加热炉出炉辊道轴承座优化改造

刘云

（秦皇岛首秦金属材料有限公司，河北秦皇岛066000）

摘要：辊道在很大程度上影响着轧钢车间的生产率和整个工艺流程的连续性。针对加热炉出炉辊道的高温工作环境和原设计轴承座的冷却能力不足，通过对加热炉出炉辊道靠近炉门（非传动侧）的轴承座进行冷却结构改造，并优化进出水嘴的位置，来增大冷却面积，提高冷却效果，有效减少了辊道轴承因润滑不良而抱死的故障。改造后既降低了备件费用，也减轻了维检人员的劳动强度，还提高了设备工作效率，保证了生产线顺稳。

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关键词 ：出炉辊道；轴承座；冷却效果；润滑；改造

0引言

轧钢车间的辊道是运送轧件必不可少的设备，它贯穿于整个生产作业线，一旦发生故障，将中断整个流水线。辊道在很大程度上影响着轧钢车间的生产率和整个工艺流程的连续性。首秦公司装备两座步进式加热炉，其出炉辊道位于出料侧，因工作环境高温、高湿，润滑条件十分恶劣，故辊道轴承经常损坏抱死，造成停机。另外，其冷却用的进出水嘴布置不合理，导致出钢时金属软管损坏频繁，严重影响了冷却效果。鉴于此，本研究对辊道轴承和进出水嘴进行了改进设计，取得了良好的效果。

1改造前存在的问题及原因分析

（1）首秦公司共装备两座蓄热式步进梁式加热炉，1#炉2006年投入生产，2#炉2008投入生产。每座加热炉炉门附近各有11根辊道，均处于炉门口的高温区，辊身长度2600mm，每根辊道为电机带动万向轴单独传动，采用24034CCW33滚动轴承，轴承润滑为集中智能干油润滑，润滑脂为1#连铸机脂。炉门口辊道轴承所受高温热辐射主要来自炉内向外的辐射热和托出钢料时钢坯向下的辐射热。钢坯最高出炉温度接近1200℃，在出坯过程中高温炉膛对辊道的严重辐射，会导致干油润滑管路内润滑脂炭化，堵塞润滑油道，润滑脂不能连续进入轴承，同时轴承座内润滑脂长期处于高温环境中亦炭化，会造成轴承润滑不良抱死。每次出现出炉辊道抱死故障后，加热炉就无法正常出钢，轧线必须停产抢修。维检人员必须冒着炉门口的高温更换抱死辊道，在高温环境下作业，有很大的人身安全隐患。另外，事故还影响设备的稳定运行，给正常生产带来了严重损失，也提高了备件费用。

（2）原设计出炉辊道为轴承座水冷，在轴承座顶部设置宽100mm、长283mm、厚26mm的存水槽。设有一进一回两个水嘴，通过金属软管与冷却管路连接。该设计冷却面积小，冷却能力严重不足，而且金属软管在出坯过程中易与钢坯发生摩擦导致损坏频繁。轴承通过该水槽带走的热量有限而且还得不到保障，极易导致轴承座过热，润滑脂炭化，轴承抱死。

2改造方案及内容

2.1设计改造非传动侧轴承座冷却结构

由于出炉辊道的非传动侧轴承座处于加热炉炉门附近，工作环境温度非常高，如果不采取有效的降温措施，轴承座内润滑脂会被很快被烤干炭化，堵塞润滑油道，轴承得不到连续润滑，就会因润滑不良很快失效抱死。根据现场实际情况，通过设计改造非传动侧轴承座冷却结构来改善轴承工作环境。

原设计出炉辊道为轴承座水冷，采用净环水冷却，冷却水主管路为?89mm的碳钢管路，支管为?22mm的碳钢管路，pH值为6～9，水温小于35℃，水压0.4MPa。在轴承座顶部设置宽100mm、长283mm、厚26mm的存水槽，设有一进一回两个水嘴，通过金属软管与冷却管路连接。该设计冷却面积小，冷却能力严重不足，在实际应用中起不到良好的轴承冷却效果，无法有效阻隔轴承径向的高温辐射。为此，重新设计改造了非传动侧轴承座冷却结构，取消原设计的冷却水槽，在轴承座内部加工4个?30mm、高357mm的空腔用于通入循环冷却水，在不改变轴承座安装尺寸的前提下大大提高了轴承冷却效果，轴承座内循环冷却水腔沿着轴承的大半圆周分布，从而有效地对轴承的周向位置进行冷却，采用环轴承圆周的水冷轴承座，可以有效阻隔径向的高温热辐射，冷却面积加大，轴承工作环境改善，避免了润滑脂由于高温冷却效果不足而炭化。

对改造前后的轴承座冷却能力进行了相关对比分析，结果如下：

2.2设计优化进出水嘴位置

原设计冷却水嘴在轴承座顶部，该水嘴通过金属软管与冷却水管路相连。在加热炉进行出钢操作时，出钢机进入炉内将需要出的钢坯托起，然后出钢机后退至出炉辊道中部，出钢机下降，钢坯落到出料辊道上进行运输。往往在出钢机托起钢坯后退至出炉辊道中部时，由于钢坯在加热炉内长时间加热后已经出现了弯曲，出炉过程中钢坯会与上部冷却水嘴上连接的金属软管接触摩擦，长时间摩擦会导致金属软管破裂漏水，从而严重影响辊道轴承座的冷却效果，造成润滑脂被烤干炭化，轴承润滑不良抱死。为此，重新进行了设计，将冷却水嘴设置在轴承座下部，这样既方便检修时拆装，又大大减少了金属软管的故障率，有效保障了轴承座冷却效果，避免了润滑脂由于高温冷却效果不足而炭化。

3改造优化后的效果

（1）设备作业率大大提高。在冷却系统正常工作的情况下，改造前平均约一个月发生辊道抱死事故一次，故障处理时间为1～1.5h；改造完毕后，近半年来没有出现一起轴承因为受热缺油导致的辊道抱死故障，每年可减少停机时间18h以上。

（2）优化改造后大大降低了出炉辊道的备件消耗，每年可节省备件费用约15万元。

（3）改造后大大减少了维检人员在高热区处理突发故障的次数，减轻了维检人员的劳动强度，降低了安全事故发生的几率，保障了人身安全。

4结语

针对首秦加热炉出炉辊道故障率较高，无法满足正常生产需求的现象，对现场多种因素进行调查分析，利用2014年4月中修的机会，对两座加热炉炉门附近的辊道非传动侧轴承座进行了批量改造更换，共计22根辊道。改造完毕后效果十分明显，既延长了设备使用寿命，降低了故障发生率，又减轻了维检人员的劳动强度，并在为公司降低备件费用的同时提高了设备作业率，一举多得。

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参考文献］

［1］庞兴华.机械设计［M］.北京：电子工业出版社，2010.

［2］邹家祥.轧钢机械［M］.3版.北京：冶金工业出版社，2000.

［3］严家騄，王永青.工程热力学［M］.4版.北京：高等教育出版社，2006.

收稿日期：2015?07?29

作者简介：刘云（1983—），男，湖北公安人，助理工程师，研究方向：轧钢机械。