袁海永，李明，周軍

（寧波寶新不銹鋼有限公司）

摘　要：結(jié)合二十輥SUNDWIG軋機(jī)支承輥軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作條件，論文分析了軸承在使用過程中出現(xiàn)外圈爆裂的機(jī)理及原因，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，并進(jìn)行了實(shí)際使用驗(yàn)證。

1、引言

支承輥軸承作為二十輥軋機(jī)關(guān)鍵輥系組成部分，直接影響軋機(jī)的可靠性、安全性、壽命及軋制帶鋼的質(zhì)量。支承輥軸承本身要求精度非常高，旋轉(zhuǎn)精度需達(dá)到P4級(jí)以上。軸承需要定期維護(hù)，以保證使用質(zhì)量。

寶新公司有兩臺(tái)二十輥SUNDWIG四立柱單機(jī)架可逆式軋機(jī)，Z大軋制力800t，Z高速度800m/min。該型軋機(jī)支承輥軸承共有8根，位置呈六邊形分布，位于6根二中間輥外側(cè)，每根為9段式軸承結(jié)構(gòu)為雙列圓柱滾子軸承，無止推墊片，有分離式擋邊圈。在前期生產(chǎn)過程中，支撐輥易出現(xiàn)外圈爆裂剝落現(xiàn)象，給現(xiàn)場(chǎng)正常生產(chǎn)及質(zhì)量控制造成較大影響。其主要失效表現(xiàn)形式為：外圈軸向出現(xiàn)嚴(yán)重開裂剝落，外圈擋邊開裂剝落等，如圖1、圖2。

2、支承輥軸承外圈爆裂原因分析

2.1、軸承材質(zhì)、硬度檢測(cè)分析

通過對(duì)外圈爆裂軸承和正常軸承硬度進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，如表1、表2；對(duì)材質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比，在微觀組織下，外徑側(cè)、滾道側(cè)的馬氏體組織都呈現(xiàn)良好的組織情況，另外，內(nèi)部因?yàn)槭侨夂衿?，確認(rèn)有托氏體，如圖3、圖4。因此后續(xù)重點(diǎn)對(duì)軸承的受力情況和軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查分析。測(cè)定位置從各零件的側(cè)面測(cè)定（滾子為端面），表面硬度測(cè)定結(jié)果如下。從上兩表數(shù)據(jù)分析，爆裂軸承和正常軸承的區(qū)別在于，內(nèi)圈的表面硬度不同，其它部分，爆裂軸承和正常軸承都具有相同的表面硬度。外圈、內(nèi)圈、擋圈為60HRC左右的表面硬度，滾子為64HRC程度的高硬度。

2.2、受力分析

2.2.1、整根支承輥軸承受力分析

圖5為整根支承輥軸承承受載荷、單個(gè)軸承兩列滾動(dòng)體和內(nèi)外滾道接觸受力大小情況。軋制過程中整根支承輥軸承受撓曲變形影響，中間軸承5受力Z大，考慮到中心位置附件撓度曲率變化較小，可近似的認(rèn)為軸承5受均勻的壓力。但出于兩側(cè)的軸承（特別是3、4、6、7）由于撓度曲率變化較大，受力情況將有所變化。

以軸承6為例，如圖6所示，由于軸承面以及滾動(dòng)體等塑性變形的影響，芯軸的撓度將遠(yuǎn)小于二中間輥，因此，軸承所受壓力F將于芯軸成一定角度。故分解后，軸承將受到一個(gè)平行于芯軸方向的軸向力F1，軸向分力F1依靠軸承滾道側(cè)壁及擋邊抵消。若軋制力過大或者凸度設(shè)計(jì)不合理，將使支承輥軸承撓度增大，從而增大軸向分力F1。一旦分力F1超過軸承設(shè)計(jì)承受能力，將使?jié)L動(dòng)體端面、軸承側(cè)壁及擋圈磨損，如圖2，以至Z后剝落及開裂。同時(shí)，由于撓度的存在，將使兩側(cè)滾動(dòng)體受力不均勻，形成偏載，靠近中心位置側(cè)受力較大，遠(yuǎn)離中心位置側(cè)受力較小，若偏載過大，將導(dǎo)致偏載側(cè)滾道磨損嚴(yán)重，甚至剝落開裂。Z終撕裂外圈，如圖7。

2.2.2、輥系受力分析

如圖8，若軋制線前后高度不一致，將使整個(gè)輥系受力不均，軋制時(shí)將產(chǎn)生軸向分力，作用于支承輥軸承上將導(dǎo)致滾動(dòng)體端面、軸承側(cè)壁及擋圈磨損。軋制過程中一中間輥橫向竄動(dòng)，竄動(dòng)力將通過摩擦力反作用于二中間輥，Z后傳遞到支承輥軸承上。若一中間輥竄動(dòng)力過大，也可能導(dǎo)致軸向力過大。因此，應(yīng)該減小竄動(dòng)過程中的摩擦力?？紤]到壓力的不可控，因此，應(yīng)盡量減小一中間輥和二中間輥的摩擦因子。

2.2.3、軋制力情況分析

表3為軋機(jī)正常軋制階段、異常軋制階段及各支承輥爆裂階段軋制鋼種占比平均數(shù)據(jù)。由表中數(shù)據(jù)可以看出：（1）正常階段與異常階段軋制各鋼種比例未發(fā)生較大變化；（2）支承輥軸承爆裂多發(fā)生于軋制200/300系鋼種階段，即軋制力較大階段。

2.3、軸承結(jié)構(gòu)分析

目前國內(nèi)不銹鋼冷軋廠同類型二十輥SUNDWIG軋機(jī)使用NSK等進(jìn)口軸承軋制過程中也存在軸承外圈爆裂問題，而且軋制工況比寶新好，如軋制力比寶新小。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工況，該軸承實(shí)際已經(jīng)無法承受寶新公司S