钢厂大型转炉炉身倾斜轴承失效案例

    美国LTV钢厂的大型转炉炉身，高度超过20英尺，固定在两个倾斜轴承上，可以360度旋转倒出钢水。如其中一个轴承失效，转炉就无法工作。由于滚动轴承体积庞大，更换费时且昂贵，停机时间很长。必须进行状态监测和早期预报失效，确保这一关键零件的可靠性。

    监测倾斜轴承失效是一个挑战。由于轴承旋转速度很慢，传统的振动分析几乎没有用武之地，来自转炉的高辐射热使得红外热成像技术毫无作用。因此，通过润滑脂取样分析就成了“华山一条路”。对轴承润滑脂的磨损分析，获取代表性的脂样成为关键。为此，有关人员每月取样，进行光谱化学分析和磨屑分析，通过润滑脂中金属元素的浓度和磨损颗粒的数量，尺寸和材料等来检测轴承失效。

    每次取样，均严格遵循以下的取样程序，以确保取样操作的一致性：

    ①将炉身向各个方向旋转几次，以使油脂均匀分布； 

    ②自轴承底部（负载面）取样品； 

    ③新润滑脂从轴承顶部一装置泵入，将在用轴承润滑脂从轴承底部的孔挤出。 

    ④收集样品前，应泵出足量润滑脂，以清洗取样口。

    1998年6月，取自其中一个倾斜轴承的样品中铁含量发生异常，仅仅4个月内，铁含量由120ppm激增至5218ppm。

    通常认为铁来自磨损金属。轴承润滑脂出现铁，很有可能系轴承部件或滚道腐蚀和磨损。立即对该系统重新取样，确认铁含量是否超出限值。

    确认脂样的分析表明，高的铁含量并非仅仅来自轴承磨损或腐蚀。尽管铁谱磨粒分析中确实发现很多片状磨粒，表明有异常滚动疲劳磨损，但对低速重载滚动轴承而言，出现此类颗粒并非意味着失效。此外，这些片状磨粒数量多且大于50～100微米，发射光谱化学分析在检测这些大颗粒时并不有效。此外，其它与滚动轴承并存的磨损元素含量，例如铬，铜等，并未增加，因此不能就此确定为轴承磨损问题。

    然而，检测结果中硅和镁含量都很高。这些元素通常出现在炉渣中。考虑到转炉倾斜轴承的位置和光谱化学分析的结果，铁含量突然急剧升高的原因极有可能是炉渣污染，即炉液体炉渣进入轴承润滑脂。

    检查转炉后发现一处炉壁翘曲。吹氧净化过程中，轴承外壳与飞溅出炉身的熔融状态炉渣接触，高热的炉渣破坏了轴承密封，进而污染了轴承。

    这是一个严重的故障。如未能及时发现并采取纠正措施，将导致严重磨料磨损，最终轴承失效。

    为避免轴承再次被炉渣污染，该厂专为该轴承制作安装了防护罩；安装了一个冷却扇以防止炉壁再次发热翘曲；并在该轴承中泵入约50磅新润滑脂，以冲洗掉所有的污染物。

    维修后第一周，每天都取样检测，以确保没有进一步污染。此外，还安排在未来停机维修保养时更换密封、检查轴承。