油膜轴承在冷轧薄板机组上的应用

　　摘　要：油膜轴承是轧机的核心部件，对冷轧机而言，其运行的稳定性、精度、密封性能与薄带产品的精度密切相关。本文介绍了唐山恒通冷轧机油膜轴承和配套润滑系统的结构特点及运行情况，为油膜轴承在冷轧机的推广应用、二手油膜轴承的升级改造提供参考和帮助。
　　主题词：冷轧机；油膜轴承；应用
　　1　前言
　　唐山恒通精密薄板有限公司是以精密冷轧薄板、涂层镀层板为主业的我国北方大型冷轧薄板及深加工产品生产基地，拥有600mm、1067mm四辊可逆冷轧机、两套1270mm四辊可逆冷轧机组生产线、一套1370可逆冷轧机、1422mm平整机组、一条连续光亮静整退火机组以及一套国产650mm六辊可逆冷轧机组、十条酸洗生产线、十四组罩式光亮退火炉，三套成品纵剪机组、650mm平整机组、十条连续热镀锌生产线和八条彩色涂层生产线，年产冷轧薄板1000万吨。产品规格为厚度0.2-2.0mm、宽度为35-1000mm，产品遍布全国并远销美国和东南亚等国家。恒通公司的轧机设备大部分由国外二手设备改造而成，支承辊轴承全部采用油膜轴承，规格有三种，分别为ZYC825-84WJ、ZYC825-90、ZYC914-85。太原重工自2002年开始对恒通的三条冷连轧生产线轧机油膜轴承及配套润滑系统进行了多次改造，使轧机油膜轴承的装备水平有大幅提高，满足了各类轧机的要求。
　　2　冷连轧机和油膜轴承规格参数
　　2.1 三条冷连轧机简介
　　1370连轧机组的轧机设备由国外二手设备（1～3#机架为原美国设备，4、5#机架为原比利时设备）组合而成，油膜轴承有两种规格和结构，分别为MORGOIL42″-90和MESTRA36″×30″。2002年，太重对轧机油膜轴承进行首次技术改造，保留原支承辊和轴承座不变，密封结构改造为脚形密封装置，42″-90油膜轴承改造为短键轴承结构，配套设计制造了动压油膜轴承润滑系统。2004年，由于轧制工艺要求为无头轧制，太重对轧机油膜轴承进行了相应的计算和改造，确定使用静-动压技术油膜轴承结构，在油膜轴承衬套、轴承座上增加了静-动压附件，配备了静压管路元件及润滑系统。1#酸洗连轧机组中主体设备为美国麦斯塔公司，配套油膜轴承是麦斯塔早期结构，无锥套和衬套，支承辊辊颈圆柱面与轴承座内孔（浇铸有巴氏合金）为一对工作面，油膜形成于其间（参看图1）。由于该结构复杂，密封效果不好且拆装困难，已不能满足现代轧机的要求。太重对油膜轴承及相关设备进行了改造设计，根据轧机参数要求，选用了ZYC825-84WJJ油膜轴承，支承辊利用原结构进行了重新加工，支承辊轴承座重新设计制造（参看图2）。2#酸洗连轧机组中轧机结构同1#酸洗连轧机基本一致要求，轴承型号同样为ZYC825-84WJJ，太重对密封结构中进行了改进，水封设计为带钢骨架式，使封水效果更佳。 　　2.2 轧机参数 　　2.3 油膜轴承参数和结构 　　3　油膜轴承润滑系统
　　冷连轧机润滑系统包括动压润滑系统和静压润滑系统，动压系统不间断地向轴承提供足够的润滑油，保证轴承的正常工作，同时还向超高压泵供油。
　　3.1 系统参数 　　3.2 元器件组成
　　动压系统由油箱、三螺杆泵、双筒过滤器、板式冷却器、压力罐、压力调节阀、温度调节阀及其它管件等组成，用于保证油膜轴承良好的润滑并带走热量。静压系统由柱塞泵、安全阀、泄荷阀、超高压压力表、温度表、单向阀、高压软管、快换接头等组成，用于5个机架油膜轴承的超高压供油，每个机架各备一套超高压油路系统。
　　4　改进后轧机油膜轴承的技术性能变化
　　4.1 油膜轴承承载能力与运转精度得到提高
　　1370冷连轧机油膜轴承中锥套为长键结构，长键位于轴承的压力区，在巨大的轧制力作用下，旋转的锥套将产生不均匀变形，造成油膜厚度的周期性波动，另外键槽的开设削弱了锥套刚度。
　　太重将原42″-90锥套改造为短键结构，原长键由固定在锥套上的对称双短键取代，短键位置移到锥径小头端（即压力区边部），短键长度缩短约2/3，键槽宽度也较小，这样大大减小对轧制力波动，提高钢板质量。原轧辊可以利旧。
　　1#和2#线ZYC825-84油膜轴承为无键结构，特点是锥套键位于承载区之外，轴承工作区无键，因此减小了键槽开设对锥套刚度的影响，提高了承载力和轧材精度。
　　1#和2#线ZYC825-84油膜轴承为静-动压结构，1370冷连轧机油膜轴承原动压结构基础上2004年改造成了静-动压结构。静-动压油膜轴承改善了油膜轴承在低速下的承载能力和运行精度。静-动压衬套的双油腔结构使静压供油压力降低，且具有良好的自位性能。
　　4.2 油膜轴承装拆性能完善
　　1#和2#线油膜轴承均采用液压快速锁紧机构，在装卸过程中，只要将液压移动小车上的快换接头与油缸活塞机构接通，便可将轴承安装到位，锁紧力可以定量控制，装卸准确、快速、安全。
　　1370冷连轧机组油膜轴承采用的机械锁紧机构，且无快速拆装功能，安装时需利用行车拉动钢丝绳，锁紧力不易定量控制，效率较低。这是原轧机结构条件所限，只能在后续改造中，考虑将油膜轴承相关件和支承辊整体改造，才能实现快速锁紧的功能。
　　4.3 油膜轴承密封效能提高
　　冷连轧机对油膜轴承密封要求特严格，否则冷却水及污物侵入轴承，或润滑油的泄露对轴承和板材表面质量均有严重影响。改造后的脚型密封装置可以有效封水不使其进入轴承，也可以有效封油不使其外漏，且具有结构简单、装拆维修方便、使用寿命长的优点。
　　1#和2#线油膜轴承的双止推全对称结构，具有定位准确、轴向窜动小的特点，可提高传动侧密封装置的性能。
　　4.4 轴承运行温度实现在线监控
　　1#和2#线油膜轴承采用的太重专利技术——轴承运行在线温度监控装置，实现了轴承运行温度的在线监控，减少了轴承使用的盲目性，避免了因轴承发热而产生的恶性烧伤事故，使轴承的使用更趋于科学、合理。选用铠装铂电阻作为测温元件，将其通过轴承箱插入衬套法兰面孔中，并固定于轴承箱上。铂电阻采集油膜轴承运行温度电信号，通过二次仪表放大处理，转化为轴承运行温度，发送到轧机主操作台上，在主操作台上可直观的看到轴承的运行温度，同时给出运行温度的限定值与主机进行联锁控制。
　　5　结语
　　冷轧机在轧制过程中具有轧制温度低、轧材变形抗力大、板带材厚度薄、表面质量要求高、轧制速度快、单位轧制力大的特点。油膜轴承作为轧机的关键部件，其性能的优劣在很大程度上决定轧机能否高效运行以及产品质量的高低。板形、板厚控制技术的提高，可精确补偿由于轧机机械及液压装置、轧机控制系统和入口轧件厚度引起的厚度波动，使带钢纵向厚度精度控制在±0.1%左右。恒通三条五机架冷连轧线的自动化控制采用意大利DANIELI和Ansaldo技术的三级控制系统，其中包含厚度自动调节系统、张力调节系统、速度张力调节系统、油膜厚度补偿系统、轧辊偏心补偿系统等，使带钢纵向厚度精度控制在±1.5%左右。通过对恒通几条旧式冷轧机组的辊系和油膜轴承的技术改造，经过几年的运行实践，证明应用当代油膜轴承先进技术于各种类型的冷轧机是可行的，同时对新建冷轧机选用油膜轴承是可以借鉴的。
　　参考文献：
　　1.V.B.金兹伯格.高精度板带材轧制理论与实践.北京.冶金工业出版社，2000