鋼廠大型轉(zhuǎn)爐爐身傾斜軸承失效案例

    美國(guó)LTV鋼廠的大型轉(zhuǎn)爐爐身，高度超過(guò)20英尺，固定在兩個(gè)傾斜軸承上，可以360度旋轉(zhuǎn)倒出鋼水。如其中一個(gè)軸承失效，轉(zhuǎn)爐就無(wú)法工作。由于滾動(dòng)軸承體積龐大，更換費(fèi)時(shí)且昂貴，停機(jī)時(shí)間很長(zhǎng)。必須進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和早期預(yù)報(bào)失效，確保這一關(guān)鍵零件的可靠性。

    監(jiān)測(cè)傾斜軸承失效是一個(gè)挑戰(zhàn)。由于軸承旋轉(zhuǎn)速度很慢，傳統(tǒng)的振動(dòng)分析幾乎沒(méi)有用武之地，來(lái)自轉(zhuǎn)爐的高輻射熱使得紅外熱成像技術(shù)毫無(wú)作用。因此，通過(guò)潤(rùn)滑脂取樣分析就成了“華山一條路”。對(duì)軸承潤(rùn)滑脂的磨損分析，獲取代表性的脂樣成為關(guān)鍵。為此，有關(guān)人員每月取樣，進(jìn)行光譜化學(xué)分析和磨屑分析，通過(guò)潤(rùn)滑脂中金屬元素的濃度和磨損顆粒的數(shù)量，尺寸和材料等來(lái)檢測(cè)軸承失效。

    每次取樣，均嚴(yán)格遵循以下的取樣程序，以確保取樣操作的一致性：

    ①將爐身向各個(gè)方向旋轉(zhuǎn)幾次，以使油脂均勻分布； 

    ②自軸承底部（負(fù)載面）取樣品； 

    ③新潤(rùn)滑脂從軸承頂部一裝置泵入，將在用軸承潤(rùn)滑脂從軸承底部的孔擠出。 

    ④收集樣品前，應(yīng)泵出足量潤(rùn)滑脂，以清洗取樣口。

    1998年6月，取自其中一個(gè)傾斜軸承的樣品中鐵含量發(fā)生異常，僅僅4個(gè)月內(nèi)，鐵含量由120ppm激增至5218ppm。

    通常認(rèn)為鐵來(lái)自磨損金屬。軸承潤(rùn)滑脂出現(xiàn)鐵，很有可能系軸承部件或滾道腐蝕和磨損。立即對(duì)該系統(tǒng)重新取樣，確認(rèn)鐵含量是否超出限值。

    確認(rèn)脂樣的分析表明，高的鐵含量并非僅僅來(lái)自軸承磨損或腐蝕。盡管鐵譜磨粒分析中確實(shí)發(fā)現(xiàn)很多片狀磨粒，表明有異常滾動(dòng)疲勞磨損，但對(duì)低速重載滾動(dòng)軸承而言，出現(xiàn)此類顆粒并非意味著失效。此外，這些片狀磨粒數(shù)量多且大于50～100微米，發(fā)射光譜化學(xué)分析在檢測(cè)這些大顆粒時(shí)并不有效。此外，其它與滾動(dòng)軸承并存的磨損元素含量，例如鉻，銅等，并未增加，因此不能就此確定為軸承磨損問(wèn)題。

    然而，檢測(cè)結(jié)果中硅和鎂含量都很高。這些元素通常出現(xiàn)在爐渣中。考慮到轉(zhuǎn)爐傾斜軸承的位置和光譜化學(xué)分析的結(jié)果，鐵含量突然急劇升高的原因極有可能是爐渣污染，即爐液體爐渣進(jìn)入軸承潤(rùn)滑脂。

    檢查轉(zhuǎn)爐后發(fā)現(xiàn)一處爐壁翹曲。吹氧凈化過(guò)程中，軸承外殼與飛濺出爐身的熔融狀態(tài)爐渣接觸，高熱的爐渣破壞了軸承密封，進(jìn)而污染了軸承。

    這是一個(gè)嚴(yán)重的故障。如未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取糾正措施，將導(dǎo)致嚴(yán)重磨料磨損，最終軸承失效。

    為避免軸承再次被爐渣污染，該廠專為該軸承制作安裝了防護(hù)罩；安裝了一個(gè)冷卻扇以防止?fàn)t壁再次發(fā)熱翹曲；并在該軸承中泵入約50磅新潤(rùn)滑脂，以沖洗掉所有的污染物。

    維修后第一周，每天都取樣檢測(cè)，以確保沒(méi)有進(jìn)一步污染。此外，還安排在未來(lái)停機(jī)維修保養(yǎng)時(shí)更換密封、檢查軸承。