- Grundlagen von vierreihigen Zylinderrollenlagern für Walzwerke
Die wichtigsten Typen sind FC (einfacher Innenring), FCD (doppelter Innenring) und FCDP (doppelter Innenring mit flachen Sicherungsringen). Sie arbeiten unter extremen Bedingungen mit hohen Belastungen, hohem Flächendruck und erheblicher Wärmeentwicklung. Ihre Lebensdauer ist daher relativ kurz, und ihr Verhalten unterscheidet sich deutlich von dem von Standardlagern.
Im Einsatz benötigen Walzenhalslager eine effektive Schmierung und Kühlung, und ihr radialer Bauraum sollte so klein wie möglich sein. Betriebsbedingungen und Lagerauswahl unterscheiden sich je nach Walzenposition, z. B. Stützwalzen und Arbeitswalzen, erheblich. Zu den wichtigsten Bedingungen gehören:
Geschwindigkeit: Sowohl die Höchstgeschwindigkeit als auch die Fähigkeit zur Bildung eines Ölfilms bei niedriger Geschwindigkeit müssen berücksichtigt werden;
Hohe Belastung: Die Last kann ungleichmäßig auf die Walzenreihen verteilt sein, sodass einige Reihen unbelastet bleiben;
Exzentrizität des Innen- und Außenrings: Dadurch ändert sich das Spiel, was sich wiederum auf die Genauigkeit von Bändern und Platten auswirkt;
Axialkraft: Diese Lager nehmen keine Axiallast auf und müssen mit einem separaten Axiallager verwendet werden;
Hohe Temperaturen: Ein Versagen der Schmierung ist möglich und erfordert besondere Aufmerksamkeit.
Lagerwerkstoffe müssen eine hohe Tragfähigkeit, einen niedrigen Reibungskoeffizienten, Stoßfestigkeit und eine gute Toleranz gegenüber Fremdkörpern aufweisen. Große Lager stellen besondere Anforderungen an Material und Fertigungsprozesse. Die heimische Produktionskapazität für große Premiumlager stößt weiterhin an Grenzen, und Lager für einige kritische Anlagen sind nach wie vor von Importen abhängig.
Aus Sicht der Walzensystemkonstruktion ist eine geeignete Lageranordnung entscheidend für die Walzwerksleistung und den zuverlässigen Lagerbetrieb. Da Aluminiumbandwalzwerke zunehmend höhere Anforderungen an Geschwindigkeit, Belastung, Präzision und Zuverlässigkeit stellen, kommt die Kombination aus vierreihigen Zylinderrollenlagern und Axiallagern immer häufiger zum Einsatz. Zu ihren Vorteilen zählen:
Maximale radiale Belastbarkeit für eine gegebene Querschnittsform;
Separate Lager nehmen Radial- und Axiallasten auf und ermöglichen so höhere Rollgeschwindigkeiten;
Präzisere Steuerung des axialen Spiels, wodurch die Produktgenauigkeit verbessert wird;
Hohe Lagergenauigkeit und Zuverlässigkeit;
Trennbare Innen- und Außenringe für einfachere Montage und Demontage der Walze;
Eine Presspassung zwischen Innenring und Rollhals verhindert Ringkriechen und Brandschäden;
Unkomplizierte Inspektion und Wartung bei niedrigen Gesamtbetriebskosten.
Gemäß JB/T 5389.1-2005 werden Wälzlagerkomponenten aus Einsatzstahl G20Cr2Ni4(A) oder hochkohlenstoffhaltigem Chromlagerstahl GCr15(SiMn) gefertigt und müssen die geltenden Wärmebehandlungsanforderungen erfüllen. Aufgrund der Betriebseigenschaften von Walzwerken weisen diese Lager in der Regel keine feste Lebensdauer auf. Bei hochpräzisen Bandwalzwerken wird der Außendurchmesser des Innenrings häufig mit Schleifzugabe geliefert. Nach der Montage auf der Walze wird er zusammen mit dem Walzenkörper auf das erforderliche Maß geschliffen, um Radialspiel und Rundlaufgenauigkeit zu gewährleisten.
- Korrekte Verwendung von vierreihigen Zylinderrollenlagern
Mängel bei der Nutzung und Wartung verkürzen die Lagerlebensdauer, verringern die Produktionsstabilität und beeinträchtigen die Produktgenauigkeit. Obwohl Wälzlager keine feste Lebensdauer haben, sollten die Betreiber die effektive Betriebszeit verlängern, um die Produktionskosten zu senken. Neben normaler Materialermüdung zählen Verschleiß, Verbrennungsschäden und Schmierstoffmangel zu den häufigsten Schäden, die zu unruhigem Lauf, schnellem Temperaturanstieg, ungewöhnlichen Vibrationen und Geräuschen oder Fressen führen können.
2.1 Fehlermöglichkeits- und Ursachenanalyse
(1) Kontaktermüdungsabplatzung
Aluminiumbandwalzwerke arbeiten oft reversibel, wodurch die Lager hohen Belastungen, starken Stößen und wechselnden Spannungen ausgesetzt sind. An den Walzenoberflächen kommt es häufig zu Ermüdungsabplatzungen.
(2) Verschleiß
Im Lager treten sowohl Roll- als auch Gleitreibung auf. Unzureichende Schmierung beschleunigt den Verschleiß, vergrößert das Lagerspiel und verringert die Genauigkeit. Geringfügiger Verschleiß kann den Weiterbetrieb ermöglichen, das Lager muss jedoch ausgetauscht werden, sobald die Bandgenauigkeit beeinträchtigt ist.
(3) Verbrennungsschäden
Ein rascher Anstieg der Reibungswärme führt zu Schmierstoffversagen, mikrostrukturellen Veränderungen an der Oberfläche, Adhäsion und möglicherweise zu Fressverschleiß. Wichtige Präventivmaßnahmen umfassen eine verbesserte Lagerkonstruktion, selbstschmierende Käfige sowie eine verstärkte Kühlung und Schmierung.
(4) Versagen der Schmierung
Durch Scherkräfte, Oxidation, Verunreinigungen und Leckagen zersetzt sich das Fett allmählich, was zu höheren Reibungstemperaturen und Oberflächenverbrennungen führt.
Zu den wichtigsten Faktoren, die die Lagerlebensdauer beeinflussen, gehören:
Dynamische Belastung: Stoßbelastungen sind eine Hauptursache für anormale Ausfälle. Ein standardisierter Betrieb ist unerlässlich, um Bruchstellen, Doppelrollen und andere anormale Zustände zu vermeiden;
Lagermaterial: Zusammensetzung und Wärmebehandlung beeinflussen die Lebensdauer maßgeblich und sollten gemeinsam mit dem Hersteller für die tatsächlichen Betriebsbedingungen optimiert werden;
Montage und Abdichtung: Gute Rundlaufgenauigkeit, effektive Abdichtung und angemessenes Spiel sind grundlegend für eine lange Lebensdauer;
Abgestimmte Beziehungen: Beibehaltung der zugewiesenen Paarung zwischen jedem Lager, jeder Rolle und jedem Keil; Vermeidung von willkürlichem Nachschleifen der Innenringe und Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Lastverteilung;
Schmierung: Wählen Sie das richtige Schmiermittel und die richtige Applikationsmethode, vermeiden Sie sowohl zu viel als auch zu wenig Schmiermittel und beugen Sie Verunreinigungen vor.
2.2 Wichtige Hinweise zur korrekten Anwendung
2.2.1 Ein angemessenes Verständnis herstellen
Walzwerkslager arbeiten unter Belastungen, die das Zwei- bis Fünffache von Standardlagern betragen, über einen weiten Drehzahlbereich, in anspruchsvollen Umgebungen, mit häufigen Walzenwechseln und strengen Genauigkeitsanforderungen. Ihre geringe Reibung, die kompakten radialen Abmessungen, die hohe Präzision und die einfache Montage machen sie geeignet für Arbeits- und Stützwalzen in Vierwalzenwalzwerken. Ein separates Axiallager muss die axiale Last aufnehmen.
2.2.2 Spiel wissenschaftlich einstellen und passende Kontrolle sicherstellen
Das Radialspiel kann entweder mit einem Wellen- oder einem Lochsystem ausgelegt werden. JB/T 5389.1-2005 empfiehlt das Lochsystem, da es die Serienfertigung und Qualitätskontrolle unterstützt. Das Lagerspiel beeinflusst direkt die interne Lastverteilung und die maximale Wälzkörperbelastung und muss Passungen, Temperaturanstieg, Verformung und weitere Faktoren berücksichtigen. Radial- und Axialspiel müssen aufeinander abgestimmt werden, um Kollisionen zu vermeiden.
Drehen Sie bei Rollenwechseln die Außenringe der Lager regelmäßig um 90°, um den Verschleiß gleichmäßig zu verteilen und die Lebensdauer zu verlängern. Führen Sie ein Wartungsprotokoll für die Lager und bewahren Sie die zugehörige Paarung mit Rolle und Lagerbock auf. Reinigen und prüfen Sie die Lager regelmäßig, prüfen Sie den Austausch anhand der Lagerspielgrenzen und verwenden Sie vorzugsweise vollständige, originale und aufeinander abgestimmte Lagersätze.
2.2.3 Standardisierung der Montage
Viele Anlagen verwenden nach wie vor Brückenkräne zum Ein- und Ausbau von Stützkeilen. Dies erschwert die Ausrichtung, mindert die Effizienz und birgt das Risiko von Beschädigungen an Walzenhälsen und Lagern. Spezielle Montageanlagen werden in der Stahlindustrie zunehmend eingesetzt und sollten auch von Kupferverarbeitern schrittweise eingeführt werden. Obwohl die Anfangsinvestition höher ist, ermöglicht sie sichereres, schnelleres und präziseres Arbeiten mit erheblichen langfristigen Vorteilen.
2.2.4 Standardisierung des Schmierstoffmanagements
Schmierung trennt Metalloberflächen mit einem Ölfilm und reduziert den Verschleiß. Häufige Probleme sind beschädigte Dichtungen, die das Vermischen von Fett mit der Wälzemulsion ermöglichen, das Eindringen von Emulsion, wodurch die Schmierung beeinträchtigt wird, und Wasserverunreinigungen, die Korrosion und Wasserstoffversprödung verursachen. Die wichtigsten Methoden sind Fettschmierung und Ölschmierung, einschließlich Ölnebel- und Öl-Luft-Systemen.
Fettschmierung: Geeignet für kleine, einfache Mühlen. Verwenden Sie wasserbeständiges Fett, z. B. Lithiumfett. Wählen Sie Kriechfähigkeit und Füllmenge entsprechend Drehzahl, Temperatur und Umgebungsbedingungen. Füllen Sie in der Regel ein Drittel bis die Hälfte des verfügbaren Raums. Regelmäßig nachfüllen und ersetzen. Verwenden Sie niemals Fette unterschiedlicher Viskositätsklassen.
Ölnebelschmierung: Druckluft zerstäubt Öl und transportiert es zum Schmierpunkt. Vorteile sind gleichmäßige Schmierung, effektive Kühlung, geringer Ölverbrauch und eine gewisse Abdichtungswirkung. Nachteile sind die notwendige Abgasreinigung, die Abhängigkeit von Druckluft, die Eignung nur für niedrigviskose Öle und die relativ geringe Ausnutzung.
Öl-Luft-Schmierung: Öltröpfchen werden ohne Zerstäubung durch Druckluft transportiert. Das Verfahren eignet sich für hohe Drehzahlen, hohe Temperaturen, hohe Belastungen und verschmutzte Umgebungen und ist mit Ölen unterschiedlicher Viskosität kompatibel. Öl- und Luftstrom sind einstellbar, die Umweltbelastung ist gering und der positive Innendruck verhindert Verunreinigungen, allerdings sind die Investitionskosten höher.
2.2.5 Verbesserung des Installationsmanagements für Walzensysteme
Die Betriebsbedingungen der Walzanlage und die Qualität der Walzensystemmontage beeinflussen die Lagerlebensdauer direkt. Folgende Punkte sind zu beachten:
Die Parallelität der Rollachsen regelmäßig prüfen und anpassen; Unterlegkeile bestimmten Positionen zuordnen und einen Austausch vermeiden;
Verschleißteile des Antriebs sollten umgehend ausgetauscht werden, um zusätzliche Axialkräfte aufgrund übermäßigen Spiels zu reduzieren.
Um eine Kantenbelastung zu vermeiden, sollten Unterlegkeile mit Selbstausrichtungsfunktion verwendet werden.
Prüfen Sie die Abmessungen, geometrischen Toleranzen und Passungen von Gehäusefenstern, Keilen und zugehörigen Bauteilen;
Die Walzendurchbiegung kontrollieren, um Überlastung und ungleichmäßige Belastung der Walzenreihen zu vermeiden;
Standardisierung der Lager-Keilwellen-Baugruppe:
Einbau des Innenrings: Induktionsheizung oder Ölbadheizung bei maximal 120 °C verwenden; niemals offene Flamme verwenden. Den Ring fest in Position halten, bis er abgekühlt ist;
Montage des Außenrings: vorsichtig in Position klopfen, Markierungen an der Stirnfläche beachten, ursprüngliche Reihenfolge beibehalten und die belastete Zone notieren;
Dichtungsmontage: Geeignete Dichtungen auswählen, z. B. FKM-Gehäusedichtungen, die Dichtlippen in der richtigen Richtung montieren und das Eindringen von Kühlmittel und Verunreinigungen verhindern.
Systematisches Management, standardisierte Arbeitsabläufe und kontinuierliche Verbesserung können die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von vierreihigen Zylinderrollenlagern deutlich erhöhen und eine verlässliche Grundlage für die Produktion hochwertiger Kupferbänder bieten.