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1 前 言
济南钢铁股份有限公司中板厂（简称济钢中板厂）四辊精轧机支承辊轴承采用四列短圆柱滚子轴承和双列圆锥滚子轴承，圆柱滚子轴承型号6727/950Y，外形尺寸为Ф1300mm×Ф950mm×850mm。轴承内套热装于轧辊轴颈上，轧制时产生的径向力主要由短圆柱滚子轴承承受。轴承采用脂润滑，装配时人工加入润滑脂，使用一周左右，再用润滑油泵补充新脂。随着产量不断提高，支承辊轴承在使用、装配、维护上暴露出许多问题，主要表现为：轴承的保持架经常出现开焊断裂，造成滚珠散落无法装配；长期受重载冲击，轴承座内孔发生椭圆变形，轴承滚珠受力不均匀；轴承密封效果不好，润滑脂泄漏严重，需经常补充润滑脂，轧辊冷却水易进入轴承内，滚道及滚珠接触面不易形成润滑油膜，经常处于干摩擦状态，轴承损坏较为频繁。平均年损坏轴承7套，每套价值24万元。为了减少轴承消耗，降低生产成本，针对支承辊轴承存在的问题，从工艺和设备方面进行了改进。
2 提高轴承寿命的措施
2.1 改进轴承结构
针对支承辊轴承支柱早期开焊断裂的损坏现象，济钢中板厂与轴承生产厂家合作，改进了支柱材料，提高了支柱与保持架挡圈的焊接强度。同时加大滚子直径，以满足承受径向负荷和一定的轴向负荷的实际工况。适当减小了保持架两侧挡板的厚度，从而减轻了保持架重量，减小了频繁正反转对销轴的惯性冲击力。
2.2 轴承密封的改进
支承辊轴承采用图1所示的密封结构，热装于辊颈上的肩环与静止的轴承座端盖形成了迷宫密封。靠近轴承处有2道唇形密封，利用迷宫密封产生节流效应，达到限制泄漏的目的。迷宫密封的特点是：间隙越小，密封效果越好。但由于支承辊尺寸大，迷宫密封中运动件和静止件间隙达2～5mm，在轧辊冷却水流量较大的情况下，冷却水很容易越过迷宫密封。唇形密封安装过程中箍紧弹簧掉落，橡胶老化，轴承间隙过大超出了密封件的弹性补偿范围等原因导致密封失效，水就容易通过第2道密封进入轴承内，润滑脂也容易泄漏。
济南钢铁股份有限公司中板厂（简称济钢中板厂）四辊精轧机支承辊轴承采用四列短圆柱滚子轴承和双列圆锥滚子轴承，圆柱滚子轴承型号6727/950Y，外形尺寸为Ф1300mm×Ф950mm×850mm。轴承内套热装于轧辊轴颈上，轧制时产生的径向力主要由短圆柱滚子轴承承受。轴承采用脂润滑，装配时人工加入润滑脂，使用一周左右，再用润滑油泵补充新脂。随着产量不断提高，支承辊轴承在使用、装配、维护上暴露出许多问题，主要表现为：轴承的保持架经常出现开焊断裂，造成滚珠散落无法装配；长期受重载冲击，轴承座内孔发生椭圆变形，轴承滚珠受力不均匀；轴承密封效果不好，润滑脂泄漏严重，需经常补充润滑脂，轧辊冷却水易进入轴承内，滚道及滚珠接触面不易形成润滑油膜，经常处于干摩擦状态，轴承损坏较为频繁。平均年损坏轴承7套，每套价值24万元。为了减少轴承消耗，降低生产成本，针对支承辊轴承存在的问题，从工艺和设备方面进行了改进。
2 提高轴承寿命的措施
2.1 改进轴承结构
针对支承辊轴承支柱早期开焊断裂的损坏现象，济钢中板厂与轴承生产厂家合作，改进了支柱材料，提高了支柱与保持架挡圈的焊接强度。同时加大滚子直径，以满足承受径向负荷和一定的轴向负荷的实际工况。适当减小了保持架两侧挡板的厚度，从而减轻了保持架重量，减小了频繁正反转对销轴的惯性冲击力。
2.2 轴承密封的改进
支承辊轴承采用图1所示的密封结构，热装于辊颈上的肩环与静止的轴承座端盖形成了迷宫密封。靠近轴承处有2道唇形密封，利用迷宫密封产生节流效应，达到限制泄漏的目的。迷宫密封的特点是：间隙越小，密封效果越好。但由于支承辊尺寸大，迷宫密封中运动件和静止件间隙达2～5mm，在轧辊冷却水流量较大的情况下，冷却水很容易越过迷宫密封。唇形密封安装过程中箍紧弹簧掉落，橡胶老化，轴承间隙过大超出了密封件的弹性补偿范围等原因导致密封失效，水就容易通过第2道密封进入轴承内，润滑脂也容易泄漏。
改进后的密封结构如图2所示，将钢板弯成半圆弧形，焊接在轴承端盖部位，钢板与轧辊轴向距离为5mm,可以减少冷却水的进入量。在肩环处焊接挡水环,挡水环可以把渗漏的少量氧化铁皮及水甩出，进入迷宫密封的只是极少量的水。在两唇形密封间安装石墨盘根，对油脂及水起阻挡作用。
2.3 轴承的修复与装配
2.3.1 轴承的修复
轴承外圈与轴承座孔采用的是较松的配合，理论上，轧辊转动时，套圈能产生微小的周向位移，使外圈各部分能缓慢的轮换进入承载区，但实际上，由于轧制压力大，轴承座存在椭圆，因此，外圈几乎不存在周向位移。由于轴承存在径向间隙，下半周范围内的滚珠与内、外圈滚道产生弹性变形，而上半周范围内，滚珠与内外圈滚道出现间隙，载荷主要分布在下半周。在频繁轧制力作用下，外圈易发生疲劳破坏，如有水及杂物进入，润滑油膜不易形成，极易产生剥落。如处理不及时，会造成滚珠及保持架的损坏。为此，根据轴承使用周期，测量滚珠外径尺寸判断磨损情况，分别进行修复。
滚珠磨损严重的，将轴承外套整形消除椭圆度，修磨外套内表面，磨削量一般不超过1mm，由于渗碳层为5～6mm，所以表面硬度不会降低，配对滚珠直径相应增大，达到与轧辊内套配合时保持径向游隙不变。外套剥落严重的，对剥落面清洗干净，用冷焊工艺将剥落面补齐，再进行整形及修磨，根据修磨直径确定滚珠直径大小。修复时作好载荷区的标记，修复后，装配时转换一定角度放置，使原载荷区变为非载荷区。
针对轴承使用过程中出现的保持架散落现象，修复时增大了滚珠柱销与保持架的焊接量。配制滚珠时，滚珠两端磨削成圆锥形，磨削量0.05mm，长度20mm,减少滚珠边缘的应力集中，防止滚珠及滚道边缘的损坏。
2.3.2 轴承座的修复
在轧制力作用下，轴承座发生塑性变形，轴承座孔产生椭圆。对椭圆超过0.5mm的轴承座孔，经焊补修复后，选择定位基准重新加工内孔，确保轴承座内孔尺寸符合图纸要求。
2.3.3 装配方法的改进
在拆卸检修及二次装辊过程中，重新装配时，将轴承外套转动90°或120°使用，使载荷区转为非载荷区，同时彻底清理原有的失效油脂，去除铁屑和杂质，以避免对滚珠造成损害。
2.4 润滑脂的使用
支承辊的润滑应选用粘附性强、抗水性好的极压润滑脂，即使在有水的情况下，也不会影响机械安定性，不易软化，仍能在金属表面形成润滑油膜。
装配轧辊时，轴承内添加的是复合锂基脂，使用初期粘附性较好，但随使用周期的延长，粘附性减弱。补充新脂时，为了提高泵的输送性，采用了00#减速机脂与轧辊轴承脂混合的方法。使用表明，混和使用效果不明显，添加后易流失。所以冬季改用1#极压锂基脂，夏季用2#极压锂基润滑脂，油脂价格与00#减速机脂接近。经使用表明，流失量减少，润滑脂消耗量减少，但在有水混入的情况下，因发生乳化，使粘附性减弱。因此，准备添加抗水性好的铝基脂进行实验。
2.5 换辊周期的改变
对换下来的上下支承辊轴承进行比较，发现上支承辊轴承润滑状况较好，而下支承辊由于进水较多，润滑不良，轴承损坏也主要发生在下支承辊。因此，改变了同时更换上下支承辊的做法，将下支承辊的换辊周期由1个月提前至3周，而上支承辊换辊周期仍为1个月，便于检修时的安排和对下支承辊轴承的检查，发现问题及时进行处理。
3 改进效果
采取上述改进措施后，四辊轴承的使用状况明显改善：
（1）轴承的使用寿命由原来的3～4个月提高了近1倍，缓解了生产压力，降低了轴承消耗费用；
（2）修复后轴承的精度不受影响，没有出现因轴承质量问题影响生产的情况，而修复费用不到新轴承的一半，从而降低了生产成本；
（3）改变润滑脂品种和注油方式，由原来的每天补充新脂，降低到每隔3天补充一次新脂，油脂消耗量由每月1.5t降至1t，材料费用明显减少。［来源：《山东冶金》；作者：刘健，刘易，葛勇，刁红敏，王善田］
2.3 轴承的修复与装配
2.3.1 轴承的修复
轴承外圈与轴承座孔采用的是较松的配合，理论上，轧辊转动时，套圈能产生微小的周向位移，使外圈各部分能缓慢的轮换进入承载区，但实际上，由于轧制压力大，轴承座存在椭圆，因此，外圈几乎不存在周向位移。由于轴承存在径向间隙，下半周范围内的滚珠与内、外圈滚道产生弹性变形，而上半周范围内，滚珠与内外圈滚道出现间隙，载荷主要分布在下半周。在频繁轧制力作用下，外圈易发生疲劳破坏，如有水及杂物进入，润滑油膜不易形成，极易产生剥落。如处理不及时，会造成滚珠及保持架的损坏。为此，根据轴承使用周期，测量滚珠外径尺寸判断磨损情况，分别进行修复。
滚珠磨损严重的，将轴承外套整形消除椭圆度，修磨外套内表面，磨削量一般不超过1mm，由于渗碳层为5～6mm，所以表面硬度不会降低，配对滚珠直径相应增大，达到与轧辊内套配合时保持径向游隙不变。外套剥落严重的，对剥落面清洗干净，用冷焊工艺将剥落面补齐，再进行整形及修磨，根据修磨直径确定滚珠直径大小。修复时作好载荷区的标记，修复后，装配时转换一定角度放置，使原载荷区变为非载荷区。
针对轴承使用过程中出现的保持架散落现象，修复时增大了滚珠柱销与保持架的焊接量。配制滚珠时，滚珠两端磨削成圆锥形，磨削量0.05mm，长度20mm,减少滚珠边缘的应力集中，防止滚珠及滚道边缘的损坏。
2.3.2 轴承座的修复
在轧制力作用下，轴承座发生塑性变形，轴承座孔产生椭圆。对椭圆超过0.5mm的轴承座孔，经焊补修复后，选择定位基准重新加工内孔，确保轴承座内孔尺寸符合图纸要求。
2.3.3 装配方法的改进
在拆卸检修及二次装辊过程中，重新装配时，将轴承外套转动90°或120°使用，使载荷区转为非载荷区，同时彻底清理原有的失效油脂，去除铁屑和杂质，以避免对滚珠造成损害。
2.4 润滑脂的使用
支承辊的润滑应选用粘附性强、抗水性好的极压润滑脂，即使在有水的情况下，也不会影响机械安定性，不易软化，仍能在金属表面形成润滑油膜。
装配轧辊时，轴承内添加的是复合锂基脂，使用初期粘附性较好，但随使用周期的延长，粘附性减弱。补充新脂时，为了提高泵的输送性，采用了00#减速机脂与轧辊轴承脂混合的方法。使用表明，混和使用效果不明显，添加后易流失。所以冬季改用1#极压锂基脂，夏季用2#极压锂基润滑脂，油脂价格与00#减速机脂接近。经使用表明，流失量减少，润滑脂消耗量减少，但在有水混入的情况下，因发生乳化，使粘附性减弱。因此，准备添加抗水性好的铝基脂进行实验。
2.5 换辊周期的改变
对换下来的上下支承辊轴承进行比较，发现上支承辊轴承润滑状况较好，而下支承辊由于进水较多，润滑不良，轴承损坏也主要发生在下支承辊。因此，改变了同时更换上下支承辊的做法，将下支承辊的换辊周期由1个月提前至3周，而上支承辊换辊周期仍为1个月，便于检修时的安排和对下支承辊轴承的检查，发现问题及时进行处理。
3 改进效果
采取上述改进措施后，四辊轴承的使用状况明显改善：
（1）轴承的使用寿命由原来的3～4个月提高了近1倍，缓解了生产压力，降低了轴承消耗费用；
（2）修复后轴承的精度不受影响，没有出现因轴承质量问题影响生产的情况，而修复费用不到新轴承的一半，从而降低了生产成本；
（3）改变润滑脂品种和注油方式，由原来的每天补充新脂，降低到每隔3天补充一次新脂，油脂消耗量由每月1.5t降至1t，材料费用明显减少。［来源：《山东冶金》；作者：刘健，刘易，葛勇，刁红敏，王善田］
