦系数小，圆柱高度不大；对于一定的辊颈直径来说,它的外形尺寸小；对于一定的辊身直径来说，它可容纳更大的辊颈直径。这种轴承承载能力高、运转精度高，适于在高速重载条件下工作。但是，这种轴承只能承受径向载荷，不能承受轴心载荷，必须与能够承受轴向载荷的轴承(如深沟球轴承等)配合使用。通常，这种轴承的内圈与轧辊辊颈为过盈配合，外圈与轴承座为过渡配合，磨辊和拆卸时，内圈附在轧辊上不分离，圆柱滚子在外圈上。

1.2四列圆锥滚子轴承

四列圆锥滚子轴承主要适用于承受以径向载为主的径向与轴向联合载荷。四列圆锥滚子轴承为分离型轴承，其内圈组件和外圈可以分别安装，装拆方便。采用四列圆锥滚子轴承作轧辊轴承，结构比较简单，维护方便。但在相同尺寸条件下，承载能力没有圆柱滚子轴承大。

1.3球轴承

在有色金属板带轧机中，当轧辊轴承采用四列短圆柱轴承时，需专门设置受轴向载荷的球轴承。采用的球轴承的主要类型有单列深沟球轴承、单列向心推力球轴承、双列向心推力球轴承、单列成对安装角接触球轴承、单列四点接触球轴承和双列角接触球轴承。

2　轧辊轴承的安装

正确的安装轧辊轴承，对于提高其运转精度和延长使用寿命是非常重要的，很多过早损坏的轴承，并非都是其本身的质量问题，很大程度上是因为安装不当造成的。

2.1安装前的准备

轧辊轴承在安装前应对各相关零部件（包括辊颈、轴承座、止推环等）进行尺寸精度、几何精度、表面粗糙度等检查，这些参数必须符合技术要求，并清除所有相关件内的铁屑和飞边毛刺。轴承和各相关零部件要涂抹润滑油，并保持安装现场环境的卫生和清洁。

2.2安装内圈

四列圆柱滚子轴承的内圈与辊颈是过盈配合，安装之前应先把内圈加热到90～100℃左右。一般用电磁感应加热器加热，也可用油浴加热，保证其受热均匀。严禁用火焰明火加热，加热符合要求后，快速将内圈套入辊颈，在安装过程中，可用铜棒敲打,使内圈与挡环等紧密贴合。

2.3安装外圈(包括轴承组件)

外圈和轴承座一般是过渡配合。装配时将外圈用铜棒轻轻敲入轴承座内，并贴近固定端。在装外圈时注意其端面与保持架滚子组件端面是否有标记，如有标记，装入时必须保持标记一致；如无标记，则应按拆开轴承包装时的初始配置状态顺序装入。

2.4轴承座装入辊颈

轴承座装入辊颈之前，应用工装把轴承座中心和轧辊中心重合，装入时边推边小幅转动轴承座，防止内圈与滚子刮伤。装入后，应左右旋转检查其灵活性，如有卡阻现象，应及时拆下，适当处理后再安装。

3　轧辊轴承的失效

3.1接触疲劳失效

接触疲劳失效是指轴承工作表面因受到交变应力的作用而产生的材料疲劳失效，常见的形式是疲劳剥落。它首先从接触表面以下最大交变切应力处产生，然后扩展到表面形成不同的剥落形状，如点状为点蚀或麻点剥落，剥落成小片状的为浅层剥落，随着剥落面的逐渐扩大深入，形成深层剥落。

3.2磨损失效

磨损失效是指轴承工作表面之间的相对滑动摩擦导致其工作表面金属不断磨损而产生的失效，持续的磨损将引起轴承零件逐渐损坏。磨损失效是轧辊轴承中常见的失效模式之一，通常有磨粒磨损和粘着磨损。磨粒磨损是指轴承工作表面之间挤入外来坚硬粒子或金属表面的磨屑且接触表面相对移动而引起的磨损。粘者磨损是指由于摩擦表面的显微凸起或异物使摩擦面受力不均，在润滑条件恶化时，因局部摩擦生热而造成的摩擦面局部变形和摩擦显微焊合现象，严重时金属表面可能局部熔化。

3.3断裂失效

轧辊轴承断裂失效的主要原因是轴承本身缺陷和过载。当外加载荷超过材料强度极限而造成轴承及其零部件的断裂称为过载断裂，过载的主要原因是突发故障或安装不当。当轴承零件的微裂纹、缩孔、气泡、大块外来杂物、过热组织及局部烧伤等缺陷在冲击过载或剧烈振动时引起的断裂为缺陷断裂。一般来说，轧辊轴承的断裂大多数为过载断裂。

3.4腐蚀失效

有色金属板带轧机的工作环境比较恶劣，实际生产过程中不可避免的要接触到水以及腐蚀性介质，这会引起轴承的生锈和腐蚀，另外轴承在运转过程中还会受到微电流和静电的作用，造成轴承的电流腐蚀。生锈和腐蚀会造成内外圈和滚子表面的坑状绣，随着生锈和腐蚀的逐步扩大，最终引起轴承的失效。除此之外，轧辊轴承在工作中，由于外界和内在因素的影响，使原有的配合间隙改变、精度降低、温升等均可造成轴承的失效。

4　延长轧辊轴承寿命的措施

4.1定期调整轴承受力区域

建立轴承的使用档案，定期对轴承进行清洗、检查，检查内、外圈工作面和滚动体表面的磨损情，每运转600~800小时将轴承外圈旋转120°～180°以调换其受力位置，可延长其使用寿命。

4.2定期调整轴承装配精度

对轧辊轴承寿命影响最大的装配精度就是游隙。游隙的大小直接决定轴承内部的载荷分布状态，特别是轴承内最大滚动体载荷的变化。游隙的过大或过小，会造成轧制时出现窜辊或轴承烧损、抱死现象。轴承的内部游隙因配合、运行温度、承载后的变形等影响经常会发生变化，因此在拆卸轴承座时重新合理的调整游隙，可显著提高其使用寿命。

4.3合理选用润滑方式

轴承润滑的目的是在滚动表面形成油膜，金属表面之间形成弹性流体动力润滑油膜,降低金属表面磨损，提高其使用寿命。根据速度和载荷情况，轧辊轴承可采用稀油润滑、干油润滑、油雾润滑和油气润滑等润滑方式。采用干油润滑时，由于轧制油的冲洗，把干油脂溶入了轧制油里面，污染了轧制油，进而导致带材表面带有油斑，影响产品质量，故已很少使用。另外，由于稀油润滑存在工况条件复杂、油雾润滑存在污染环境等缺点，在现代化有色金属板带轧机轧辊轴承的润滑中广泛采用的是油气润滑。油气润滑具有润滑效能高、利于环保、可使用的油品粘度广、运行和维护成本低、耗油量低、可监控性好等优点，特别适合高速轧机。

4.4合理选择密封方式

只要密封件和密封方式选择得好，其轧辊轴承的消耗一般均较少。反之，轴承的消耗必然很高。在选择合理的密封方式和质量可靠的密封件的同时，国内外板带轧机已有选用密封轴承的发展趋势，即在轴承的两端及内隔离环等处，加以密封件对轴承再一次密封。虽然此密封轴承在使用中占用了一定的设计空间，但由于良好的密封，使得轴承始终处于充分的润滑状态和清洁的工作环境，显著提高了轴承的使用寿命。

5　结束语

轧辊轴承作为有色金属板带轧机的主要关键件之一，它的使用过程中还有未知的环节有待进一步的挖掘和改进。通过合理的设计选用、安装、维护等环节，有效的提高其运行可靠性，显著的提高其使用寿命，不断的提高企业的经营效益，仍是我们孜孜以求的目标。

参考文献

[1]陈彦博，赵红亮，翁康荣。有色金属轧制技术。北京:化学工业出版社，2007：1-1.

[2]陈国庆，冷轧带钢轧辊轴承的使用分析。包钢科技，2005年10月，Vol.31，No.5

来源：《有色金属加工》

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