Le roulement à rouleaux vertical sur le laminoir universel est une pièce vulnérable clé sur les lignes de laminage à chaud de poutres en H. Son défaut de blocage d’arbre déclenche facilement un arrêt de production intempestif. Cette recherche prend comme objets de recherche les roulements à rouleaux verticaux des grands broyeurs universels réversibles à poutre en H SMS Meer TM.. Il identifie les modes de défaillance typiques des verrous d'arbre et analyse les causes profondes induites par l'impact.. Il propose également des améliorations structurelles et de processus ciblées.. Les données de terrain prouvent que ces mesures améliorent considérablement les performances de service des roulements à rouleaux verticaux sur les broyeurs universels..
1. Rouleau vertical et roulement à rouleaux vertical sur broyeur universel
Les laminoirs verticaux sont des équipements essentiels dans la production d'acier. Ils façonnent des ébauches d'acier aux dimensions requises. Les boîtiers de rouleaux verticaux partagent trois caractéristiques: conception rationnelle des rouleaux, structure de cadre solide et transmission efficace. Ces caractéristiques conduisent à des schémas de défaillance précoces similaires des roulements de support..
Les roulements à rouleaux verticaux des laminoirs universels échouent le plus fréquemment parmi tous les roulements des lignes de laminage à chaud à poutres en H.. De tels défauts perturbent fortement la production continue. Donc, cet article étudie les roulements à rouleaux verticaux installés sur les broyeurs universels SMS Meer importés.
Une grande ligne complète de laminage de poutres en H contient un laminoir réversible à deux hauteurs (BD) et un broyeur universel tandem. L'unité suit la disposition UR – E – UF: dégrossisseur universel, broyeur à déligner et broyeur de finition universel.
Quatre rouleaux verticaux installés sur les supports UR et UF. Chaque rouleau correspond à un jeu de roulements à rouleaux verticaux sur le broyeur universel.
Un seul rouleau vertical pèse 10 à 17 tonnes. Les billettes laminées entraînent sa rotation pendant le fonctionnement. Sa vitesse maximale théorique atteint 10 MS, et la charge de pointe est proche 6000 kN. Les opérateurs utilisent de l'eau pour le refroidissement. La température ambiante de roulement reste inférieure à 40 ℃. Le roulement adopte une lubrification huile-air avec 460# huile pour engrenages.
Le diamètre du rouleau varie de 880 mm à 980 mm. Les ouvriers effectuent un virage après avoir roulé grossièrement 3000 tonnes d'acier. Le volume de rotation dépend de l'usure des rouleaux. L'ensemble du rouleau vertical est mis au rebut en cas de défaillance de son anneau de rouleau..
Chaque qualité de poutre en H nécessite 5 à 9 passes de laminage réversibles. Un cycle de roulement se termine en 3 à 5 minutes.
L'alésage intérieur de la bague de roulement forme un ajustement serré avec la surface extérieure du roulement. La valeur d'interférence varie de 0.075 mm à 0.122 mm. La bague intérieure du roulement permet un ajustement de transition avec l'axe du rouleau vertical. Le dégagement maximum atteint 0.06 mm, et un maximum d'interférences 0.025 mm.
2. Formulaires d'échec & Causes profondes des roulements à rouleaux verticaux sur les broyeurs universels
Le verrouillage de l'arbre constitue la principale forme de défaillance précoce des roulements à rouleaux verticaux sur les broyeurs universels.. Il présente deux symptômes typiques.
D'abord, une usure importante de la cage se produit. Les débris d'usure remplissent les espaces entre les rouleaux et les chemins de roulement.
Deuxième, fracture des poutres de la cage. Les rouleaux se serrent et glissent le long des chemins de roulement au lieu d'un mouvement de roulement normal.
L'analyse sur le terrain prouve les charges d'impact lors de défauts de verrouillage de l'arbre de déclenchement roulant. Deux conditions de travail génèrent une telle force d'impact.
2.1 Force d'impact générée lors de la morsure de l'acier
Un cycle de laminage complet comprend la morsure de l'acier, laminage stable et déchargement de l'acier. Les rouleaux et les chemins de roulement maintiennent un contact normal pendant le roulement. Le rouleau vertical coule sous son propre poids sans acier à l'intérieur du laminoir. Les rouleaux et les chemins de roulement restent alors dans un état de contact anormal.
L'état du contact change instantanément lorsque l'acier entre dans l'usine. Le jeu de travail existant crée une force d'impact entre les rouleaux, cages et nervures de bague intérieure. Ce jeu inclut les jeux axiaux et le déplacement radial après l'assemblage de la cage. Un dégagement plus grand apporte un impact plus fort.
2.2 Force d'impact inertielle pendant le commutateur de sens de rotation
Les rouleaux verticaux fonctionnent à 190 tr/min pendant le roulage réversible. Le rouleau change rapidement de sens de rotation entre la morsure de l'acier et la décharge de l'acier.. Un changement de direction rapide crée une énorme force d'impact inertielle entre les rouleaux et les poches de la cage.
Les rouleaux ont une dureté beaucoup plus élevée que les matériaux des cages. Des impacts répétés créent une déformation plastique continue sur les poutres de la cage et provoquent finalement une rupture. Une contrainte de contact élevée use également les surfaces des poches de cage. Les débris accumulés détériorent les conditions de fonctionnement et entraînent le blocage de l'arbre du roulement à rouleaux vertical du broyeur universel..
3. Mesures d'amélioration des roulements à rouleaux verticaux sur le broyeur universel
Cette étude propose deux catégories de solutions. On renforce le matériau de la cage. L'autre réduit la force d'impact pendant le fonctionnement du roulement.
3.1 Augmenter la force de la cage
Les opérateurs appliquent un traitement de carbonitruration aux cages de roulements. Ce processus augmente la dureté sur les zones de surface et centrales..
Après carbonitruration, les cages ordinaires en acier à faible teneur en carbone atteignent des performances mécaniques proches de celles d'une trempe superficielle 40# acier. Une résistance plus élevée améliore la résistance aux déformations par impacts répétés.
3.2 Réduire la force d'impact en fonctionnement
(1) Surfaces inférieures et latérales des cages. Réduisez le poids total de la cage et réduisez l’impact inertiel lors du changement de rotation.
(2) Appliquer la technologie de micro-étirement sur les cages. Raccourcir la longueur de la poche de 0.3 mm pour le modèle 380690 palier. Réduire la largeur du chemin de roulement de la bague intérieure de 0.5 mm. Le changement réduit les écarts axiaux entre les rouleaux, poches et chemins de roulement intérieurs.
(3) Jeu axial de la butée de frettage. Ajuster le jeu axial de 380690 roulement de 0,7 à 0,8 mm à 0,45 à 0,55 mm.
(4) Optimiser le processus de pressage de la pente des poches de cage. Réduire la coordonnée radiale de 1/2 épaisseur de la plaque à 1/3 épaisseur de la plaque. Il limite le mouvement radial des cages.
(5) Contrôler la précision de l'assemblage. Couper le déplacement radial après l'assemblage de la cage par le haut 0.8 mm en dessous 0.5 mm.
4. Effet d'application du roulement à rouleaux vertical amélioré sur le broyeur universel
Toutes les mesures d'amélioration passent par une vérification sur site. Sur la grande ligne de production de poutres en H, le taux annuel de défaillance des serrures d’arbre chute de 8% à moins de 1%. La durée de vie moyenne des roulements dépasse 195 heures. La valeur est 11.43% plus élevé que les roulements importés.
Sur la ligne de laminage de poutres en H moyennes, Le roulement à rouleaux vertical du broyeur universel n'a présenté aucun défaut de verrouillage d'arbre en deux ans. Sa durée de vie minimale atteint 5×10⁴ tonnes d'acier passé. Il répond pleinement aux normes de performance des roulements importés et réalise une substitution nationale.
Les constructeurs étendent ce schéma d'optimisation à d'autres matériels roulants. L'équipement typique couvre les roulements verticaux des dégrossisseurs sur les lignes de feuillard à chaud, roulements verticaux de broyeur à plaques et roulements à rouleaux coniques à quatre rangées sur broyeurs à froid réversibles. Toutes les applications obtiennent des résultats satisfaisants.
5. Conclusion
D'abord, des charges d'impact répétées provoquent des défauts de verrouillage de l'arbre du roulement à rouleaux vertical sur le broyeur universel. La force d'impact provient de la morsure de l'acier et du changement fréquent de sens de rotation. Cela entraîne une usure de la cage et une rupture de la poutre.
Deuxième, le traitement de durcissement de la cage et l'optimisation précise du jeu suppriment efficacement les impacts et l'usure anormaux.
Troisième, les roulements optimisés dépassent les produits importés en termes de durée de vie et de stabilité. La technologie permet un fonctionnement à faible défaillance et à haut rendement des lignes de production de laminage à chaud.
