高速線材頂交45°精軋機進水危害性原因分析及改進措施

楊誠潛

（首鋼長治鋼鐵有限公司軋鋼廠，山西 長治 046031）

0 引言

首鋼長鋼軋鋼廠雙高線于2013 年2 月28 日投產，設計速度為115 m/s，設計生產能力為110 萬t/a（2×55 萬t/a），由北京首鋼國際工程技術有限公司設計，高速區設備由哈飛工業有限責任公司制造，產品規格為Φ5.5～Φ16 mm。自投產以來，多次出現濁環冷卻水滲入精軋機，使潤滑油NAS 等級下降、水份超標并引起其他次生設備事故。

1 頂交45°精軋機進水危害性分析

1）潤滑油的主要作用是承載、冷卻、清洗和防銹。如大量進水會導致潤滑油含水量增大，當含水量增大到一定程度時會破壞承載位置油膜的形成，使潤滑油失去承載的性能；根據實踐證明，若含水量（質量分數，下同）≥0.5%時，輥軸軸承位與滑動軸承表面之間將無法形成潤滑油膜，出現軸承燒毀、抱死現象[1-2]。

2）潤滑油含水量過大時，系統還在不斷循環攪動，此時將形成乳白色油水混合液，降低潤滑油冷卻能力。

3）濁環水中的大量氧化鐵皮粉末會污染潤滑油，使潤滑油的清潔度不能起到清洗的作用；根據實踐證明，若含水量≥0.1%，油品中的氧化鐵粉末會對軸承、齒輪嚙合表面造成研磨，導致機械磨損加劇[3]。

4）精軋機設備工作時潤滑油溫度40 ℃±2 ℃，其中的水蒸發形成水汽到設備的角落又凝結成水滴，此時很容易對設備造成銹蝕；在長期高溫、含水量過大的情況下會導致潤滑油性能的改變，嚴重時甚至出現物理、化學指標的改變，進而導致潤滑油失效，即潤滑油乳化[4]。

2 頂交45°精軋機錐、輥箱進水原因分析

2.1 雙唇型密封或“O”形密封失效原因

精軋機Φ230、Φ170 輥箱進水原因主要表現為雙唇型密封或“O”形密封失效，密封結構見圖1 所示。

圖1 密封結構簡圖

“O”形密封的主要作用是阻止潤滑油自內滑環的內孔與軋輥軸的配合間隙滲出，阻止水自外滑環的內孔與軋輥軸的配合間隙滲入。

雙唇型密封固定在密封板上，位于外滑環和內滑環間，其內、外唇與內、外滑環滑移面接觸，兩滑移面間距小于雙唇之間距離，使雙唇在工作時有一定的預緊壓力，保持唇面與滑移面貼和，可以起到密封濁環水和潤滑油的作用。

2.2 “O”形密封進水

輥箱面板與密封板在調整輥縫時相對轉動，如果“O”形密封尺寸超標或異常也會進水；精軋機堆鋼會導致密封板變形，造成雙唇密封及“O”形密封圈失效，進而導致密封板與輥箱面板、雙唇密封圈與滑環間進水；在安裝時，如錐箱與輥箱結合面密封膠涂抹不均或連接螺栓孔及定位銷孔密封膠涂抹不均或漏涂，也會導致進水故障的出現。

2.3 雙唇型密封進水

2.3.1 雙唇密封防水側的壓縮量過小

雙唇密封之所以可以封住冷卻水不進入輥箱，主要原因就是其雙唇表面相對于滑環表面有一定的壓縮量。但在使用過程中發現，如果雙唇密封或滑環的尺寸控制不到位，會造成防水側唇邊壓縮量過小，導致出現進水現象。

2.3.2 雙唇型密封裝配不到位

雙唇密封一般靠人工手動裝配，但在裝配過程中由于安裝方法不當，經常會出現密封圈的內支撐圈變形，造成密封失效進而導致進水事故。

2.3.3 雙唇型密封圈質量不合格

因材質或外形尺寸問題，使用一段時間后雙唇接觸面有掉塊、卷邊、撕裂等現象，導致密封失效進水。

2.3.4 密封板內孔與端面垂直度誤差大

密封板內孔與端面垂直度誤差超標導致密封的雙唇在外、內滑環滑移面上壓縮不均，在高速旋轉過程中，唇形密封失效無法封住濁環冷卻水。

2.3.5 外、內滑環滑移面磨損

檢修過程中，部分滑環使用不到一個月就會出現表面磨損嚴重的現象，進而導致其滑移面與密封唇面結合不嚴，出現進水現象。

3 頂交45°精軋機錐、輥箱進水的改進措施

3.1 “O”形密封進水的改進措施

3.1.1 輥箱面板與密封板間改進措施

“O”形密封是確保面板與密封板不進水的基本條件，根據理論測算和實踐經驗，采取比配合尺寸大0.50～0.80 mm 擠壓余量可使設備達到最佳運行工況。另須定期檢查“O”形密封圈磨損情況，發生精軋機組堆鋼事故后要對密封板、雙唇型密封及“O”形密封進行仔細檢查，發現隱患及時解決處理。

3.1.2 錐、輥箱配合面進水改進措施

裝配作業時在輥箱和錐箱配合面均勻涂抹“樂泰515”平面厭氧密封膠，輥箱與錐箱配合面示意圖如圖2 所示；面板與箱體緊固螺栓孔、銷孔在裝配時均勻涂“樂泰515”螺紋密封膠。以上兩個措施必須加強對裝配人員的培訓，提高裝配水平和精益意識，方可杜絕此類故障的發生。

圖2 輥箱與錐箱配合面示意圖

3.2 雙唇型密封改進措施

3.2.1 雙唇型密封外滑環側壓縮量小的改進措施

參照170 輥箱裝配尺寸，提出改進措施。如圖3所示，雙唇型密封的防水側為外滑環側，防止濁環冷卻水進入輥箱；防油側為內滑環側，防止箱體內的潤滑油溢出。170 輥箱裝配圖要求密封板端面到輥軸軸肩高度a=15.68 mm、滑移面到內滑環止口端面高度d2=7.24 mm、內滑環高度h2=11.5 mm、滑移面到外滑環端面高度d1=7.24 mm、外滑環高度h1=11.5 mm、雙唇型密封唇邊高度為16.6 mm、密封板厚度為8 mm。雙唇經內、外滑環壓縮a1=3.06 mm、a2=3.42 mm，自由狀態兩值均為4.3 mm，此時防水側壓縮量為1.3 mm（4.3～3.0），防油側壓縮量為0.88 mm（4.3～3.42）?？紤]提高防水側密封壓縮比例，將滑移面到外滑環端面高度d1改為7.04 mm，將防水側壓縮量提高到1.44 mm。針對230 輥箱雙唇密封的防水壓縮量由1.15 mm 提高到1.35 mm，通過提高防水側的壓縮比例，解決雙唇型密封防水側壓進水問題。

圖3 輥箱密封各部尺寸示意圖

3.2.2 雙唇型密封裝配不到位的改進措施

將雙唇型密封安裝到密板內孔，密封板須完全安裝到雙唇型密封圈的V 型槽，達到支撐作用；裝配雙唇型密封時必須使用專用工裝，禁止用手直接安裝，避免受力不均使固定環變形，無法有效固定雙唇。常規雙唇型密封做到以上兩點，可達到設計密封效果。

3.2.3 雙唇型密封質量的改進措施

如圖4 所示，170 輥箱雙唇型密封的唇間距d 為16.6 mm，尺寸合格后可上線安裝，材質采用新型氫化丁腈復合材料，提高其耐磨性及高溫塑性；將雙唇型密封安裝在密封板位置，測量其雙唇間距是否變化，如果有則說明與其配套的零件尺寸有異?；蛎芊庾陨泶嬖谫|量問題；輥箱裝配合格經試車后下線拆解，檢查雙唇是否可恢復到原始尺寸，驗證是否能滿足工況要求。通過內部管控嚴把質量關，解決因雙唇型密封質量導致的進水問題。

圖4 雙唇型密封結構

3.2.4 密封板內圓與其止口端面垂直度誤差過大的改進措施

通過理論測算和實踐探索發現，上偏心套內孔與其端面垂直度誤差≤0.1 mm，雙唇型密封可達到合理使用壽命。另外，密封板高度的修磨必須在MY1224平面磨床上進行平面磨削，測量時要多點分散檢測（沿薄壁側對角檢測4 點），誤差最大范圍不超過0.1 mm，保證密封板中心與端面的垂直度、高度，以此保證偏心套和密封板的裝配質量。

3.2.5 外、內滑環滑移面磨損改進措施

通過更改滑移面鍍層材質，取消表面氮化工藝，改基材表面熱鍍陶瓷工藝，減少氮化產生的變形，提高產品表面的粗糙度和耐磨性能，延長滑環和密封的使用壽命。

4 結語

通過實踐分析，提出了頂交45°精軋機錐、輥箱進水原因及改進措施，此外鼓形齒聯軸器密封蓋失效、稀油潤滑站板式換熱器泄漏也可能導致進水故障。在生產實踐中，雙唇型密封、“O”形密封失效進水依然是導致故障的主要原因，通過采取多項改善措施，進水故障得到了有效控制，提高了設備運轉穩定性。