改进高线轧机中轧轴承座密封系统

1.概述

轴承座进水的主要原因是密封系统设计不合理，而并非橡胶密封不适用于工况条件。当然也不排除由于密封件质量低劣、安装方法错误等原因造成的泄漏。

一般情况下，高线轧机初中轧轴承座密封工况条件是转速＜25m/s，温度＜100℃；介质是润滑脂、润滑油以及外界的冷却水和氧化皮、铁鳞；压力0～0.05MPa。辊轧机下轴承座的形状像漏斗，由于长期承受冷却水、氧化皮、铁鳞、水蒸气等的冲刷，很容易进水甚至氧化皮、铁鳞等杂质，导致轴承磨损甚至烧轴承，增加了高线厂停机检修时间及设备维修费用。

某钢铁厂经常烧轴承。该厂初中轧是1～14机架，这机架下轴承座的轴承寿命短的只有2个月，长的也不超过4个月。

2.存在的问题

轧机机架轴承座密封系统是由一个内骨架单唇口油封（210mm×50mm×5mm）、一个标准水封（GVA2000）、一个迷宫密封组成。该系统低估了工况的恶劣程度，系统设计不够严密合理，主要存在以下问题：

1）油封是靠密封唇口施加给轴以径向力，从而起到密封作用。普通单密封唇口密封安装是有方向性的，只能起到单向密封作用。油封唇口朝下的主要目的是防止轴承内的润滑脂外溢，但从轴承的实际使用情况来看，其主要作用应该是防止水进入轴承。改变安装方向，使油封唇口向上安装，轴承的寿命有所提高，但是仍没有达到厂家的实际使用要求。

2）由于长期接触水，轧辊与水封唇口的接触面因生锈而不光滑，使水封使用效果和寿命大油封大打折扣。水封从它的结构特点上决定其密封性能不会很严密，它只能将大部分水甩出而不能完全防止水进入轴承，另外水封唇口向下安装的设计在这种工况条件下也不合理。

3）迷宫密封是利用流体流经迷宫式曲折通道的节流间隙与膨胀空腔，使工作介质产生节流效应，以限制流体泄漏的非接触式密封。迷宫密封主要用于气体介质，需要密封的两个腔体间具有压力差。由于轧制用的冷却水所在的外部和轴承内部几乎没有压力差，密封的介质主要是水，因此在这种情况下迷宫密封并不适用。另外，迷宫密封对加工精度、迷宫形状、迷宫长度都有较高的要求，因此采用迷宫密封也会增加生产成本。

4）从外界侵入的水被水封、油封阻拦后堆积在密封腔内被迷宫密封阻拦无法及时排出，必然会逐步渗入轴承内。

3.改进措施

改造后的下轴承座的密封系统是由2个同向安装的内骨架双唇口油封（210mm×250mm×15mm）、1个窄断面非标准水封（GVA2500）组成。该密封系统有以下特点：

1）原迷宫环保留，迷宫环非标准水封油封上有一个金属的突出板，将有效阻止水、氧化皮、铁鳞等对密封系统的直接冲击，从而起到保护主密封系统排水孔的作用。(www.xing528.com)

2）水封是第二道防线，密封唇1∶3向上，安装时注意在唇口滑动面上涂覆薄层润滑脂。水封起“粗密封”的作用，它能够把大部分水及其他杂质甩出。

3）同向安装的两个油封可起到“精密封”的作用，防止侵入的少量水及杂质继续侵入轴承。

4）排水口的设计有利于把侵入密封腔内的水及时排出。需要指出的是，排水口必须向下倾斜以防止外界的水从排水口直接侵入。

5）油封使用双唇结构，副唇口可以起到防止润滑油外泄的作用，主副密封唇口之间可以贮存少量润滑脂，防止密封唇口出现干摩擦。

6）由于除去迷宫密封，端盖及配合件的加工远比改造前简单、容易。

4.改造过程中的注意事项

1）在密封件的制造过程中，油封、水封材料选型以及配合时需要考虑的几个方面：①良好的耐油、耐水性是选材的前提，在介质老化过程中，体积变化、强度变化、伸长率变化、压缩永久变形等性能应达到并超过相应标准值；②唇口部位恢复性及跟随性要好，具有良好的弹性；③制品硫化成形时，必须考虑到胶料的焦烧期、流动性，以降低废品率，提高产品外观质量及整体质量；④材料的耐磨性要好，产品长时间高速旋转，唇口部位磨损相当严重，提高胶料耐磨性可以延长产品寿命；⑤材料选择和胶料的配方设计，还应该使胶料具有良好的综合性能。

2）在密封件的安装过程中应当保护好密封件的唇口（工作面），防止安装时划伤；另外要防止安装时造成油封变形翘曲。安装注意事项可以参考相关手册或者咨询密封件厂家。

3）因密封不能贮存在高温热源附近，而冶金行业车间温度偏高，且粉尘较多，因此在使用密封之前不要打开原始包装以防止粉尘、杂质黏附污染密封唇口。

5.改造结果

这套密封系统经过实际改造使用，轴承寿命得到成倍提高。按照同样的设计思路对1～5机架和6～9机架进行改造，事实证明改造是成功的。这种改造方式具有相对较低的改造成本和制造周期，因此具有较强的实践价值。