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摘要：高速线材轧线精轧机组润滑系统进水，是影响高速线材产线设备稳定运行的重要问题，因其产生原因复杂、生产过程不可视、发现滞后，给高速线材产线稳定运行带来很严重的隐患，是目前国内外多条高速线材产线面临的难题之一。本文以哈飞公司生产的重型45o顶交无扭精轧机组为研究对象，以设备结构为基础，从运行和装配的角度分析研究精轧机组漏水现象产生的原因，并对应提出解决方案。
关键词：高速线材轧机，精轧，润滑系统，进水，装配
线材是目前建筑、金属加工等多个行业中普遍使用的重要原材料，在国内外冶金行业中占有重要地位，高速线材轧制向来是轧钢产业的重要组成部分。线材轧线终轧速度的高低，是评判一条线材轧线生产力水平的主要指标，因而，决定终轧速度的精轧机组就成为高速线材轧线的“心脏”部分。
在高速线材轧钢实践中，精轧机组润滑系统进水成为一项重要问题。高速线材精轧机组属于高速、重载的轧钢设备，润滑系统的稳定对整个精轧机组至关重要，如果不能有效控制进水，轧辊冷却水将会将氧化铁皮、污垢等杂质颗粒携带进入润滑系统，使润滑油中水、污垢及固态杂质的成分含量加大。水及固态杂质对润滑系统的危害非常显著，其中的水，会加速润滑油乳化，加速金属表面锈蚀，加速轴承、齿轮及密封零件的劣化进程；其中的固态颗粒杂质，会堵塞回油过滤系统，一旦进入运动副中，就会加速磨损，系统运行时振动加大，严重时甚至会导致轴承损坏而造成重大事故。因此，控制精轧机组进水，是设备维护工作中的一项重要任务。
一、高线精轧机组进水现象及问题追踪
目前的高速线材精轧机组都是一台主电机拖动十台（偶见八台）精轧机，以我公司二高线选用的哈飞公司生产的重型45o顶交无扭精轧机组为例，是由主电机拖动一台增速机，增速机拖动两列各五架锥齿轮箱，锥齿轮箱驱动安装在其顶端的辊箱，带动轧辊轴组实现轧制，如下图所示：
轧机组润滑系统，一般都会在对应的锥齿轮箱下设置一个玻璃观察管，如果某一架锥齿轮箱发生进水，由于水、油之间比重差异，对应的观察管中就会出现积水。这种点检途径滞后时间较多，一般会滞后四小时以上，经常是第二天晨检发现头一天夜班进水。精轧机组轧钢生产时，没有可目视检测部位，目前尚未设置检测进水专用的传感器，实时检测暂不具备条件，因此目前只有这种点检途径。
点检发现进水后，一般会检查对应的锥齿轮箱及辊箱。比较明显的问题，如轧辊轴单侧下沉、外滑环磨损超标等，需要将辊箱更换下线处理，必要时，需要重新装配。
但在实际维护时，发现多数进水情况出现时，并不能找出显现的故障点。对此，我们进行了系统的研究。
二、辊箱面板处理
辊箱是安装在锥齿轮箱上的传动机构，辊箱中的轧辊轴为齿轮轴，与锥齿轮箱的传动齿轮啮合，辊箱面板就相当于锥齿轮箱的盖板。因轧辊冷却水需要经由辊箱面板输送到冷却水管，因此辊箱面板加工有水路，并在面板表面设有工艺孔，以螺塞打胶密封。为避免工艺孔漏水，我们对面板进行了系统的检查，对有可能发生漏水的螺孔全部灌注厌氧胶进行密封。
辊箱面板与锥齿轮箱之间的结合面，也是进水可能途径之一，如果结合面配合不够严密，也会发生进水的现象。在装配锥齿轮箱或更换辊箱时，均要求对结合面进行彻底清理；安装过程中，改进密封胶分布方式，除图纸要求的内外两道密封胶外，每个联接螺栓孔周围都均布密封胶，并将合箱联接螺栓孔配以厌氧密封胶进行密封，彻底杜绝此处进水的可能。
经过处理，箱体表面明显的可疑点都经过封堵，但进水现象仍时有发生。
三、从辊箱装配角度研究渗水
经过对辊箱的细心观察，注意到轧辊轴的轴颈部位是一处关键部位，轧辊轴与箱体之间的密封是通过内外滑环之间的双唇密封来实现的，如果此处密封不良，进水是很容易发生的，而此处的密封，是与轧辊轴偏心套装配工艺有直接关系，如果装配时尺寸链误差偏大，就极有可能发生外滑环与双唇密封外沿之间的密封不紧密，甚至出现间隙，进水现象就会伴随发生。
以170轧机辊箱为例，装配图中可见，轧辊轴装配主要由轧辊轴、传动轴承、偏心套、双层垫、内滑环、双唇密封组成，如图示：
图1170辊箱轧辊轴装配图
内、外滑环装配在轧辊轴轴颈，双唇密封装配在密封板上，轧钢时轧辊轴、内外滑环高速转动，双唇密封与密封板相对静止不动，依靠外滑环与密封上缘接触，实现密封。
内滑环截面尺寸如图所示：
图2 内滑环剖面图
密封板截面尺寸如图所示：
图3 密封板剖面图
可见，只有保证双唇密封与外滑环内表面可靠接触，才能确保密封效果，因此，密封板与内滑环下表面的间距可以通过计算得出：
H=1/2H密封板+H内滑环=0.5*8+11.5=15.5mm
由于双唇密封与外滑环之间需要小量压缩变形，以形成密封，故需对密封板中心线位置进行调整,向外滑环侧小量偏移，经过现场实践，并与哈飞公司技术人员实验结果相印证，最后确认密封板与内滑环下表面的间距为：15.68±0.02 mm。
轧辊轴装配本身不具备调节轴向尺寸的机构，通过示意图1显示的装配关系推导，轧辊轴偏心套装配与箱体之间的定位插板，即件16，是装配时控制尺寸的关键件，可以通过调整定位插板与箱体之间的垫片组厚度，实现密封板与内滑环下表面之间的尺寸精度。装配辊箱时，密封板与内滑环下表面的间距，可使用深度卡尺测得，测量位置为密封板上表面与轧辊轴与内滑环接触面之间垂直高度，要点是：第一，要确保零件表面清洁无锈、无油污；第二，每次要选至少三个测量点，至少测量三次取算术平均值。
根据此结果，重新修订辊箱装配图，明确密封板与内滑环下表面的间距为15.68±0.02 mm，要求装配工人在装配辊箱时，对此数据测量并记录。改后装配图如下：
图4修正后170辊箱轧辊轴装配图
修正装配参数后，在解决漏水问题的同时，发现由于双唇密封与外滑环之间存在的变形压力，使得双唇密封、外滑环的磨损幅度均增加。这需要设备点检过程需要重点关注，及时更换磨损严重的零件。另外，内表面摩擦接触区域提高表面光洁度或镀铬，可显著延长外滑环使用寿命，也可以减少双唇密封的磨损。
修正装配工艺后，通过装配工艺的严格控制，精轧机组锥齿轮箱渗水问题得到了有效控制。通过本次研究，提升了精轧润滑系统运行稳定性，也提升了全生产线自主研究、解决实际问题的信心。
参考文献：
[1]中国机械工业教育协会《公差与配合》
机械工业出版社
[2]房世兴《高速线材轧机装备技术》
冶金工业出版社
关键词：高速线材轧机，精轧，润滑系统，进水，装配
线材是目前建筑、金属加工等多个行业中普遍使用的重要原材料，在国内外冶金行业中占有重要地位，高速线材轧制向来是轧钢产业的重要组成部分。线材轧线终轧速度的高低，是评判一条线材轧线生产力水平的主要指标，因而，决定终轧速度的精轧机组就成为高速线材轧线的“心脏”部分。
在高速线材轧钢实践中，精轧机组润滑系统进水成为一项重要问题。高速线材精轧机组属于高速、重载的轧钢设备，润滑系统的稳定对整个精轧机组至关重要，如果不能有效控制进水，轧辊冷却水将会将氧化铁皮、污垢等杂质颗粒携带进入润滑系统，使润滑油中水、污垢及固态杂质的成分含量加大。水及固态杂质对润滑系统的危害非常显著，其中的水，会加速润滑油乳化，加速金属表面锈蚀，加速轴承、齿轮及密封零件的劣化进程；其中的固态颗粒杂质，会堵塞回油过滤系统，一旦进入运动副中，就会加速磨损，系统运行时振动加大，严重时甚至会导致轴承损坏而造成重大事故。因此，控制精轧机组进水，是设备维护工作中的一项重要任务。
一、高线精轧机组进水现象及问题追踪
目前的高速线材精轧机组都是一台主电机拖动十台（偶见八台）精轧机，以我公司二高线选用的哈飞公司生产的重型45o顶交无扭精轧机组为例，是由主电机拖动一台增速机，增速机拖动两列各五架锥齿轮箱，锥齿轮箱驱动安装在其顶端的辊箱，带动轧辊轴组实现轧制，如下图所示：
轧机组润滑系统，一般都会在对应的锥齿轮箱下设置一个玻璃观察管，如果某一架锥齿轮箱发生进水，由于水、油之间比重差异，对应的观察管中就会出现积水。这种点检途径滞后时间较多，一般会滞后四小时以上，经常是第二天晨检发现头一天夜班进水。精轧机组轧钢生产时，没有可目视检测部位，目前尚未设置检测进水专用的传感器，实时检测暂不具备条件，因此目前只有这种点检途径。
点检发现进水后，一般会检查对应的锥齿轮箱及辊箱。比较明显的问题，如轧辊轴单侧下沉、外滑环磨损超标等，需要将辊箱更换下线处理，必要时，需要重新装配。
但在实际维护时，发现多数进水情况出现时，并不能找出显现的故障点。对此，我们进行了系统的研究。
二、辊箱面板处理
辊箱是安装在锥齿轮箱上的传动机构，辊箱中的轧辊轴为齿轮轴，与锥齿轮箱的传动齿轮啮合，辊箱面板就相当于锥齿轮箱的盖板。因轧辊冷却水需要经由辊箱面板输送到冷却水管，因此辊箱面板加工有水路，并在面板表面设有工艺孔，以螺塞打胶密封。为避免工艺孔漏水，我们对面板进行了系统的检查，对有可能发生漏水的螺孔全部灌注厌氧胶进行密封。
辊箱面板与锥齿轮箱之间的结合面，也是进水可能途径之一，如果结合面配合不够严密，也会发生进水的现象。在装配锥齿轮箱或更换辊箱时，均要求对结合面进行彻底清理；安装过程中，改进密封胶分布方式，除图纸要求的内外两道密封胶外，每个联接螺栓孔周围都均布密封胶，并将合箱联接螺栓孔配以厌氧密封胶进行密封，彻底杜绝此处进水的可能。
经过处理，箱体表面明显的可疑点都经过封堵，但进水现象仍时有发生。
三、从辊箱装配角度研究渗水
经过对辊箱的细心观察，注意到轧辊轴的轴颈部位是一处关键部位，轧辊轴与箱体之间的密封是通过内外滑环之间的双唇密封来实现的，如果此处密封不良，进水是很容易发生的，而此处的密封，是与轧辊轴偏心套装配工艺有直接关系，如果装配时尺寸链误差偏大，就极有可能发生外滑环与双唇密封外沿之间的密封不紧密，甚至出现间隙，进水现象就会伴随发生。
以170轧机辊箱为例，装配图中可见，轧辊轴装配主要由轧辊轴、传动轴承、偏心套、双层垫、内滑环、双唇密封组成，如图示：
图1170辊箱轧辊轴装配图
内、外滑环装配在轧辊轴轴颈，双唇密封装配在密封板上，轧钢时轧辊轴、内外滑环高速转动，双唇密封与密封板相对静止不动，依靠外滑环与密封上缘接触，实现密封。
内滑环截面尺寸如图所示：
图2 内滑环剖面图
密封板截面尺寸如图所示：
图3 密封板剖面图
可见，只有保证双唇密封与外滑环内表面可靠接触，才能确保密封效果，因此，密封板与内滑环下表面的间距可以通过计算得出：
H=1/2H密封板+H内滑环=0.5*8+11.5=15.5mm
由于双唇密封与外滑环之间需要小量压缩变形，以形成密封，故需对密封板中心线位置进行调整,向外滑环侧小量偏移，经过现场实践，并与哈飞公司技术人员实验结果相印证，最后确认密封板与内滑环下表面的间距为：15.68±0.02 mm。
轧辊轴装配本身不具备调节轴向尺寸的机构，通过示意图1显示的装配关系推导，轧辊轴偏心套装配与箱体之间的定位插板，即件16，是装配时控制尺寸的关键件，可以通过调整定位插板与箱体之间的垫片组厚度，实现密封板与内滑环下表面之间的尺寸精度。装配辊箱时，密封板与内滑环下表面的间距，可使用深度卡尺测得，测量位置为密封板上表面与轧辊轴与内滑环接触面之间垂直高度，要点是：第一，要确保零件表面清洁无锈、无油污；第二，每次要选至少三个测量点，至少测量三次取算术平均值。
根据此结果，重新修订辊箱装配图，明确密封板与内滑环下表面的间距为15.68±0.02 mm，要求装配工人在装配辊箱时，对此数据测量并记录。改后装配图如下：
图4修正后170辊箱轧辊轴装配图
修正装配参数后，在解决漏水问题的同时，发现由于双唇密封与外滑环之间存在的变形压力，使得双唇密封、外滑环的磨损幅度均增加。这需要设备点检过程需要重点关注，及时更换磨损严重的零件。另外，内表面摩擦接触区域提高表面光洁度或镀铬，可显著延长外滑环使用寿命，也可以减少双唇密封的磨损。
修正装配工艺后，通过装配工艺的严格控制，精轧机组锥齿轮箱渗水问题得到了有效控制。通过本次研究，提升了精轧润滑系统运行稳定性，也提升了全生产线自主研究、解决实际问题的信心。
参考文献：
[1]中国机械工业教育协会《公差与配合》
机械工业出版社
[2]房世兴《高速线材轧机装备技术》
冶金工业出版社