陈峰

（河钢邯钢线棒材厂）

摘　要：短应力线轧机是具备高强钢性、拆卸方便且操作简单等特点的轧机，因其投资小、重量轻、结构紧凑且操作灵活等特点，成为小型型材轧钢和棒材机组生产线的主流机型，备受各轧钢厂家青睐。而在短应力线轧机不断革新的背景下，其轴承装配质量已成轧钢生产稳定性的主要影响因素，因此有必要高度重视轴承装配相关事宜。文章在阐述短应力线轧机特点及轴承结构的基础上，介绍了短应力线轧机轴承装配，并分析了短应力轧机轴承事故原因及处理，以供参考与借鉴。 

关键词：短应力线轧机；轴承；装配；事故应对

短应力线轧机重量轻、整体刚度高、弹性变形小、成材率高、安装调整及操作维护简单便捷，故而备受轧钢厂家青睐，逐步占据市场中更高的份额。高速重载恶劣工况中，轧机轴承失效事故发生率不断上升，轧机在线运行中轴承状态大幅降低，使用寿命也会缩短。高速线棒材组轧机轴承中，在确保装配质量达标的前提下，采取在线监测及故障诊断等措施，当轴承部位有异常出现后，能够第一时间发现并进行轴承更换，即可减少轴承事故引起的损失。文章通过研究短应力线轧机轴承装配及事故应对，能提升短应力线轧机应用价值，助力轧钢厂生产稳定性及产量的提升。

1、短应力线轧机特点及轴承结构

短应力线轧机特点包含：①轧机底座由在线固定与随轧机吊运移动的两部分组成，彼此间的配合建立在滑板的基础上，液压锁紧与横移换槽具备更高的准确性及效率；②液压压下，能够更精确、高效地控制料型，并大幅降低劳动强度^［1］；③轧机在线运行中，通过弹性组拟题平衡装置的应用，可提供料型稳定性方面的保障，在轧机弹跳问题方面也能产生良好的控制作用。

短应力线轧机轴承是以内圈与外圈、滚动体和保持架组成的滚动轴承，其中内外圈间有诸多滚动体的配置，在保持架的作用下使彼此间维持适宜的距离，内圈安装部位以轧辊辊颈为主，转动一致于轧辊。轴承常见结构见图1。

轴承载荷承载体是套圈（即内、外圈）与滚动体间的接触面，亦有“滚道面”的别称。从形状方面来看，滚动体包含球与滚子两种，其中滚子形状诸多，如球面滚子、圆锥滚子、滚针等。保持架的应用，能保证轴承圆周 方向上精准分布滚动体，避免安装中出现散落的情况。处于工作状态的保持架，从理论层面而言不会承受载荷外力。 

2、短应力线轧机轴承装配

2.1 轧机轴承尺寸配合

表1和表2是在参考热轧轧机工作特点的基础上轧机轴承座腔体、轧辊辊颈与轴承的配合尺寸数据情况。

2.2 轴承游隙

轴承运行中结构形式、润滑方式、转速、配合面粗糙度、承载负荷、轴承装配过盈配合量等，主要取决于其自身径向游隙大小。所以，需要从实际工况条件出发，综合各类因素精准选择，突出合理性。

2.3 轴承安装

①安装轴承时，提前测量包含轴承腔体尺寸精度在内的各项关键尺寸，轴承座内孔倒角毛刺需清理干净，若有必要还需对接触面粗糙度检查^［2］；②安装轴承外圈时，条件允许的情况下可通过压力机的应用缓慢 向轴承座压入，若不具备条件可选择铜锤轻击圆周安装，完成安装后不得使用铁锤等大力敲击；③安装内圈时，通常是通过电磁感应加热或油加热后（加热温度多以90~100℃为主，最高为120℃），迅速装至轴径上，消除内圈回缩不彻底情况的可能性。电磁感应加热中，为避免杂质被磁性吸附进入轴承，需在加热设备上进行消磁装置的配置；④安装预加热轴承内套时，轴承的组合配装应在温度降为室温时进行，以免轴承游隙偏小，轴承因强力装配出现损伤。

3、短应力线轧机轴承事故及处理 

3.1 四列圆柱滚子轴承

通过四列圆柱滚子轴承极限转速、径向承载负荷性能相当可观，但面对轴向力却无法承受。此类型轴承主要包含FC、FCD和FCDP三种型号的结构形式。应用于生产实践中时，应以轧机结构形式为根据，在考虑轧制料型受力等多方面因素的基础上，对轧制力分布更科学、合理的轴承结构形式展开分析^［3］。同时，应对拆卸是否方便、更换使用中检查确认是否便利等予以关注。表3为四列圆柱滚子轴承常见结构。

轧机操作则是承受轴向推力的双列角接触球轴承，能够承受不超过一定限额的小负荷径向力，用于轧辊轴向位移的限制，避免生产中有轴向窜动情况出现从而导致轧件异常变形。

3.2 双列角接触球轴承

双列角接触球轴承是轧机中承担轴向推力的主体，承担的径向力限额一定，轧机轴向调整中通过对轧辊轴向位移进行固定，避免发生“窜动”的情况。该轴承安装便利，无需调整轴向游隙。以现场安装需要为根据，该轴承形式包含两种，即双半内圈和 双半外圈。

3.3 轧机轴承失效形式与改进

调整轧机工况条件后，轴承在运行过程中滚动体与套圈接触面有交变载荷（不断作用）产生，不同轧件 轧制时难免出现不一致的变形抗力，且会带给轧机轴承不同的受力，从而频频引发轴承异常受力情况，轴承也因此失效。具体失效形式、原因及应对措施为：

①内圈纵裂。可能是装配过盈量不适宜，特别是截面厚度不超过12mm的内圈，过大的过盈会引起内圈轴向开裂；润滑不佳引起缺油从而烧坏；材料有内应力存在。处理时，通过精准控制过盈配合，确保轧辊辊颈直径精度与粗糙度事宜；妥善处理润滑工作，加大材料及热处理质量控制力度；

②外圈碎裂。可能是轴承座未能高度匹配轴承外径；轧制力过大；轴承面临的冲击荷载不正常；密封受损造成润滑去进入异物^［4］。处理时，检查轴承腔体磨损情况及尺寸，必要时更换轴承座；合理控制压下量，降 低轧制力，提高轧制力均衡性；单道受力时，规范轧制工艺标准，降低轧辊压力；检查油品纯洁度与密封完整性；

③滚动体碎裂。可能是表面疲劳、剥落；材料质量不达标或热处理不到位；超负荷轧制力存在较大冲击。处理时，可定期检查更换；严格把控材料与热处理质量；核定轧制负荷选择轴承，赋予轧辊更高的刚性。 

3.4 保持架断齿原因及处理

四列圆柱滚子轴承中，保持架作用主要体现在等分滚动体，引导内圈及外圈滚道上的滚动体维持正常运转。保持架不承载轧制时引起径向、轴向载荷，属于被动运转零件，凭借运转的滚动体被动运行。但由于保持架断裂引起现场轴承烧损的情况较多，其原因包含：长时间超寿命使用，进一步扩大滚动体直径与保持架兜孔间的间隙，而扩大的间隙会使高速运转中的轴承出现超范围倾斜，运转的滚动体在倾斜后，经过轴承承载区时与外圈挡边间会出现有害摩擦，且引起异常的力矩与震动载荷并向保持架传递，保持架此时会出现变形或断齿等故障；外界异物侵入，特别是对应第一列滚动体的保持架（靠辊身侧）外界杂质侵入最先。如果侵入了硬质颗粒物，滚动体与保持架间会出现异常磨损、受力，甚至引起滚动体旋转受阻的情况，导致纯滑动摩擦，从而造成断齿及轴承抱死事故；保持架铆钉脱落；滚道局部卡阻引起保持架断裂；保持架由于滚动体破裂挤压而卡死或断裂；保持架变形，冲击力大。处理时，需检查兜孔与滚动体的间隙，轴承使用时间较长需及时更换；优化滚动体与保持架配合，确保保持架与滚动体的强度；增加滚动体凸度值，避免滚动体与外圈承载区边缘集中应力；检查密封圈唇口是否出现硬化破损，严密处理轴承腔体密封，避免轴承内部侵入外界异物杂质；保证轴承安装正确，重视铆钉质量的改进；严 格落实日常在线点检作业，当有隐患出现时迅速停车下线处理；使轧件带给轴承的冲击降低，均衡轧制力。 

3.5 烧轴承事故原因及处理

外螺纹套彼此间出现过紧的螺纹连接，或装配中彼此间的间隙与要求的装配尺寸不符合，调整轴向时消除该间隙后，会造成止推轴承轴向间隙消失，出现超出一定范围的预紧力时，轴承外圈轴向移动引起游隙、 间隙彻底消除，滚道中的止推轴承棍子可能出现轻微位移。该状态下，轴向力较大且均衡性不足，轧辊会出现高速运转，快速升温，受热后的轴承会引起机体膨胀变形的情况，挤压滚子，同时消除其与轴承外圈间的润滑油，此时会有干摩擦的情况出现，进一步升高温度，止推轴承也因此出现烧损失效的事故。同时，轴向游隙没有异常情况出现时，可能是润滑不足引起的事故，或中间管线分配器或油路故障引起，或设备本身油路不通畅引起。

在处理此类事故时，可拆除操作侧相关零件并重新装配，结合扭力矩扳手对外螺纹套彼此间连接的螺钉紧固，确保存在于止推轴承间的轴向游隙适当。控制间隙间预留适当的装配尺寸，调整上辊系轴向时可保证有尺寸余量存在于两个方向。上述问题处理后，用润滑脂均匀涂抹，并安装轧机至生产线上，持续一段时间使用后如果依旧出现升温迅速且烧损的情况，可断开分配器至油点管路，对分配器出口供油正常与否进行检查^［5］。

设备本身油路检查中，如果外螺纹套外侧有润滑脂，止推轴承与内侧配合面欠缺润滑脂，此时需对各零部件仔细检查，如果是外螺纹套润滑油孔处于内侧引起的，因此类构件加工难度较高，厂商通常是从外部齿面钻通至内部，难免会出现润滑脂溢出的情况，进入止推轴承内的油量大幅缩减，引起工作中无润滑的情况从而导致轴承烧损。当该问题发生并发现后，应当立即在 钻通孔口点攻丝，并结合紧定螺钉封堵。 

3.6止推轴承失效原因及处理

①日常维护工作开展中，需要针对润滑油（脂）定期检查，观察每个润滑点是否注入润滑油（脂）。同时，检查润滑油（脂）有无变质现象产生，若有则需及时进行更换。或从更改润滑方式入手，同样能为轴承提供良好的使用工况条件。

②装配轧机时，参考装配尺寸组装轧机部件，突出合理性、规范性，确保各轴承径向或轴向游隙适当。

③定期拆卸轴承相关部件进行铁屑及杂质的清理，避 免轴承内进入杂质。

④定期进行密封圈的更换，避免轴承内进入冷却水导致润滑脂出现变质乳化的情况。

⑤立足于设计角度，对轴承受力工况展开综合考虑，调整轴承座结构或对整个装配形式，保证轴承受力不超出限定范围，以此促进轴承使用寿命的延长。

轴承失效形式不仅包含上述几种，同时也涉及装配不当引起轴承卡死、疲劳点蚀、内圈涨破和外圈挤裂、润滑不良等。除疲劳点蚀外，通过装配操作中的控制能够消除其余失效形式。轴承装配是一项精密度极高的作业工序，在保证安装尺寸精度的同时也要精细化装配，使轴承能够保持更长的使用时间，降低或规避轴承发生事故的可能性。

4、结语

综上所述，轧钢技术发展迅猛，国内高速线棒材及优棒线材机组无需过多投资，且具备见效快等诸多优势，呈现出日益增多的投产机组发展趋势。短应力线轧机面临着更强刚性、更高速度等的自动化与专业化发展趋势要求，亟需做好短应力线轧机轴承结构的改进。通过优化控制短应力线轧机轴承，提高轴承质量，减少轴承事故发生概率，能确保短应力线轧机运行稳定性，进一步提高其应用价值。

参考文献：

［1］赵启会.短应力轧机轴承座加工工艺改进［J］.内燃机与配件，2018，（8）

［2］王红军，侯强，郗雄涛.线棒短应力线轧机轴承油气润滑探讨［J］.现代制造技术与装备，2020，（4）

［3］徐增庆，韩海生.型钢短应力轧机性能提升优化分析［J］.机电信息，2022，（16）

［4］卢永清，陈文勇，范海彬.短应力轧机故障原因分析及再制造技术的应用［J］.北方钒钛，2018，（4）

［5］王银兵.短应力轧机装配精度及维修探析［J］.中国机械， 2021，（13）

来源：《冶金与材料》

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