王勇 徐鳴鶴 林再洪
摘 要：分析了高線軋機密封系統進水的原因，介紹了一類軸承座密封系統的改造方法。對冶金行業技術改造具有較強的借鑒價值。
關鍵詞：密封；線材軋機；軸承座
近年來，國內引進了多條高速線材軋機。為了降低成本，高線裝備中的主體部分預精軋機、精軋機是從國外引進，而初軋機和中軋機組是國內配套。筆者走訪過許多高線廠，發現立輥軋機的下軸承座漏油進水時有發生，燒軸承、甚至停產也經常出現。而高速線材軋機生產線最顯著的特點就是軋制的連續性和工作的高可靠性。顯然,這種漏油進水的現象嚴重干擾了正常的生產秩序，雖然廠家都很重視,也采取很多辦法，比如：用機械密封代替橡膠密封或者使用磁力密封代替橡膠密封，甚至有廠家在軋輥下端車出凹槽綁上傘狀尼龍布即“綁雨傘 ”的辦法來防止水進入軸承。但這些方法都存在許多問題，比如改造成本非常高(特別是磁力密封)，改造周期過長，而“綁雨傘 ”的辦法直接影響到軋輥的強度。筆者認為軸承座進水的主要原因是密封系統設計不合理，而并非橡膠密封不適用于這種工況條件。當然也不排除有密封件質量低劣、安裝方法錯誤等原因造成的泄漏。
一般情況下高線軋機初中軋軸承座密封工況條件是：轉速<25ｍ/s；溫度 <100℃；介質是潤滑脂、潤滑油以及外界的冷卻水和氧化鐵皮；壓力0～0.05ＭAa。輥軋機的下軸承座象漏斗形狀，由于長期承受冷卻水、氧化鐵皮、水蒸氣等的沖刷,很容易進水甚至氧化鐵皮等雜質，導致軸承磨損甚至燒軸承，增加了高線廠停機檢修時間以及設備維修費用。西北某鋼鐵廠經常出現燒軸承這樣的惡劣情況。該廠初中軋是1～14機架,這些機架下軸承座的軸承壽命短的只有2個月，長的也不超過4個月。本文作者以該廠10～14機架軸承座密封系統為例來說明改造過程。
1 存在的問題
如圖1所示，軋機機架軸承座密封系統是由一個內骨架單唇口油封(210ｍｍ×250ｍｍ×15ｍｍ)、一個標準水封(GVA2000)、一個迷宮密封組成。該系統低估了工況的惡劣程度，系統設計不夠嚴密合理，主要存在以下問題：
(1)油封是靠密封唇口施加給軸以徑向力，從而起到密封作用。普通單密封唇口密封安裝是有方向性的，只能起到單向密封作用。圖1中的油封唇口朝下，原設計的主要目的是防止軸承內的潤滑脂外溢。但從軸承的實際使用情況來看，其主要作用應該是防止水進入軸承，因此筆者曾建議廠家改變安裝方向，使油封唇口向上安裝。從后來實際的使用情況來看也印證了筆者的推測，軸承的壽命有所提高，但是仍沒有達到廠家的實際使用要求。
(2)由于長期接觸水及水蒸氣，與水封唇口的接觸面因生銹而不光滑，使水封使用效果和壽命大打折扣。水封從它的結構特點上決定其密封性能不會很嚴密，它只能將大部分水甩出而不能完全防止水進入軸承，另外水封唇口向下安裝的設計在這種工況條件下也不合理。
(3)迷宮密封是利用流體流經迷宮式曲折通道的節流間隙與膨脹空腔，使工作介質產生節流效應，以限制流體泄漏的非接觸式密封。迷宮密封主要用于氣體介質，需要密封的兩個腔體間具有壓力差。由于軋制用的冷卻水所在的外部和軸承內部幾乎沒有壓力差,密封的介質主要是水，因此在這種情況下迷宮密封并不適用。另外，迷宮密封對加工精度、迷宮形狀、迷宮長度都有較高的要求，因此采用迷宮密封也會增加生產成本。
(4)從外界侵入的水被水封、油封阻攔后堆積在密封腔內被迷宮密封阻攔無法及時排出，必然會逐步滲入軸承內。
2 改進措施
圖2是改造后的下軸承座的密封系統，該系統是由2個內骨架雙唇口油封(210ｍｍ ×250ｍｍ×15ｍｍ)同向安裝、1個窄斷面非標水封(GVA2500)組成。該密封系統有以下特點：
(1)原迷宮環上保留有一個金屬的凸出板，將有效阻止水、氧化鐵皮等對密封系統的直接沖擊，從而起到保護主密封系統的作用。
(2)水封是第二道防線，密封唇口向上，安裝時注意在唇口滑動面上涂覆薄層潤滑脂。水封起到“粗密封”的作用，它能夠把大部分水及其它雜質甩出。
(3)同向安裝的兩個油封起到“精密封”的作用，防止侵入的少量水及雜質繼續侵入軸承。
(4)排水口的設計有利于把侵入密封腔內的水及時排出。需要指出的是排水口必須向下傾斜以防止外界的水從排水口直接侵入?
(5)油封使用雙唇結構(如圖3所示)，副唇口可以起到防止潤滑油外泄的作用，主副密封唇口之間可以存儲少量潤滑脂，防止密封唇口出現干摩擦。
(6)由于除去迷宮密封，端蓋及配合件的加工遠比改造前簡單、容易。
