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TIMKEN 工程手册——冶金行业分册
1
M 09
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2
编
号：10668
C
沈
阳
瑞
思
达
轴
承
有
限
公
司SHENYANG TOTAL BEARING CO.,LTD.
Tel: 024 22945833 22923833 24853899 Fax: 024 88729249
Mobile: 13940483518 15640413155
（
微
信
）
Web: https://www.rstbearing.com.cn
TIMKEN 工程手册
TIMKEN工程手册冶金行业分册
冶
金
行
业
分
册
沈
阳
瑞
思
达
轴
承
有
限
公
司SHENYANG TOTAL BEARING CO.,LTD.
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TIMKEN 工程手册 1
润滑和密封 ............................................................................................95
润滑..........................................................................................................96
润滑基础............................................................................................96
润滑主要特征...................................................................................99
润滑选择..........................................................................................100
密封........................................................................................................110
密封类型..........................................................................................110
密封系统..........................................................................................112
苛刻应用和增强型
轴承解决方案......................................................................................115
高性能轴承 ..........................................................................................116
接触疲劳...............................................................................................117
碎屑........................................................................................................120
润滑........................................................................................................122
腐蚀........................................................................................................124
精密轧制...............................................................................................126
频繁加减速 ..........................................................................................127
相关产品...............................................................................................129
密封圈和润滑剂 .................................................................................130
维护工具...............................................................................................131
状态监测设备......................................................................................133
Timken® 带座轴承单元 .....................................................................134
Timken Quick-Flex® 联轴器 ..............................................................138
精密链条产品......................................................................................140
轴承储存、搬运和安装....................................................................143
轴承包装和储存 .................................................................................144
轴承标记...............................................................................................144
辊颈轴承维护指导原则....................................................................147
轴承座和辊颈维护指导原则 ..........................................................151
辊颈轴承安装和拆卸 ........................................................................157
轴承游隙设定和调整 ........................................................................168
服务........................................................................................................175
齿轮箱维修 ..........................................................................................176
轴承修复和再造 .................................................................................177
轴承座和轧辊维修改造....................................................................180
MILLTEC™ 轧机运营项目 .................................................................182
服务工程...............................................................................................182
培训........................................................................................................182
TIMKEN工程手册 ——
冶金行业分册
索引
铁姆肯公司概述 .....................................................................................2
保存期限政策.....................................................................................8
储存.......................................................................................................9
冶金行业常用轴承类型......................................................................11
炼钢..........................................................................................................12
连铸..........................................................................................................13
轧钢..........................................................................................................14
径向轴承............................................................................................14
止推轴承............................................................................................16
辅助设备.................................................................................................18
应用考虑因素和轴承选择 .................................................................21
炼钢..........................................................................................................22
连铸..........................................................................................................27
轧制..........................................................................................................33
平材轧制............................................................................................33
长材轧制............................................................................................35
轴承解决方案：径向位置 .................................................................36
工作辊和中间辊：平材轧机 .......................................................36
工作辊：长材轧机..........................................................................43
支撑辊 ................................................................................................46
轴承解决方案：轴向位置 .................................................................53
辅机设备.................................................................................................58
轧机主传动和分动齿轮机座 .......................................................58
开卷机和卷取机 ..............................................................................60
剪切机和剪切机传动 .....................................................................62
输送辊 ................................................................................................64
轴承寿命计算和相关分析 .................................................................67
符号汇总.................................................................................................68
疲劳寿命.................................................................................................69
轴承额定载荷........................................................................................69
载荷计算.................................................................................................72
寿命计算.................................................................................................81
轴承游隙.................................................................................................86
高级分析.................................................................................................92
2 TIMKEN 工程手册
铁姆肯公司助您成长
TIMKEN
铁姆肯公司与您共同强大
每天，世界各地的人们都依赖铁姆肯公司的优势技术和
产品进行生产生活。我们在冶金、摩擦管理和机械传动领域
的专业技术可以帮助人们提高生产效率、延长设备运行时间。
铁姆肯公司致力于提供能够让您的运营顺畅平稳的产品和
服务。无论您需要的是商用车辆的传动系统套件、在污染环境
中经久耐用的轴承座、能够避免电机和变速箱之间金属直接接
触摩擦的联轴器、轴承和变速箱维修服务、适合干燥、腐蚀性
或高湿度应用环境的滚子链条、飞机引擎主轴用的钢材，还是
适合您的应用的其他产品和服务，我们都能满足您的需求。
选择铁姆肯公司，您能获得的不仅仅是高品质的产品和服
务：由铁姆肯公司训练有素、经验丰富的员工组成的国际化团
队会与您精诚协作，使您的业务更上一层楼。
我们的19,000名员工遍布世界各地，能够为制造、采矿、
医疗设备、航空航天、运输、石油和天然气等多种领域以及其
他各个行业的运营问题提供可靠的解决方案。
TIMKEN 工程手册 3
延长您设备的运行时间
TIMKEN
延长您设备的运行时间
除了高品质的轴承和机械动力传动部件以外，我们还提
供高价值的其它相关产品和服务。例如，我们提供维修服务
和设备监测装置，该装置针对某些故障能够发出警示信号，
避免影响设备运行。
此外，我们还提供多种密封圈、优质润滑产品、润滑器、
联轴器和链条，以使您的运营更平稳顺畅。
我们位于美国、欧洲和亚洲的技术中心通过开展广泛的基
础科学和应用科学研究来开创面向未来的技术创新。结合自身
开发和对创新型公司的战略性收购，我们能够不断扩展高性能
轴承和相关传动部件的产品范围。
4 TIMKEN 工程手册
冶金行业创新企业
TIMKEN
创新和客户支持
铁姆肯公司在世界各地的技术研发中心致力于开发创新
的理念和产品，能够帮助您更加高效地运营。我们的领先技
术和客户支持远远超过产品范畴。铁姆肯公司的客户可获得
销售和服务技术的现场支持，还可以得到专攻冶金行业的应
用工程师的其它支持。
核心能力
铁姆肯公司已由初创时的轴承和钢材制造商发展成为提供
多元化产品和解决方案的供应商，其中包括可在系统整个生命
周期中为其增加价值的摩擦管理和动力传动解决方案。我们的
增强型材料能够延长轴承使用寿命，并抵抗碎屑和腐蚀的不良
影响——这两种是金属加工行业常见的难题。我们的精密制造
能力和对质量的投入确保铁姆肯公司的设计和制造都保持全球
一致。全球性的经销网络让全世界的客户都能够方便地获得铁
姆肯公司的产品和服务。
我们在与原始设备制造商 (OEM) 和设计方的合作中，充
分利用这些核心能力，来整合我们的技术到供应的设备中，
使最终用户从运营之日起就能从铁姆肯公司产品的性能优势
中获益。OEM信赖铁姆肯公司的工程专业技术、制造能力以
及对可靠性能的注重。
冶金行业创新者
如今，冶金设备相比以往，载荷更重，速度更快，产量更
高。而且，在成品质量要求提高的同时，整个行业制造商都持
续大量投入，来提高设备性能，延长设备的正常运行时间。
作为冶金行业摩擦管理和动力传动解决方案的领先者，铁
姆肯公司能够帮助金属加工企业提高设备性能，延长设备正常
运行时间。为此，我们提供各种定制解决方案，从能够应对恶
劣应用环境的轴承，到有助于最大限度地减少维护成本和提高
工厂生产效率的状态监测设备，应有尽有。
我们在开发轴承产品和相关解决方案方面拥有一个多世纪
的经验，这些产品和解决方案有助于提高设备在各种应用中的
运行效率，包括炼钢、连铸以及平材和长材轧制。
TIMKEN 工程手册 5
产品和服务
TIMKEN
产品和服务
我们是业界可以为设备制造商和运营商提供最为广泛的摩
擦管理产品和服务组合的企业之一。
轴承
我们提供炼钢炉、连铸机扇形段、工作辊、支撑辊、压下
系统、轧机传动、分动齿轮机座、卷取机、输送辊道和其它辅
助设备所用的各种轴承设计和配置。轴承类型包括：
圆锥滚子轴承——圆锥滚子轴承采用独特的设计来承受轴向
和径向载荷，具备单列和多列多重射击。我们齐全的圆锥滚
子轴承组合可为设备制造商和运营商提供简单可靠且成本较
低的设计解决方案。
圆柱滚子轴承——与其它类型滚子轴承相比，在相同尺寸
下，这种设计具有最高的径向承载能力。单列和双列圆柱
滚子轴承是许多轧机机架、齿轮传动和其它辅助设备应用的
理想选择，而四列圆柱滚子轴承则用于轧辊颈应用。铁姆肯
公司提供单列和多列圆柱滚子轴承，也可根据具体应用按要
求提供定制设计。
调心滚子轴承 —— 调心滚子轴承可提供高径向承载能力和
中等轴向承载能力，同时具有最大的静态和动态偏心补偿
能力。Timken调心滚子轴承具有高静态载荷能力以及可减
少摩擦和发热的先进几何结构。Timken调心滚子轴承可在
一定温度范围内保持热稳定。
止推滚子轴承——轧机应用中的止推滚子轴承可采用圆柱滚
子、调心滚子和圆锥滚子设计。止推轴承是高轴向载荷应用
中的理想选择，如轧机、压下系统和穿孔机。
球轴承—— 球轴承广泛用于涉及轻载和/或高速条件的辅助
设备。铁姆肯公司提供各种公制和英制尺寸的径向、止推
和角接触球轴承。请联系铁姆肯公司工程师以了解这些产
品系列的详细信息。
带座轴承单元 —— Timken®调心滚子轴承一体式带座轴承
单元采用独特的铸钢设计，能够承受冶金行业应用中的苛刻
条件。这些一体式带座轴承单元具有多种样式以及五种先进
的锁定配置。Timken® 调心滚子轴承一体式带座轴承单元设
计用于挑战性的环境。尺寸齐全的主密封圈、护盖和轴承座
助您找出适合您的应用的带座滚子轴承单元。如果轴向载荷
过高，超过了调心滚子轴承的承载能力，Timken® E 型带座
轴承单元就是您的最佳替代选择。铁姆肯公司还可提供众多
公制和英制尺寸的剖分式轴承带座单元。
6 TIMKEN 工程手册
产品和服务
TIMKEN
高性能轴承解决方案
铁姆肯公司为冶金行业提供各种高性能轴承解决方案，
包括 Timken® AquaSpexx®、DuraSpexx®和防腐蚀的薄密镀
铬轴承。我们的防碎屑轴承是污染和/或边界润滑条件下的理
想选择。
我们还可提供定制轴承解决方案，例如满足特殊应用要求
的具有特殊滚道修形的轴承。
除了部件几何修形和冶金学之外，我们探索出了多种方
法，通过在滚子、滚道和其他功能表面应用独特的表面光洁度
和特殊涂层来增强轴承性能。工程表面技术和表面形貌改良处
理可将表面粗糙度降到比传统研磨方法更低的水平。我们还提
供专利涂层技术，以获取硬度达到钢材四倍、弹性达到钢材两
倍的表面。关于铁姆肯公司高性能轴承和工程表面技术的更多
信息，请参阅本手册的“应用挑战和高性能轴承解决方案”部
分（第 115-127 页）。
动力传动
部件和系统
铁姆肯公司提供范围广阔的动力传动部件，包括密封圈、
联轴器和工程链条。
极端温度和高污染可使您的设备丧失功能，显著降低生
产效率。铁姆肯公司利用先进材料和工艺解决方案开发的密
封圈有助于保护设备，并最大限度地减少设备停机时间。我
们提供尺寸齐全的大孔径油脂密封圈系列以及金属和非金属
轴承密封单元。
Timken® Quick-Flex® 联轴器极其耐用，所需的维护工作
微不足道。这些联轴器容易安装，并且无需润滑。它们设计用
于连接电机与变速箱和其他运转设备，其传输扭矩的能力相当
于或超过相同尺寸的齿轮联轴器。Quick-Flex®联轴器的创新设
计利用先进的弹性元件传输扭矩，因而消除了联轴器轮毂之间
的任何干扰，避免其损坏设备。
铁姆肯公司制造的精密滚子链条能够
满足苛刻的钢铁行业应用要求。我们按照
精密的技术要求生产链条，以获得可观的
强度和最大磨损寿命。产品包括全系列
精密滚子链条、连接链和工程输送链。
润滑
Timken润滑产品能够减少摩擦、降低磨损并防止轴承表面
受到腐蚀。我们提供多样化的润滑产品选择，包括Timken轧机
润滑脂，它适用于严苛的辊颈轴承应用环境。铁姆肯公司的单
点和多点润滑器以及润滑传输装置有助于轧机维护专家简化其
润滑操作，节省时间和金钱。
TIMKEN 工程手册 7
产品和服务
TIMKEN
状态监测
对轧机设备状态的持续了解有助于避免代价高昂的意外停
机。铁姆肯公司提供全系列的状态监测设备，包括手持设备和
连续监测系统。我们的各种监测系统能够满足您的轧机从简单
报警到复杂数据收集的众多需要。这些产品能够让您在尚未
造成损坏或系统完全停机的阶段就提前检测出并纠正问题。
维修工具
铁姆肯公司的维修工具有助于正确地安装、拆卸和保养，
从而延长轴承使用寿命。它们还可帮助简化维护操作。我们
提供感应加热器、冲击安装工具，以及液压和机械拉拔器。
修复
修复旧轴承及相关部件可将其恢复至初始技术指标，且所
需的时间和成本低于购买新品。我们为多种部件提供齐全的翻
新和修复服务，包括轴承、轴承座、轧辊和更多其它部件。
我们的变速箱修理服务团队是全球公认的重工业市场动力
传动解决方案专家，几乎能够修复任何制造商或型号的大型变
速箱，并可按需要在现场提供紧急故障服务。
铁姆肯公司的翻新和修复运营机构提供全系列的维护和
修复服务。利用这些服务能够取得更高的工厂效率，降低总
体生产成本。
除了轴承修复之外，我们还在某些区域提供轴承座维护
和轧辊维修服务，以帮助轧机操作人员最有效地利用他们的
轴承座/轴承组件。
此外，我们的MILLTEC®轧机项目可对轧辊车间进行昼
夜不间断式管理，以最大限度地减少运营成本和停机时间。
培训
我们提供面向工厂专家的特定行业培训项目，以及能够满
足您的具体需要的现场定制培训。我们在世界各地的选定地点
提供冶金行业培训项目，涵盖冶金行业制造流程中涉及轴承性
能的每个阶段。课堂时间会适当地结合各种动手操做培训以及
铁姆肯公司工厂设施参观活动。
8 TIMKEN 工程手册
TIMKEN
如何使用本手册
我们设计本手册的目的是帮助您找到最适合您的技术要
求的轴承。
铁姆肯公司提供各类英制和公制轴承及其附属产品。为方
便用户选择，产品尺寸范围使用毫米和英寸两种单位标注。只
有了解我们全部产品信息才能选择出最适合您应用需求的轴承
产品。更多信息，请联系您的铁姆肯公司销售工程师。
本手册包括产品尺寸、公差和额定载荷等数据，还包括一
些介绍轴和轴承座的公差配合、游隙、材料和其他轴承特性等
知识的工程技术章节。在考虑轴承类型和特性之初，它能提供
有价值的帮助，以选出最适合您特定需求的产品。
本手册中的ISO和ANSI/ABMA分别指国际标准化组织和
美国国家标准协会/美国轴承制造商协会。
本手册会定期更新。请访问www.timken.com.cn以获得最
新版本的《TIMKEN工程手册——冶金行业分册》。
免责声明
我们提供本手册的目的只是为您提供分析工具和数据，
帮助您选择产品。鉴于实际产品性能受到许多铁姆肯公司不
可控因素的影响，选择产品时需要您亲自对产品的适用性和
可行性进行确认。
售出的铁姆肯公司产品受铁姆肯公司销售条款和条件的约
束，包括我们的有限担保和补偿。您可以在http://www.timken.
com/en-us/purchase/Pages/TermsandConditionsofSale.aspx
上找到这些条款和条件。
请咨询铁姆肯公司工程师以获得详细信息和帮助。
我们竭尽所能确保本手册中所含信息的准确性，但错误和
疏漏不可避免，故不承担由此引发的任何责任。
脂润滑轴承与部件的保存期限与储
存方式
为了帮助您从我们的产品中获得最大价值，铁姆肯公司
提供了脂润滑型球和滚子轴承、部件和组件的保存期限指导
原则。保存期限根据铁姆肯公司和行业测试数据和经验确定。
保存期限政策
保存期限不同于润滑轴承/部件的设计使用寿命，区别如
下：
脂润滑轴承/部件的保存期限指使用或安装前的时间期限。
是预期总设计使用寿命的一部分。由于润滑脂渗出率、
油气挥发、操作条件、安装条件、温度、湿度和储存时间的
不同，我们很难精确预测其设计使用寿命。
铁姆肯公司所提供的保存期限值是指遵循本手册或铁姆肯
公司员工建议的储存和处理指导原则下的最长期限。任何对于
铁姆肯公司储存和处理指导原则的背离都会导致保存期限的缩
短。应参考有关保存期限缩短的说明或操作实例。
铁姆肯公司无法预见润滑脂在轴承或部件安装或投入使
用后的性能状况。
铁姆肯公司对非经本公司润滑的轴承/部件
的保存期限不承担任何责任。
欧洲REACH合规性
铁姆肯公司润滑油、润滑脂和以及在独立容器或递送
系统中销售的类似产品均遵循欧洲REACH（化学品注册、
评估、许可和限制）指令。向欧盟脂润滑轴承与部件的保
存期限与储存方式出口时，铁姆肯公司只能销售和提供在
ECHA（欧洲化学品管理局）注册的那些润滑油和润滑脂。更
多详细信息，请联系您的铁姆肯公司工程师。
如何使用本手册 • 脂润滑轴承与部件的保存期限与储存方式
TIMKEN 工程手册 9
TIMKEN
储存
铁姆肯公司建议遵循以下制成品（轴承、部件和组件，统
称“产品”）储存原则：
除非铁姆肯公司另作说明，产品在投入使用前应使用原包
装储存
请勿撕下或更改包装上的标签和印记
产品储存时请勿刺穿、压碎或损坏包装
拆开产品包装后，应确保产品尽快投入使用
如果产品不是单独包装，而是散装在零件包内，则取出一个
产品后应立即密封零件包
请勿使用超出产品保存期限（见铁姆肯公司保存期限原则）
的产品
储存区域温度应维持在 0º C (32º F) 到 40º C (104º F) 之间；
并尽量减小温度波动
相对湿度应维持在60%以下，表面应保持干燥
储存区域应避免受到（但不限于）粉尘污染、灰尘污染、有
害气体污染等等
储存区域应避免过分振动
避免任何极端条件
由于铁姆肯公司不熟悉您特有的储存条件，因此强烈建议
您遵循这些指导原则。但是，如果相关环境或政府提出了更高
的储存要求，您则必须相应地遵照执行。
大部分轴承部件通常在出厂前会涂上防腐蚀混合物（非润
滑油）。在油润滑的应用中，无需去除这些部件上的防腐蚀混
合物。而在一些特殊的脂润滑应用中，建议您在涂合适的润
滑脂之前去除轴承部件上的防腐蚀混合物。
本手册中的大部分带座轴承单元预装有适合常规应用的
通用润滑脂。您可能需要经常补充润滑脂以获得最佳性能。
不同润滑油脂极有可能互不兼容，选择润滑油脂时应当
注意。您可以订购使用指定润滑剂预润滑的带座轴承单元。
收到轴承或带座轴承单元后，在准备好安装之前不要除去
产品包装，以避免腐蚀或污染。
将轴承和带座轴承单元储存在合适的环境中，以使其在设
计使用期内得到正确保护。
脂润滑轴承与部件的保存期限与储存方式
10 TIMKEN 工程手册
免责声明
我们提供本手册的目的只是为您提供分析工具和数据，帮助您选择产品。
鉴于实际产品性能受到许多铁姆肯公司不可控因素的影响，
所选的全部产品的适用性和可行性必须由您来确认。
售出的铁姆肯公司产品受到铁姆肯公司销售条款和条件约束，包括有限担保和补偿，
其中的条款可从 http://www.timken.com/en-us/purchase/Pages/TermsandConditionsofSale.aspx 获得。
请咨询您的铁姆肯公司工程师以获得更多详细信息和帮助。
我们竭尽所能确保本文中所含信息的准确性，但错误和疏漏不可避免，
故不承担由此引发的任何责任。
要查看完整的工程手册，请访问 www.timken.com.cn。要订购此目录，请与您的铁姆肯公司工程师联系
并索要《TIMKEN 工程手册》（订购号10424C）。
欧洲 REACH合规性铁姆肯公司品牌的润滑油、润滑脂以及在独立容器或递送系统中销售的类似产品均遵循欧洲
REACH（化学品注册、评估、许可和限制）指令。向欧盟出口时，铁姆肯公司只能销售和提供在ECHA（欧洲化学
品管理局）注册的那些润滑油和润滑脂。更多详细信息，请联系您的铁姆肯公司工程师。
本手册会定期更新。
请访问www.timken.com.cn以获得最新版本的《Timken工程手册 ——冶金行业分册》。
正确的维护和操作方法非常重要。
始终遵循安装说明并保证适当的润滑。
警告 违反以下警告信息可能造成严重伤害。
本手册包含了针对产品系列的警告，这些警告还发布在
www.timken.com/en-us/products/warnings/Pages/default.aspx.
注意
切勿尝试拆卸整体式轴承。
部件可能会受损，并影响到轴承的性能和使用寿命。
切勿混合不同组合体的部件。混合这些部件可能会缩短轴承的使用寿命。
注意事项 不遵守这些注意事项可能会导致财产损失。
如果使用锤子或钢棒来安装或拆卸部件，请使用软钢棒（如1010或1020级）。因为软钢棒较少导致锤子、钢棒或拆卸部件
产生高速飞溅的碎片。
切勿使用损坏的带座轴承单元。使用损坏的带座轴承单元可能会造成设备损坏和/或人身伤害。
TIMKEN
脂润滑轴承与部件的保存期限与储存方式
TIMKEN 工程手册 11
冶金行业中常见的轴承类型
冶金行业中常见的轴承类型
本部分中涵盖了下列应用：
炼钢
连铸
轧机
径向轴承
止推轴承
辅助设备
12 TIMKEN 工程手册
炼钢
冶金行业中常见的轴承类型
调心滚子轴承
EM/PIN 型
组成：一个双内圈、一个双外圈、两列
调心滚子及滚子引导黄铜保持架,或者钢制
销式保持架。
应用：氧气顶吹转炉 (BOF) 或氩氧脱碳
(AOD) 炉枢轴（耳轴）。
备注：EM型轴承设计用于在主要产生轴
弯曲的应用中承受高径向载荷。
直线阶梯轴承
圆柱滚子型
组成：一块顶板、一块底板、圆柱滚子及弹簧对中保持
架和一个底座。
应用：BOF或AOD转炉浮动侧枢轴轴承组合中的滑动轴
承。
备注：成对使用以提供±65mm (2.5 in.) 的轴向浮动。
剖分型
组成：一个剖分式双
内圈及锁紧环、一个剖分
式双外圈、两列调心滚子
及销式保持架。
应用：BOF或AOD 转
炉枢轴（耳轴）。
备注：经常用于取代
枢轴（耳轴）驱动侧传统上
所用的调心滚子轴承。
炼钢
转炉的主要支撑位轴承应用充满挑战。它们承受很高的载荷和偏心，而转速非常低。此外，还会发生周期性旋转和反转。
铁姆肯公司的解决方案使用安装在定制轴承座中的一体式或剖分式高性能调心滚子轴承。浮动位置轴承座集成了直线阶梯轴承
以适应转炉组件的轴向热膨胀。
图1. EM型
图2. 剖分型
图3. 圆柱滚子型
TIMKEN 工程手册 13
连铸
冶金行业中常见的轴承类型
ADAPT™
组成：一个单圆柱形内圈、一个带滚道修
型的单外圈、满滚子设计及滚子/保持架组件。
应用：连铸机连铸辊；浮动位置。
备注：ADAPT满装滚子轴承是专为连铸机
开发的一种新设计，结合传统的圆柱滚子轴承
和调心滚子轴承的结构特点，具有这两类轴承
的关键特性（同时具有全偏心和高轴向位移能
力）。这种轴承还具有高静态径向承载能力以
适应某些可靠性需求。
滚针轴承
NA 型
组成：一个单内圈、一个单外圈、一列
或两列滚针和保持架组件。
应用：弯曲段支撑辊。
备注：径向横截面小，径向额定动态和
静态载荷高。可选用特殊游隙和更高温度稳
定性以适应连铸机工作条件。
圆柱滚子轴承
NNCF 型
组成：一个双内圈、一个双外圈、
两列满装圆柱滚子。
应用：连铸机弯曲段支撑辊。
备注：可选用特殊游隙和更高温度
稳定性以适应连铸机工作条件。这种类
型轴承内圈和外圈上集成挡边，可以承
受单向的较轻轴向载荷并允许轻微的轴
向浮动。
调心滚子轴承
EJ 型
组成：一个双内圈、一个双外圈、两列调
心滚子及冲压钢保持架。
应用：连铸机连铸辊；固定和浮动位置。
备注：EJ型调心滚子轴承配备硬化冲压
钢窗式保持架，保持架端面有凹槽，以改善
润滑。这种轴承设计用于承受工作过程中的
偏心，并具有很高的径向承载能力，以获得
最高的可靠性。
连铸
连铸是轴承应用最具挑战性的工况之一。用于连铸辊的轴承，须承受高载荷和低转速，且经常还须承受高温环境。在弯曲段
以下，铁姆肯公司的理想解决方案是在固定侧使用我们的高性能调心滚子轴承，在浮动侧使用我们最新的创新设计， Timken®
ADAPT™轴承。
ADAPT ™轴承内外圈可分离。搬运或安装完整组装好
的轴承时必须小心，以防止内圈意外地从组件中滑脱。
使用此轴承完整替换另一轴承时，务必检查该安装的设
计，以确保该轴承安装后，能确保轴承外圈不会滑落。
正确的维护和操作实践非常重要。
始终遵循安装说明并保证适当的润滑。
警告
不遵守以下警告信息可能会导致严重人身伤
害的危险。
图4. NA型
图5. NNCF型
图6. EJ型
图7. ADAPT™
14 TIMKEN 工程手册
径向轴承
圆锥滚子轴承
TQOW
组成：两个双内圈及圆锥
滚子、一个内圈隔圈、两个单
外圈、两个外圈隔圈、一个双
外圈。
应用：工作辊、中间辊和
支撑辊。用于支撑辊时，通
常轧机速度不超过800m/min
(2600ft/min)。
备注：TQOW是一种预设
游隙的四列滚子轴承，内圈隔圈经硬化处理以减少其端面磨
损。长时间使用后，可通过重新研磨隔圈来重设 TQOW 轴承
的游隙。
这种轴承内外圈均以松配合分别安装于轧辊颈上和轴承座
中。内圈端面油槽可提供内圈和倒角环端面的润滑，以减少磨
损。内圈螺旋油槽还可对轧辊颈提供额外润滑。
2TDIW
组成：两个双内圈及圆锥滚
子、四个单外圈以及两个或三个
外圈隔圈。
应用：工作辊、中间辊和支
撑辊。用于支撑辊时，通常轧
机速度不超过800m/min(2600ft/
min)。
备注：相同尺寸的2TDIW
型与 TQOW型轴承可以互换使
用，并具有相同的额定载荷。在承受轴向和径向综合载荷
时，2TDIW轴承中间的两个单外圈的载荷分布优于TQOW型
所用的双外圈。
密封辊颈轴承
组成：结构与2TDIW相
同，并配有两个主密封圈、
一个内径密封圈和O形环以
在轴承座内孔与轴承外圈接
触面实现静态密封。
应用：主要用于工作辊
和中间辊，以及某些支撑
辊。
备注：密封辊颈轴承采
用预设游隙的整体式组件供
应，预装或不预装油脂。
TQITS
组成：一个双内圈和两
个单内圈（所有内圈都有匹配
的锥孔）、四个单外圈、三个
外圈隔圈。
应用：支撑辊，通常用
于带钢速度超过800 m/min.
(2600 ft./min.) 的高速轧机。
备注：TQITS型轴承利
用轧辊颈和轴承内孔的1:12
锥度，紧配合安装于轧辊颈
上，并精确地控制过盈量。这种轴承通常用于高速轧机以尽量
减少辊颈磨损。
轧机
轧机从低速到高速运行过程中通常会有极高的径向载荷和大小不断变化的轴向载荷。为了适应这些工作条件，辊颈轴承必
须具有优良的接触面设计，高强度性能材料，和优化的内部几何设计以及优异的保持架特性。可用类型包括双列、四列或六列
圆锥滚子轴承和多列圆柱滚子轴承。
轧机
图8. TQOW
图9. 2TDIW
图10. 密封辊颈轴承
图11. TQITS
冶金行业中常见的轴承类型
TIMKEN 工程手册 15
RX
组成：两个圆柱
形内圈、两个带挡边
的外圈以及用于分开
滚子的独立侧边挡
环。通常采用销式保
持架。
应用：平材轧机
的支撑辊径向位置。
长材轧机的辊颈。
备注：用于支撑
辊时，这种轴承紧配合安装在辊颈上，而松配合安装于轴承
座中。通常提供半精磨 (CF)内圈滚道，安装到辊颈后由客户
进行最终精磨。独立侧边挡环便于完全拆卸以进行检查。RX
型设计常见于内径大于 400mm (15.75in.) 的轴承。在长材轧机
应用中通常以预设游隙组件形式供应，紧配合安装在辊颈上。
RY和RYL
组成：通常包括一个单
件式内圈以及两个带三处
法兰（实体挡边）的外圈。全
机加工黄铜(RY)或钢(RYL) 保
持架。
应用：长材轧机的辊颈
径向位置。
备注：最新的RYL设计
专门用于长材轧机，配备机
加工钢保持架和改良设计，
以尽可能延长轴承使用寿命，优化轴承安装操作。对于特定应
用，也可提供内圈带螺旋油槽，内圈加宽或锥孔等设计形式。
轧机
TQOWE和TQITSE
组成：分别与TQOW
和TQITS的结构相同，在
轴承内圈的一侧或两侧
有加宽部分。
应用：工作辊、中
间辊和支撑辊。
备注：TQOWE和
TQITSE 型轴承内圈加
宽，以配装轴承座内密
封圈。这种轴承设计可
获得最佳轴承座密封圈
工作表面。密封圈集成
可使轴承的位置更靠近
辊面，提高辊颈刚性。
图12. TQOWE
图13. TQITSE
圆柱滚子轴承
图14. RX
图15. RY和RYL
冶金行业中常见的轴承类型
16 TIMKEN 工程手册
TDIK
组成：一个双内圈及圆锥滚子、两个
单外圈、隔圈，也可不带隔圈。
应用：平材轧机的支撑辊和工作辊轴
向位置。
备注：这些轴承采用大锥角设计，以
承受两个方向的推力。外圈和内圈都采用
松配合安装。内圈通过键连接到轴上，以
防止内圈旋转和磨损。
带有集成弹簧外圈的TDIK
铁姆肯公司开发出外圈集成弹簧而无
隔圈的版本，确保不受载的那一列外圈
始终压紧滚子，防止滚子倾斜打滑产生
损伤。
应用：工作辊、带有轴向窜辊的中间
辊以及配备圆柱滚子轴承的支撑辊。
带有集成弹簧外圈的密封TDIK
铁姆肯公司开发出了带有弹簧系统
的密封版TDIK轴承。
应用：工作辊、带有轴向窜辊的中
间辊以及配备圆柱滚子轴承的支撑辊。
止推轴承
安装圆柱滚子轴承、油膜轴承或存在窜辊或交叉轧制的系统的应用，通常需要额外的止推轴承。
轧机
冶金行业中常见的轴承类型
TTDWK和TTDFLK
组成：一个双中间座圈及圆锥滚子、两个外部座圈。
应用：存在窜辊的重载平材轧机以及长材轧机。
备注：承受双向轴向载荷，有两种设计：锥形滚道中
间座圈或平直滚道中间座圈。松配合安装于辊颈上和轴承
座中。
图19. TTDWK 图20. TTDFLK
TTDWK采用锥形滚道中间座圈设计，轴承总宽度较
小。TTDFLK组合可以配备或不配外隔圈。但是，我们通常
优先使用无外隔圈的设计，并设计安装于轴承座挡肩中的弹
簧来确保两列滚子都保持在正确的位置（请参阅第55页）。
止推圆锥滚子轴承
图16. TDIK
图17. 带有集成弹簧
外圈的TDIK
图18. 带有集成弹簧
外圈的密封TDIK
TIMKEN 工程手册 17
轧机
冶金行业中常见的轴承类型
TTHDFLSX和TTHDFLSV
组成：与TTHD结构相同，顶圈通常采用凸面设计
(TTHDFLSX) 。如果需要，也可提供凹面 (TTHDFLSV)顶圈。
应用：压下装置止推轴承。
备注：采用满装设计以获得最大承载能力。每个圈上都有
吊装孔，以便于操作。
两种设计都提供锥形滚道座圈（TTHDSX 和 TTHDSV）。
止推调心滚子轴承
TSR
组成：一个单内圈及调心滚子和保持架组
件、一个单外圈。
应用：变速箱和辅助设备的轴向位置。
备注：TSR型止推调心滚子轴承可承受高
轴向载荷并适应偏心。
2TSR组件
组成：两个单内圈
及调心滚子和保持架组
件安装在套筒上，然
后与两个外圈装配在
一起。
应用：变速箱和辅
助设备的轴向位置。
备注：为了使不受
轴向卸荷那一列承受必
要的载荷，整个组件
采用收缩的弹簧进行
预载。
TTHD
组成：两个锥形座圈、保持架，也可不配保持架。
应用：穿孔机、森吉米尔轧机和辅助设备的轴向位置。
备注：在外形尺寸相同的情况下，这种设计的承载能力可
比止推圆柱滚子轴承和止推调心滚子轴承高出达40%。仅用于
承受单向轴向载荷。配有保持架时适用于低到中速应用。无保
持架设计适用于高载荷和低速应用。
图22. TTHDFLSX
图23. TTHDFLSV
图21. TTHD
图24. TSR
图25. TSR组件
18 TIMKEN 工程手册
圆锥滚子轴承
TS
组成：一个单内圈及圆锥滚子组件，一
个单外圈。
应用：锯床、引导辊、切边机和小型传
动设备。
备注：TS是最常见的圆锥滚子轴承，可为
设计人员提供大量安装设计选择。TS轴承总是
成对使用，像 TDI那样面对面安装或者像 TDO
那样背对背安装。
TDI和TDIT
组成：一个双内圈、两个单外
圈、一个外圈隔圈，也可不配隔
圈。
直孔 TDI类型（图中所示）。
锥孔 TDIT类型。
应用：立辊、棒材轧机。建议
在轧机速度超过600m/min. (2000
ft./min.) 时采用紧配合安装。
备注：TDI/TDIT轴承交付时已
经预设游隙。TDI类型设计时，内圈与外圈通常都采用松配合
安装。轴旋转应用中可用于固定侧。对于轴承座旋转应用，
轴承可在静止轴上浮动。
TDO
组成：两个单内圈、一个双
外圈和一个内圈隔圈。
应用：轧机传动齿轮箱、分
动齿轮箱、卷取机、开卷机、切
边机和碎边剪切机。
备注：TDO是一种预设游
隙组件，用于旋转轴应用中的固
定和浮动位置。双外圈上通常有
润滑油孔和环形槽，用于进行润
滑，且通常带有一个沉头孔。这
样便于通过锁定销防止松配合安
装的外圈在浮动位置发生旋转。
这称为CD外圈。
TNA和TNAT
组成：与TDO版本相似。内
圈小端面延长，靠在一起，因此
无需再使用隔圈。
直孔TNA类型（图中所示）。
锥孔内圈的TNA类型。
应用：轧机传动齿轮箱、分
动齿轮箱、卷取机和开卷机。
备注：预设游隙组件。这些
轴承为需要简化安装过程的很多
固定或浮动侧轴承应用提供了一
种解决方案。
辅助设备
铁姆肯公司提供尺寸齐全的轴承用于各种辅助设备应用，例如齿轮传动、输送辊、卷取机、末端卷取机、轧平机、分动齿
轮箱、装卸设备以及更多其他应用。
辅助设备
冶金行业中常见的轴承类型
图26. TS
图27. TDI和TDIT
图28. TDO
图29. TNA和TNAT
TIMKEN 工程手册 19
辅助设备
冶金行业中常见的轴承类型
调心滚子轴承
EM型
组成：一个双内圈、一个双外圈、两列
调心滚子及滚子引导黄铜保持架。
应用：轧机传动、分动齿轮箱、卷取
机和开卷机。
备注：EM型轴承可同时承受高径向载
荷和高的轴偏心。
EJ型
组成：一个双内圈、一个双外圈、两
列调心滚子及冲压钢保持架。
应用：齿轮传动、输送辊和辅助设
备。
备注：EJ型调心滚子轴承配备硬化
冲压钢窗式保持架，带有可改善润滑的
端面凹槽。它具有高额定载荷以延长使
用寿命。
TNASWH
组成：与TNA轴承相同，并配
有一个厚壁双外圈和两个防尘盖。
应用：轧平机、机座滚轮、
输送车车轮、各种轨道车和起重
机滑轮。
备注：带弧型外圈的预设游隙
组件。内圈松配合安装在静止不转
的轴上。组件也可充当车轮。
图30. TNASWH 图31. EM型
图32. EJ型
切勿用压缩空气吹扫轴承，
否则部件可能被强力弹出。
警告
不遵守以下警告信息可能会导致
严重的人身伤害或死亡。
20 TIMKEN 工程手册
双列圆柱滚
子轴承
组成：一个单内圈、一个单外
圈、两列圆柱滚子以及一个整体式
滚道引导指式黄铜保持架。
应用：齿轮传动、飞剪。
备注：标准保持架设计包括指
式兜孔黄铜保持架。
圆柱滚子轴承
单列EMA型
组成：一个单内圈、一个单外圈、一列
圆柱滚子以及一个整体式滚道引导窗式黄铜
保持架。
应用：齿轮传动、电机。
备注：可采用多种配
球轴承
深沟球轴承
组成：内外圈以及容纳一组滚珠的保持架。
应用：齿轮传动、电机、飞轮和辅助设备。
备注：标准深沟球轴承可承受径向和低轴向
载荷，适用于中速到高速应用。可采用多种配
置。
辅助设备
冶金行业中常见的轴承类型
角接触球轴承
组成：内外圈以及容纳一组滚珠的保持架。
应用：轧机的工作辊止推位置。辅助设备。
备注：设计用于承受径向和轴向载荷组合。
单列轴承具有单向轴向承载能力。通常成对使用
以承受两个方向的轴向载荷。
图33. 单列EMA型
图34. 双列圆柱滚子轴承
图35. 深沟球轴承
图36. 角接触球轴承
置：NU、N、NJ、
NF 等。
TIMKEN 工程手册 21
应用考虑因素和轴承选择
本部分涵盖了下列流程：
炼钢
连铸
轧钢
平材轧制
长材轧制
轴承解决方案：径向位置
工作辊和中间辊：平材轧机。
工作辊：长材轧机
支撑辊
轴承解决方案：轴向位置
辅助设备
轧机主传动和分动齿轮架
开卷机和卷取机
剪切机和剪切机传动
输送辊
应用考虑因素和轴承选择
22 TIMKEN 工程手册
炼钢
应用考虑因素和轴承选择
炼钢
氧气顶吹转炉
在BOF（图 37）以及机械特性相似的底吹氧气流程 (BBOP)
和氩氧脱碳 (AOD) 炉中熔化钢材以进行最终的合金调整和净
化。这三种熔炉均为转炉。每种类型都有各自的配置，但是
通常都包含以下设备：
炉体。炉体通常由桶状炉身以及碟形底部和锥形顶部组
成。内部包括耐火材料内衬以及用于隔离锥形顶部的伸缩
式顶罩
耳轴环。耳轴环环绕并支撑炉体。借助耳轴环，炉体可绕着
两个相隔大约180度的轴柄前后倾转
图37. 氧气顶吹转炉
炉体
主支撑轴承和
轴承座组件
传动组件
耳轴环
冶金半成品和成品的基本生产流程包括以下阶段：采矿、
熔炼、合金化、铸造、轧制和精加工。根据金属种类和生产工
艺，从矿石提取金属的熔炼阶段采用的流程可能会有显著不
同。在熔炼阶段之后，金属生产流程大体相同。
本部分概要介绍熔炼阶段之后的冶金生产流程中所用的
关键轴承应用。在此着重介绍钢材生产期间所用的氧气顶吹
转炉(BOF)和连铸机以及可用于冶金平材和长材生产的热轧机
和冷轧机的轴承应用。
TIMKEN 工程手册 23
主支撑轴承和轴承座组件。这些轴承安装在转炉托圈的轴柄
上，可支撑装载的熔炉及其传动设备的全部重量
传动组件。传动组件可驱动炉体从垂直位置向前后各旋转大
约135度。最新设计的炉体，由耳轴支撑其转动，并由转矩
臂将其像锚一样连接固定在基座上
炼钢
应用考虑因素和轴承选择
在BOF应用中，有两个关键位置使用滚动轴承。第一处最
有挑战性，是炉体及其耳轴环的两个主要支撑位置（图38）。第
二处位于传动装置内。
主要支撑位置的轴承应用，使得炉体可以向前倾斜以加入
原料以及倒出精炼钢。精炼钢倒出（浇铸）后，炉体向后倾斜以
去除熔渣。熔炼结束，炉体回到垂直位置。炉体、耳轴环和熔
体总重量最高可超过1000公吨。在最新设计中，传动设备直接
连接到耳轴支撑轴而不是基座，这样总重量可达到1500公吨。
第二个关键的轴承应用是用于驱动BOF旋转的传动设备。
该传动系统通常包含若干个较小的独立减速器和电机，安装在
装有主齿轮的同一齿轮箱中。每个小驱动单元都有各自的小齿
轮与主齿轮啮合进行驱动。这种应用的轴承选用遵循传统的动
力传动应用指导原则。
主要支撑位置
主要支撑耳轴位置的首选轴承类型是调心滚子轴承，因
为这类轴承径向承载能力高，能够作为固定位轴承使用并具
有高偏心补偿能力。由于转速极低，轴承选用的主要考虑因
素是静态承载能力。轴承静态承载能力与实际载荷之比应为
3:1或更高。典型尺寸范围为600mm (23.62in.) 孔径至900mm
(35.43 in.) 孔径，最高可达1250mm (49.21in.)。
确定该轴承应用需求时，我们还必须考虑某些独特的应
用条件。这些条件可包括：
超过±1.5度的结构偏转
极低转速，极高载荷和高温。这对于润滑至关重要
最大摆幅为270度的摆动
由于温度在长达12m (40 ft.) 的轴承间距上发生改变而导
致耳轴环明显的轴向膨胀
熔炼过程中钢水的搅动和氧气吹入钢水引起的明显振
动。振动在AOD熔炉中尤其强烈
严重污染的工作环境以及由此产生的苛刻密封要求
检查和后期更换轴承的实际操作性
对于这些应用和工作条件，铁姆肯公司建议使用为具
体的安装量身定制的整套轴承和轴承座系统。这种系统通
常应包括两个轴承座组件—— 一个用于浮动位置，一个
用于固定位置。
图 38. 氧气顶吹转炉的轴承支撑
24 TIMKEN 工程手册
BOF耳轴浮动位置
浮动位置轴承组件（图39）通常安装在炉体的非传动侧，且
必须能够适应若干厘米（英寸）的轴向浮动。典型轴承解决方案
将支撑轴承安装在由一对倾斜线性轴承（通常称为阶梯轴承）
支撑的衬套中（图40）。
阶梯轴承通常可提供与其中心位置相距±60至100
mm（2.5至4.0in.）的浮动能力。每个阶梯轴承的静态承载能力
与主支撑轴承大致相同。
图40. 阶梯轴承布局
这种设计不需要浮动轴承在其轴承座中发生轴向移动。这
样可消除由于高径向载荷使得轴承移动时在内孔或外径表面产
生擦伤或磨损的风险。阶梯轴承彼此相向倾斜形成一个浅 V 形
结构，以从交叉的方向固定和安置衬套。
主支撑轴承通常松配合装配在耳轴上和衬套中，以便于安
装和拆卸。浮动衬套组件和阶梯轴承安装在全封闭钢质轴承座
中，该轴承座还包含主密封圈。
BOF 浮动侧轴承组件：
图39. BOF浮动侧轴承组件
炼钢
应用考虑因素和轴承选择
轴承强制润滑 支撑径向轴承的衬套
整个组件作为一个整体安装；所有轴承
区域都已完全密封
轴承衬套在阶梯轴承上浮动以适应热 球形座 平面座
膨胀
TIMKEN 工程手册 25
BOF耳轴固定侧轴承组件
固定侧组件更简单，尺寸更小，因为它不需要可内部浮动
的衬套或阶梯轴承。固定侧通常设置在转炉的传动侧。固定侧
轴承组件的一个重要设计特性可以用剖分式轴承（图42）替换原
来的标准轴承（图41）。事实证明这很有必要，因为更换标准轴
承将需要拆卸整个传动系统。这是一项艰巨且极耗时的任务。
标准轴承的初始安装可采用两种方式。使用紧配合方式将
直孔轴承直接安装到轴上；或使用锥形紧定套安装锥孔轴承。
使用紧定套可最终控制轴承在轴上的位置，并适度调整
轴承游隙。使用紧定套时还可借助液压装置分开轴承和紧定
套，以便于拆卸轴承。
图41. 标准轴承
图42. 剖分式轴承
BOF固定侧轴承组件：
炼钢
应用考虑因素和轴承选择
带有紧定套的锥孔轴承
26 TIMKEN 工程手册
使用剖分式轴承替换标准轴承更便于拆卸。首先拆下轴承
座盖，稍微升起耳轴，然后将标准轴承切开或割裂成两半以将
其拆下。如果使用锥形紧定套，采用相同的方式将其拆下。紧
定套中的轴向槽有助于将其拆卸而不损坏耳轴。在轴上装配新
的剖分式轴承，然后将其装回轴承座内。
紧配合安装的紧定套有助于降低操作期间炉体潜在的剧烈
振动对轴承部件造成冲击损坏的风险。
BOF轴承座中所用的调心滚子轴承的标准偏心补偿能力
为1.5度。如果需要更高的偏心补偿能力，轴承可配备较宽的
外圈以将偏心补偿能力提高到 3 度。铁姆肯公司利用型号中
的W57代码来表示具有此特性的轴承。
铁姆肯公司提供的组件通常包含耳轴上轴承两侧的轴套。
背衬轴套用来夹紧整个轴承组件于轴上，并可作为密封圈工作
面。安装剖分轴承时，将这些轴套变窄以夹紧更宽的内圈。
由于BOF轴承组件必须在多尘污染且通常高温的钢厂中工
作，因此有效密封至关重要。容易受到磨蚀性转炉尘粒污染的
轴承可能会出现提前磨损。为了预防这种问题，必须采用坚固
的密封以承受转炉耳轴环的热膨胀和偏移造成的轴向移动。
转炉耳轴轴承选择的其它考虑因素
熔炉必须承受装料、熔炼和净化过程中发生的明显甚至剧
烈的振动。在轴承和轴承座的设计和选择中请考虑到这些因
素。为了获得最佳的轴承性能，我们倾向于在轴上和轴承座中
选择较轻的紧配合。但是，考虑安装拆卸的便利性也很重要。
尽量减小轴承径向游隙可降低滚子和滚道产生接触压痕(
假性布式压痕)的风险。尽量减小工作游隙并采用较轻的紧配
合也可改善轴承内外圈的定位并最大化轴承承载区。这些轴
承传统上经全淬透处理，但铁姆肯公司还可为需要特别考虑
冲击载荷的应用提供表面渗碳部件。
在这种应用中，润滑油脂主要用于帮助预防腐蚀以及防
止污染。为此，我们建议在轴承和轴承座空腔中100% 填满
润滑脂。这些熔炉的转速极低，滚子和滚道无法形成正常的润
滑油膜。基油粘度极高的高稠度极压 (EP) 润滑脂能够改善润滑
条件。建议使用合成基油复合锂基脂。
铁姆肯公司还可根据您的特定应用需求来设计生产剖分式
和特殊轴承。详情请咨询铁姆肯公司的工程师。
炼钢
应用考虑因素和轴承选择
TIMKEN 工程手册 27
图 43. 典型板坯连铸机布局
连铸
生产板坯（图43）、大方坯和小方坯的连铸机代表着自贝
氏转炉之后钢材生产领域最显著的进步。与传统的独立浇铸
钢锭方法相比，连铸机在产量、成材率与连续性方面都有显
著改进。此外，铸造更薄板坯的能力（与合金有关）还可明显
降低后续的热轧要求。
通常，传统板坯连铸机生产的板坯厚度为 180 mm (7 in.)
至 300mm(12in.)，生产速度为0.8至2.0 m/min. (2.6至6.5 ft./
min.)。中等板坯连铸机生产的板坯厚度为100mm至180mm（4
至 7 in.），生产速度为1.0至3.0m/min.（3.3至10ft./min.）。薄板
坯连铸机生产的板坯厚度低于100mm，生产速度为3.0直至
6.0m/min.（10至20 ft./min.）。
连铸
应用考虑因素和轴承选择
28 TIMKEN 工程手册
连铸
连铸机设计
图44显示连铸机的主要部件。几乎所有连铸机都采用这种总体配置，少量不同之处取决于原始设备制造商的技术、铸造的
钢材等级和最终用户偏好。
下面的说明适用于板坯连铸，大方坯和小方坯连铸机也需要考虑相似的因素。
操作顺序
首先，钢水从炼钢炉倒入浇铸钢包中。
然后，钢包通过引导嘴将钢水倒入漏斗。
另一个引导嘴将钢水引入水冷结晶模。结晶模内衬层通常
由铜合金制成，不断震荡以防止钢水粘结在结晶模上。钢水表
层开始固化，产生所需的形状（板坯、大方坯或小方坯），然后
脱模，附着在引锭杆上。引锭杆在连铸机出口处与钢材分开。
板坯离开结晶模后，将经由弯曲段顶部（足辊），进入弧
形（扇形）段和矫直段，最终到达水平段。
配备直形结晶模的连铸机包含弯曲段，在此形成与扇形段
弧度一致的板坯。配备弧形结晶模的连铸机不需要弯曲段。
在结晶模下方，连铸机分为8到12个独立单元，各有5到7
对轧辊，每对轧辊各有一辊位于板坯的上方和下方。其中一对
轧辊是传动辊，用于控制板坯的速度。其它的都是从动辊，用
于支撑板坯并保持其厚度和形状。许多连铸机的板坯厚度在从
扇形段落下时会有少许变薄。这称为软芯减薄，是由于冶金学
原因产生的，与板坯厚度控制无关。
上辊和下辊安装在两个独立的机架上，可进行调整以设置
上辊与下辊的相对位置。每个独立的轧辊单元都可以作为完整
的组件从连铸机拆下。
从外部喷射大量水来冷却板坯。连铸辊也通过旋转联轴器
和内部通道进行水冷。对轧辊和轴承座的冷却可控制部件温度
并保证它们的机械性能。
板坯离开矫直段之后，通过水平段，被横向的气炬切割
成所需的长度。最后，板坯进入冷却区，进行标记后输送到
热轧机。
应用考虑因素和轴承选择
图 44. 板坯连铸机示意图 水平段
足辊
弯曲段
扇形段
矫直段
TIMKEN 工程手册 29
连铸
连铸机轴承位置
钢包回转台
回转台的旋转部分，是钢包回转台中的主要轴承应用
位置。
钢包回转台轴承
轴承必须能够承受悬臂载荷产生的极高倾覆力矩。当一
侧支撑满载钢包而另一侧支撑空钢包时即会出现最高的倾覆
力矩。它们还必须能够承受满载钢包放上支撑臂时产生的冲
击载荷。钢包回转台、钢包和钢水的总重量可超过1000公
吨，而其旋转速度不超过1圈/分钟。
回转台设计类型有两种。第一种（图45）使用连接两侧支
撑臂的单个转台。该转台安装在大直径回转支撑轴承上，轴
承的直径可达数米。这是最常见的设计。
第二种设计采用中央立柱，套筒安装式支撑臂通过径向
和推力轴承绕着该中央立柱旋转。这种类型可配置为每个钢
包支撑臂独立旋转。
不同的原始设备制造商为立柱式钢包回转台配置不同的
轴承类型。通常，使用圆柱滚子轴承提供径向支撑，使用推
力轴承提供轴向支撑。推力轴承可以是圆锥滚子、调心滚子
或圆柱滚子三种类型。
结晶振荡器
振荡结晶模对于尽量减少钢水粘结模具衬层非常重要。早
期的连铸机采用凸轮或偏心装置这些机械机制和电机驱动来实
现振荡。大部分这种设计已被液压共振振荡器取代，因为后者
设计更加紧凑，控制更加灵活。液压设计还可避免使用磨损快
且需频繁维护的机械传动部件。
结晶振荡器轴承
使用机械振荡器的连铸机需要专门设计的轴承来承受
振荡载荷和振动。圆柱滚子轴承、调心滚子轴承和圆锥滚
子轴承通常可满足这种需要。它们通常配置高强度保持架，
并严格控制游隙和径向跳动。
足辊（顶部区）和弯曲段
这是板坯支撑轧辊位于结晶模正下方的第一段。板坯表
皮薄而易碎，因此支撑辊靠得很近，直径较小。这些轧辊的
直径通常为120至160mm（4.7至6.3in.），且全部是从动辊。
连铸辊的结构是在设定宽度的心轴上，间隔装上支撑轴
承和用来进行轧制的轴套。更常见的轧辊结构由独立的辊区
构成，每个轧辊两端各有一个支撑轴承。这些轧辊利用喷水
装置实现外部冷却。
连铸机轴承可耐受这种环境中的恶劣条件，包括重载
荷、高温、低转速以及水、水垢和蒸汽污染。与轴承座
距离只有几毫米（不到一英寸）的板坯表面温度达到大约
1000℃(2000°F)。
图45. 典型钢包回转台布局
钢包
回转台
应用考虑因素和轴承选择
漏斗
结晶模和
振荡器组件
30 TIMKEN 工程手册
足辊区和弯曲段轴承
由于存在这些极端条件，足辊（图46）和弯曲段轴承通常
定期更换，而不是根据检查结果来确定。通常每四到六个月
更换一次。
由于温度太高而无法使用橡胶密封圈，因此通常利用钢
质弹簧圈或活塞环实现密封。通常进行连续的脂润滑来防止
污染物进入轴承。
此处使用的轴承类型包括 NA49、NA59和NA69系列中的单
列和双列滚针轴承，以及环面和自动调心类的调心滚子轴承和
圆柱滚子轴承。我们经过特殊热处理的轴承在高温工作条件下
仍可保持尺寸稳定。这些轴承的型号中通常带有S2或S3后缀。
这表示轴承分别可在高达250℃和300℃（482°F和572°F）的条
件下保持尺寸稳定。
这些应用中的轴承载荷根据轧辊数量、每个轧辊的轴承数
量、轧辊位置和板坯中的铁水静压力而变化。根据铸造的板坯
厚度，连铸辊转速通常是2至15 RPM。低转速意味着轴承载荷
将被视为静载，因为轴承的滚子和滚道接触面难以形成流体动
态润滑油膜。因此，轴承的静态承载能力比动态承载能力更加
重要。通常，按照轴承静态承载能力与载荷比值约为3:1的标
准来选择轴承。如果低于这个比值，如2:1，会导致轴承寿命
较短而频繁更换。频繁的维护和极低转速，使得内圈和外圈
都采用松配合安装。
板坯支撑段（扇形段、矫直段和水平段）
连铸机的扇形段、矫直段和水平段中的板坯支撑单元都采
用相似的配置，只是轧辊数量和轧辊直径存在不同。这些单元
作为整体组件，非常方便拆卸和更换。
随着板坯沿连铸机向下移动，板坯的外壳逐渐变厚，在扇
形段下半部分实现完全固化。这意味着板坯支撑辊放置的间距
可以增大，直径也比顶部连铸辊更粗。每段的轧辊数量在10到
14之间，成对排列，每对轧辊各有一辊位于板坯上方和下方。
图46. 典型足辊轴承布局
图47. 典型连铸辊配置
通常，居中的一对驱动辊驱动并控制板坯的速度（图47）。
其它连铸辊都是从动辊。根据连铸辊的长度，需要在其中间
位置放置适当的支撑轴承以尽量减小辊弯曲。这对板坯质量
至关重要。
从动辊通常由两到三个短辊段组成，每段在其每端有一个
轴承。这些辊子采用内部冷却方式，利用旋转联轴器将冷却水
送入和导出到辊子。
中间轴承沿着板坯行进方向在各辊上交错分布。这样可
尽量降低板坯通过时单个辊子上轴承和轴承座部分无法支撑
的影响。
连铸
应用考虑因素和轴承选择
传动辊
分段从动辊
TIMKEN 工程手册 31
板坯支撑段轴承
轴承的选择和安装必须保证每个辊子上有一个固定位和一
个或更多的浮动位。调心滚子轴承通常被用作固定位的选择。
浮动位轴承必须能够承受多达6mm(0.25in.)的辊子轴向热
膨胀以及多达0.5度的偏心。浮动位解决方案包括自调心圆柱滚
子轴承、圆环滚子轴承或融合了调心滚子轴承和圆柱滚子轴承
特点的 Timken®ADAPT™轴承(图48)。这些设计可在轴承内部
实现轴向浮动，并具有比标准圆柱滚子轴承更高的偏心能力。
调心滚子轴承也适用于浮动位置，但用于浮动位时其外圈
应采用松配合以实现轴承座内的浮动。
图48. ADAPT™轴承的设计能够同时承受轴向浮动和偏心。无
论轴向位移和偏心程度有多大，滚子都对准内圈
图49. 使用ADAPT轴承的连铸辊示意图
连铸机从动辊可设计为采用在全尺寸心轴（轴）上装上套
筒作为轧制工作面的设计形式。我们将这种类型称为堆叠心轴
设计(图 49)。这种堆叠心轴类型在中间支撑位置只使用一个轴
承，与完全分开的多段短辊子设计要使用两个轴承相比，可以
缩小板坯无法支撑区的宽度。
轴承安装通常遵循标准公差配合指导原则。避免重载紧配
合安装，这种安装会增加安装和拆卸的难度，并增加拆卸过
程中损坏轴承的风险。调心滚子轴承通常采用C3和C4游隙。
对于传统(非剖分式)轴承，建议采用F6或G6轴配合，轴承
座配合采用 G6、G7或H7。
连铸
应用考虑因素和轴承选择
固定侧调心滚子轴承 中间支撑位置ADAPT™ 浮动侧ADAPT
（如果适用）
32 TIMKEN 工程手册
传动辊需要使用中间支撑轴承，并沿整个辊身传递驱动扭
矩。传统设计利用整体式轧辊以及一到两个位置的剖分式轴承
(图50)实现此目的。整体式轧辊设计中使用的轴承和轴承座组
件都是剖分的，以便于安装。
这些剖分式轴承组件可使用调心滚子轴承（图51）或圆柱
滚子轴承。
剖分式组件通常设计为一个完整的系统，轴承和轴承座
设计在一起以适应特定连铸机轧辊配置。需要非国际通用标
准(ISO标准)外形尺寸或公差的特殊轴承。调心滚子轴承组件
要求采用松轴配合以便于在轴上实现轴向浮动。圆柱滚子轴
承组件在轴上可采用过渡配合。它们的外圈与轴承座孔之间
都采用松配合。
这些组件必须利用剖分式元件，包括轴承内外圈、保持
架(如果有)、密封件和轴承座本身。与端部位置所用的传统轴
承和整体式轴承座相似，此处使用的组件也必须便于水流冷
却轴承座盖并为轴承供应润滑脂。
调心滚子轴承和圆柱滚子轴承类型共同的关键特性包括
半外圈、水冷式轴承座盖以及三级密封或两级密封。铁姆肯
公司在轴承座盖中使用专利蛇形管冷却室（图52），优化冷却
液流速，可以获得最佳散热效果，并尽可能减少水垢的产生。
图50. 中间位置带剖分式轴承的一体式连铸辊
图51. 剖分调心滚子轴承和水冷
轴承座
图52. TIMKEN专利的轴承
座冷却系统
连铸
应用考虑因素和轴承选择
轴向浮
动间隙
TIMKEN 工程手册 33
轧钢
平材轧制
虽然制造冷轧带钢的生产流程存在变化，但是这些工艺
流程通常都是从来自连铸、板坯初轧或直接是铸锭的材料开
始。在本部分中，我们将重点介绍轴承及其与所支撑的轧辊
之间的关系（图53）。
轧机是对轴承要求极其严苛的应用，必须在很高的工作温
度下运行，载荷最重的厚板轧机其载荷可达8000公吨，速度最
快的冷轧机线速度超过2000m/min. (6500ft./min.)。
此外，速度和方向的瞬间变化也会产生巨大的径向和轴
向载荷组合。为您的轧机应用选择轴承时，必须考虑所有工
作参数。
热轧和冷轧存在多种明显的差异：
冷轧的轧机速度明显高于热轧
冷轧带钢的厚度公差控制更严格，表面质量更高
与热轧机相比，冷轧机在工作中通常需要长时间运行，特别
是来料钢卷首尾相连进入轧机需要连续工作的设计；或箔材
轧机应用，轧机的终轧流程可能会持续几个小时
图53. 轧钢应用 四辊轧机
压下装置
支撑辊
工作辊
传动侧 操作侧
轧钢
应用考虑因素和轴承选择
34 TIMKEN 工程手册
轧钢
厚板轧机和带钢热轧机
粗轧机用于轧制来自板坯初轧或连铸的坯料，有时直接
轧制铸锭。成品材料的厚度变化极大。轧机可以轧制超过 200
mm (8 in.) 厚、 5 m (197 in.) 宽和 35 m (115 ft.) 长的板材。这
三个尺寸由板坯或铸锭的重量以及轧机的尺寸决定。
轧机速度：低于300 m/min.(1000 ft./min.)
辊颈轴承：
支撑辊径向位置：
TQOW、2TDIW、多列圆柱滚子轴承 (RX)、油膜轴承
支撑辊轴向位置：
与圆柱滚子轴承和油膜轴承配套使用的 TDIK、2TSR
工作辊径向位置：
TQOW、2TDIW
工作辊轴向位置：
TDIK、2TSR（存在窜辊时）
精轧机
热轧主要用于减小从粗轧机架或连铸机中出来的材料的厚
度。最新设计的带钢热轧机对成品带钢的尺寸控制极为严格，
并且受到带钢的厚度、表面轮廓和平整度等重要指标的影响。
从精轧机架出来的产品盘卷后，用作冷轧的原料或直接供应给
金属成品加工厂。
轧机速度：通常低于1000m/min. (3300 ft./min.)
辊颈轴承：
支撑辊径向位置：
TQOW、2TDIW、多列圆柱滚子轴承 (RX) 或油膜轴承
支撑辊轴向位置：
与圆柱滚子轴承和油膜轴承配对使用的TDIK、2TSR或
TTDWK
工作辊径向位置：
TQOW、2TDIW
工作辊轴向位置：
TDIK、2TSR（存在窜辊时）
冷轧机
冷轧流程与热轧不同，它在低于金属再结晶温度的温度下，轧
制金属产生变形。这种冷加工，可以提高材料的强度和硬度，
同时韧性大幅下降。因此，大部分冷轧黑色金属产品都需要经
过退火（加热）和回火平整处理。
轧机速度：1000m/min. (3300 ft./min.) 至2000m/min. (6500
ft./min.) 以上
辊颈轴承：
支撑辊径向位置：
多列圆柱滚子轴承 (RX)、TQIT或油膜轴承
支撑辊轴向位置：
与圆柱滚子轴承和油膜轴承配对使用的TDIK、2TSR
工作辊径向位置：
TQOW或2TDIW
中间辊径向位置：
TQOW或2TDIW
工作辊和中间辊轴向位置
TDIK、2TSR（存在窜辊时）
平整机
平整机又称为表面调质轧机，是一种小幅减小材料厚度
（大约2%）并对带钢进行回火处理的冷轧机。轧机可设计为
二辊、四辊或六辊结构。通过平整道次对产品造成的轻微延
展得到增强的物理性质包括：
尺寸准确度和重复性，
提高延展屈服强度，
提高表面光洁度，
改善外形和平整度。
轧机速度：通常<1200 m/min. (3950 ft./min.)
辊颈轴承：
支撑辊径向位置：
多列圆柱滚子轴承 (RX)、TQIT
支撑辊轴向位置：
与圆柱滚子轴承配对使用的TDIK、2TSR
工作辊径向位置：
TQOW、2TDIW
中间辊径向位置：
TQOW、2TDIW
应用考虑因素和轴承选择
TIMKEN 工程手册 35
轧钢
长材轧制
长材产品包括各种半成品和成品：圆形、矩形和六边形钢
棒、无缝和焊接钢管、槽型钢和钢梁之类的结构件、铁轨、线
材和钢丝。
虽然产品范围极广，但其生产总体流程都与平材流程相
似。流程开始都是对连铸小方坯和大方坯经过粗轧机和精轧
机进行热轧和冷轧处理。然后进行精加工，例如矫直、均整
和切割。
长材产品种类繁多，制造商生产的轧机类型也多种多样。
这些轧机包括但不限于：
二辊和三辊可逆式棒材轧机。
多机架二辊棒材轧机，带有悬挂（悬臂式）辊。
穿孔机和定径机，带有进行无缝轧制的锥形轧辊。
用于焊接钢管的成型和焊接设备。
组合了水平和垂直辊的通用轧机，适用于型材和钢轨。
多机架高速线材轧机。
图54. 棒材轧机的典型轧辊和轴承布局
与平材轧机相似，长材轧机应用对轴承要求同样苛刻。
此外，与平材轧机相比，轧制不对称形状产品会产生更高的
轴向载荷。因此，辊颈轴承配置（图54）通常包括一个额外的
止推轴承。
辊颈轴承选择标准与平材应用相似，但是轧机类型和设计
的多样性意味轴承选择除了尺寸限制之外，也有多种变化。
应用考虑因素和轴承选择
36 TIMKEN 工程手册
轴承解决方案：径向位置
工作辊和中间辊
平材轧机
与支撑辊轴承相比（请参阅第46页的支撑辊解决方案），
由于工作辊与中间辊载荷较低，其轴承可选择较小的横截面
与宽度。
工作辊轴承的尺寸由工作辊颈和辊身直径决定。辊颈直径
大小受到传递所需扭矩的联轴器直径的影响。
带钢横截面的轮廓形状可由板形（或平整度）控制系统动
态地调整。这些系统调整轧机宽度方向上的辊形，以生产出平
整的带钢。更严格的公差、改善的带钢平整度以及较高生产效
率，都对工作辊轴承提出了更高的要求。下面将讨论带钢平整
度控制中使用的几种技术。
平整度控制技术
弯辊：弯辊技术（图55）是最早用于改善带钢轮廓和平整度
的技术。后来，又被引入到热轧机中来提高产品质量（轮廓）。
弯辊技术给工作辊轴承带来了明显高于传统轧机的径向
载荷。通常，冷轧弯辊力（每个轴承座）超过80公吨，热轧弯
辊力超过200公吨。由于载荷更高，且轴承座截面尺寸更小，
轴承的选用需更加谨慎。由于施加的高载荷会导致轴承座内孔
变形，可能需要对轴承座/轴承系统进行有限元分析 (FEA) 以验
证轴承目录寿命L10的计算结果。下面举例说明载荷在环绕轴
承圆周的滚子之间的分布（见图56）。这种载荷分布通常称为
兔耳形分布——载荷区中央的滚子载荷低于相邻的处于轴承
座截面更厚处的滚子载荷。
分析结果（图57）表明轴承座的垂直和水平截面（a和b）对
轴承座变形和轴承性能都极其重要。
图56. 兔耳形滚子载荷分布
图55. 弯辊
图57. 工作辊轴承座截面（对称轴承座）
窜辊和交叉轧辊：除了弯辊技术，还可利用窜辊进一步控
制板型。窜辊技术采用特殊的辊身轮廓（图58）来改变轧辊有效
辊缝。窜辊技术通常在不施加载荷的情况下用于四辊轧机的工
作辊或六辊轧机的中间辊。
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
负弯辊
正弯辊
分离力
轴承外径
a = 0.0625 x 轴承外径
b = 0.1 x 轴承外径
TIMKEN 工程手册 37
轴承选择：尺寸标准
工作辊：工作辊轴承组件的尺寸受限于辊颈直径、轴承
座外形尺寸以及平衡缸与弯辊缸位置。将确定轴承最小允许
内径、最大允许外径与轴承滚动体列的合适位置。
根据辊颈尺寸选择轴承内径：辊颈直径因轧辊材料的不
同而存在巨大的差异。对于使用钢质轧辊的冷轧机，辊颈-辊
身直径比范围为45-50%，而对于使用各种等级的铸铁轧辊的
热轧机则为55-60%。
根据轴承座截面要求选择轴承外径：工作辊轴承尺寸选择
要求认真分析轧机的轧制线与支撑辊轴承座之间的可用空间。
工作辊身的最小半径必须超过工作辊轴承座中心线到轧制线的
高度，以确保轧辊接触不受轴承座干扰。
工作辊轴承座沿其中心线对称（图60），也可为非对称
设计（图61）。在使用外径相同的轴承时，非对称轴承座（其
距轧制线的截面高度更小）可使用更小辊身直径的工作辊。
最小辊身直径 = 1.100 x 轴承外径 + 2 mm (0.078 in.)
Ka (min.) = 0.550 x 轴承外径
Kb (min.) = 0.575 x 轴承外径
图61. 工作辊非对称轴承座
最小辊直径 = 1.125 x 轴承外径 + 2 mm (0.078 in.)
Ka (min.) = Kb (min.) = 0.562 x 轴承外径
图60. 工作辊对称轴承座
图58. 窜辊 图59. 交叉轧制
在交叉轧辊系统（图59）中，附加的机械装置使辊端在水
平面上反向移动，使得轧辊产生交叉。这种交叉作用也可改
变轧辊辊缝有效轮廓。
这两种板形控制系统都会在轧辊上产生高于传统轧机的轴
向载荷，通常需要额外的止推轴承来承受这个载荷。采用这种
配置，径向载荷完全由四列轴承承受，轴向载荷则由止推轴承
承受。也有一些例外，采用锥度相对较大的四列圆锥滚子轴承
（TQOW 型）组件同时承受径向和轴向载荷。但是，这种情况
需要进行详细的分析以确保选择适当的轴承。
本章后面部分将会讨论止推轴承选择。
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
轧制线 轴承外径
轧制线 轴承外径
最小辊身直径
最小辊身直径
38 TIMKEN 工程手册
轴承类型：现有的许多轧机设计为采用与支撑辊轴承相
比锥角更大的工作辊轴承，来应对由于轧机对中不良而产生
的轴向载荷。机架、轴承座和衬套磨损的旧轧机可能会出现
这种情况。虽然大锥角设计可提高轴承的轴向承载能力，但
同时牺牲了径向承载能力。
TQOW型：广泛用于工作辊位置。这种轴承由两个双内
圈、两个单外圈和一个双外圈构成。使用两个外圈隔圈和硬
化内圈隔圈来建立其游隙。
带有内圈和外圈隔圈的2TDIW型：与上面的TQOW结构相
似，只是双外圈换成两个单外圈。
非密封辊颈轴承
TQOW型或2TDIW型四列圆锥滚子轴承是平材轧机工作辊
和中间辊的首选解决方案，因为它具备多种优势：
整体式结构，装进到轴承座后，便于安装到辊颈上或从辊
颈拆下
轴承组件拆卸和安装时避免损伤滚动体
能够同时承受轴向和径向载荷。通常不需要额外的止推轴承
如有必要，使用一段时间后，可通过重新磨削隔圈来重设
轴承游隙
利用总体宽度公差较小的2TDIW，可采用更加紧凑和简单
的装配结构，避免使用操作麻烦的可调轧辊端部夹紧系统
（见图62）
图62. 2TDIW简化的安装方法
用于密封工作面的加宽内圈轴承（TQOWE 或 2TDIWE）：用
于集成密封所需的空间经常会稍微降低轴承额定承载值。避免
轴承承载能力下降的另一选择是与原始设备制造商商讨，使用
加宽内圈的四列轴承（图 64）。这种设计的轴承座密封装配在
轴承内圈加宽部分的精磨凹槽面上，形成更高效的轴承座-轴承
密封系统。除了提高密封性能，这种配置还可防止密封件在轴
承座安装和拆卸过程中受到损坏。
图63. 2TDIW超宽型
图64. TQOWE加宽内圈
无内圈隔圈的2TDIW型：最简单和最紧凑的设计。更严格
的宽度公差便于简化安装设计（图62）。
3TDIW型：当轴承截面尺寸受限时，为了获得更高的径
向承载能力，也可考虑六列圆锥滚子轴承。六列轴承用在部
分铝材热轧机和冷轧机的工作辊上，也可用于四辊斯特克尔
式轧机工作辊。
超宽 2TDIW型：超宽内圈中隔圈和外圈中隔圈（图63）用于
分开内两列与外两列。因窜辊而导致来自于弯辊液压缸的径向
载荷相对于轴承中心线发生偏移，因此更宽的轴承跨距能够改
善四列之间的载荷分布。
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
TIMKEN 工程手册 39
密封辊颈轴承
密封辊颈轴承的使用非常流行，因为它可以降低与润滑
脂消耗和处理相关的成本，简化轴承维护并使轴承使用寿命
达到最长。密封辊颈轴承不需要在每次更换轧辊时补充润滑
脂，可使轧机更加洁净，减少轧辊冷却液污染。
除了减少污染和提高润滑油脂保持能力，我们还开发出
了改进型润滑脂。这些润滑脂可进一步提高轴承性能。密封
辊颈轴承交付时可不加润滑脂，也可预加多种改进型轧机润
滑脂中的一种，以适合您的特定应用。
尽量减小密封件占用的空间，以确保轴承的承载能力达到
最高。Timken密封辊颈轴承的承载能力通常与同等尺寸的开放
式轴承相同（请参阅产品表格以了解更多详情）。
使用密封辊颈轴承的好处包括：
降低污染物侵入及相关损坏的风险，从而提高轴承可靠性
和使用寿命
通过减少润滑脂消耗和处理费用最大限度地减少维护成本
降低带钢沾染污物和轧制液污染的风险
延长维护周期，减少每年所需的检查次数
降低冷却水和/或轧制液对润滑脂的污染，产生更洁净的环境
密封集成设计
集成式结构是在加宽外圈的沉头孔内安装有两个主密封
圈。集成式密封设计（图65）通常设计为如下结构。
图65. 密封集成设计
图66. 主密封圈 图67. 内径密封圈
密封辊颈轴承可采用实现轴承座内再润滑的设计。此结
构润滑脂入口在外圈隔圈上，出口在中间两个外圈之间，如
图67所示。或者，对于不要求进行轴承座内再润滑的应用，
密封辊颈轴承也可配置不带油孔的外圈隔圈。
其他特点包括：
所有内圈（内侧和外侧）端面凹槽，用于增强润滑效果或减
少内圈跑圈造成的端面磨损
内径螺旋槽，充当辊颈润滑贮槽以减少辊颈磨损
单外圈可在四列之间达到最佳的载荷分布，但也可提供中
央双外圈
严格的宽度公差可简化轴承座和辊颈设计、组装和维护
主密封唇边跨于内圈小挡边加宽部分，用于阻挡污染物
和保留润滑脂（图66）。
内径密封圈（图67）是一种静态密封圈，可防止轧制液从
内圈内径侵入，同时允许释放过高的内部压力。
用于油气润滑时，可不配内径密封圈以帮助通气以及润
滑内径/辊颈。外侧外圈的外径中整合了O形环以防止污染物
从轴承的外径进入。
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
40 TIMKEN 工程手册
密封骨架设计
密封骨架设计包括独立密封骨架中的重载荷主密封圈。密
封骨架的外径整合了O形环以防止污染物从骨架外径进入。内
径密封圈的设计与集成密封圈中所用的设计相似。
上面的密封骨架设计结构（图68）采用与标准 TQOW 轴承
相同的基本内部设计特点，但是具有延长型内圈和主密封骨架
环。这种轴承比承载能力相同的开放式轴承要宽，必须相应地
设计辊颈/轴承座。
辊颈轴承可选特征
TQOW组合是最常用的四列轴
承组合。但是，可以选用这种基本
组件附加其它可选特征以适应具体
的应用。
1 . 双内圈内径带螺旋槽
(TQOGW)：内圈内径中的螺旋槽
(图69)有助于保持以及在辊颈和内
圈之间分配润滑油脂。铁姆肯公司
建议辊颈和内圈内径之间的接触压
力应低于 15 MPa (2175 psi)，以最
大限度地降低提前出现辊颈擦伤的
风险。不过也有例外，以较低速度
运行的轧机可将这种辊颈接触应力
上限升高到20 MPa (2900 psi)。
图69. 轴承内径螺旋槽 图70. 与TQOW相比，2TDIW可采用较短辊颈
2. 更小的组合宽度公差 (2TDIW)：辊端装配组件包括定
位环、可调节组件（通常为螺纹环和螺母）和拼合铰链环。通
常，装配时首先拧紧调节螺母，使得所有部件都靠着倒角环
或者辊颈挡肩轴向顶紧。然后必不可少的一步是，回调螺母，
留出0.25至1mm（0.010至0.040in.）的轴向间隙。对于大尺寸
轴承，应加大该间隙。此轴向间隙使得内圈可以相对于辊颈跑
圈，而不会收到来自轴向夹紧力的额外摩擦。
按照2TDIW的概念，总体内圈宽度公差受到控制，因此
可以不必使用可调节系统。在辊颈上定位轴承所需的部件只有
定位环（也用作密封圈座）和拼合铰链环。利用2TDIW组件，
可以不再需要螺纹调节环，从而显著地缩短辊颈（图70）。
这种夹紧装配系统也可确保留有建议的轴向间隙，从而
内圈可以轴向自由而不被夹紧。
图68. 密封骨架设计
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
倒角环
定位环
TIMKEN 工程手册 41
图71. 内圈跑圈图示
应用考虑因素：四列圆锥轴承
1.安装操作：鉴于频繁的工作辊更换需要，快速安装和
拆卸轴承座-轴承系统必不可少。因此，无论轧制速度如何，
工作辊和中间辊辊颈轴承都采用松配合安装。
辊颈直径小于内圈内径，导致双内圈将出现沿辊颈圆周
跑圈的趋势。由于相互接触，辊颈和内圈内径的线速度基本
相同。而由于内圈内径略大于辊颈直径，其转速会略低于辊
颈转速，如图71所示。因此，务必确保：
内圈端面和相邻止推环端面之间必须留有轴向间隙以允许
两个内圈自由跑圈并避免端面磨损
遵循最小辊颈配合建议以避免这种跑圈造成过度的辊颈磨
损
图72. 轴承组合中央的辊颈切槽
（仅适用于松配合装配）
2. 辊颈润滑：辊颈必须涂抹润滑油脂以尽可能避免内圈
跑圈造成的辊颈擦伤。这种润滑油脂通常与轴承所用的润滑
油脂相同。对于可能会产生严重辊颈磨损的应用，可考虑使
用特种润滑油脂。
使用油气润滑系统时，可通过内圈端面油槽和内圈大挡边
上的径向油孔向辊颈供应润滑油。这样可对轧辊安装时提供的
初始辊颈/内圈润滑油进行补充。
3. 未夹紧的内圈：内圈接触面应当硬化到大约55至60
HRC，以防止过度磨损。
4. 夹紧的外圈：必须使用指定的扭矩通过螺栓将端盖和外
圈紧紧拧紧在轴承座上，以确保轴承得到设定的游隙。
5. 辊颈硬度：首选的最低硬度等级为45 Shore C (33 HRC)，
以减少内圈内径与辊颈接触面的磨损。
6. 辊颈切槽：为了防止轧辊磨损或挤压，需要在辊颈上切
出凹槽。切槽通常在辊颈径向深0.8 mm (0.032 in.)，其宽度超
过内圈隔圈（图72）下方的内圈小端面切点 1.6 mm (0.063 in.)，
超过外侧内圈端面切点3.2 mm (0.125 in.)。
7. 轴承座内孔切槽：切槽径向深0.8 mm (0.032 in.)，其宽
度在每个外圈隔圈下超过外圈大端面倒角半径的切点 1.6 mm
(0.063 in.)，并超过外侧单外圈 3.2 mm (0.125 in.) 。只有支撑
辊轴承座内孔需要开切槽。
8. 挡圈：挡圈通过键连接到辊颈，有时挡圈上集成轴承外
圈挡肩，所以它会与轴承座和轴承组合一起从辊颈拆下来（图
72）。挡圈在辊颈上的建议配合与TQOW内圈的配合相似。
9. 倒角环设计：倒角环（图70）应该紧配合装到辊颈上，最
小紧配量应达到 0.00025 x 轴承内径。引导倒角环的圆柱体的
长度必须足够长，以确保其紧配合安装时能够避免在辊颈上发
生移动。密封圈座应精磨到0.25至 0.50μm（10至20μin.）的表
面粗糙度。密封圈座硬度至少应为35 HRC，以减少密封唇压
力造成的磨损。
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
内圈RPM =（辊颈直径/内圈内径）轧辊RPM
注意：在此增大了直径差异以方便理解。
切槽深度 =
0.4 mm (0.016 in.)
每侧超过内圈
小端面倒角半径
1.6 mm (0.065 in.)
内圈小端面倒角半径
利用润滑槽进行轴
承端面和辊颈—内
径润滑
42 TIMKEN 工程手册
10. 内圈挡肩（倒角环和定位环做挡肩）：
内圈挡肩直径应尽可能大。所有Timken轴承都有最小建议
挡肩直径，这在设计相关配合部件（倒角环和定位环）时应
当考虑
大部分辊颈轴承包含内圈小端面开有油槽的双内圈（DW后
缀），因此无需在相配部件端面上开槽
使用端面无油槽的双内圈（D后缀）时，倒角环和定位环端面
必须有润滑油槽。槽和端面的边缘应当磨圆滑，以尽可能减
少与相配内圈小端面的磨损
倒角环和定位环的端面硬度至少都应达到50 HRC，最好为
55至60 HRC
11. 端盖：在多列圆锥滚子轴承中，端盖和螺栓应当能够
承受轴向载荷，尺寸必须适当。
12. 轴承座排放（密封
辊颈轴承）：使用密封辊
颈轴承时，在轴承两侧，
轴承座密封和轴承之间要
求设置轴承座排泄槽（图
73）或者排泄孔（图74）。
这样可尽可能减少轧制液
或水蓄积在轴承主密封圈
旁。我们建议根据应用确
定正确的排泄槽或排泄孔
尺寸。每次换辊时，应当根据需要对其进行检查并清除蓄积
的油脂。
图74. 在轴承座和盖板底部最低点处加工两个排水槽
以防止轴承座内积水
图73. 密封工作辊轴承——排泄槽
排泄槽
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
排泄孔
TIMKEN 工程手册 43
工作辊：长材轧机
长材轧机通常采用二辊结构，而不是平材轧机常用的四
辊或六辊结构。有时三辊可逆式轧机也可用于长材的粗轧。
在二辊结构中，轧制载荷通过工作辊轴承直接传递到轧机
机架。由于没有支撑辊，轴承尺寸仅受限于工作辊轴承座尺寸
和辊颈尺寸。径向轴承为与止推轴承配合使用的四列圆柱滚子
轴承，或者双列或四列圆锥滚子轴承。
圆锥滚子轴承
用于棒线材轧机的双列轴承
双列圆锥滚子轴承通常用于空间受限（宽度限制）而无
法使用四列轴承的应用。这些双列组配轴承适合低到中等径
向和轴向载荷应用。选择松配合安装TDIW 轴承还是紧配合，
取决于轧机速度。
用于低速轧机的TDIW或TDIGW轴承：TDIW轴承（图75）
采用松配合安装在辊颈上，适于轧制速度不超过760 m/min.
(2500 ft./min.) 的应用。松配合便于更快地更换轧辊。这些轴
承组件通常用于粗轧机架，采用与TQOW组件相似的维护指
导原则，例如安装轴承和轴承座组合到轧辊颈之前，需对轧
辊颈涂抹润滑脂。轴承内径也可开螺旋油槽，便于对辊颈提
供额外的润滑。
用于高速轧机的TDIT轴承：TDIT轴承（图76）利用辊颈和轴
承内孔的1:12锥度来精确控制配合量，实现紧配合安装。采用
紧配合后轧机的转速更高，可高达1800 m/min. (6000 ft./min.)。
安装前预设轴承游隙，而内圈配合由与辊身相邻的倒角环设
定。在辊颈上钻孔以便于利用液压压力拆卸内圈。由于轧辊
两端的外圈都在轴承座内被轴向夹紧，因此轴承座必须在机
架中轴向浮动以适应轧辊的热膨胀。
图76. TDIT安装结构
图75. TDIW安装结构
图77. TNAT安装设计
用于高速预加应力轧机的 TNAT轴承：利用辊颈和轴承内
孔的1:12锥度将TNAT轴承（图77）紧配合安装到辊颈上。安装
前预设游隙以得到轧机运行时所需的工作游隙。这种布置用
于两个轴承座都固定的预加应力轴承座中。如图77中所示，
轧机操作侧的固定侧轴承双外径被轴向夹紧，而另一侧的轴
承与轴承座挡肩和端盖之间分别留有间隙，使得外圈可以在
轴承座内孔中轴向浮动。
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
检查孔（应当塞住）
固定侧
浮动侧
44 TIMKEN 工程手册
四列圆柱滚子轴承
铁姆肯公司为长材轧机应用提供各种尺寸的四列圆柱滚子
轴承，最小内径为145 mm (5.709 in.)。最常见的设计是 带有
指形保持架的RY或RYL型。更大的尺寸的是RX型。
固定侧轴承座（通常在操作侧）需要在圆柱滚子轴承外侧
额外使用推力轴承。止推轴承类型因轧机类型和制造商而异，
但是通常使用双列止推球轴承来承受轧制流程中产生的推力载
荷。对于更大的轧机或轴向载荷更高的轧机，使用止推调心
滚子轴承或止推圆锥滚子轴承 TTDWK（图 78）。浮动侧轴承座
也需要额外使用止推轴承（通常为深沟球轴承），除非它被连
接到固定侧轴承座。
图78. 配有TTDWK止推轴承的棒材轧机
RY 型
RY 型轴承有两个外圈，每个外圈有三个挡边。内圈通常
是一片式。外圈组件包括外圈、滚动体和保持架，组成一个整
体结构。轴承上有装载槽，用于安装滚动体。一般情况下，通
过外圈端面上的凹槽或外圈挡边上的润滑油槽和油孔实现润滑
（特征代码 W33）。保持架采用单片式全机加工黄铜或钢质指
示结构。保持架的兜孔交错分布在内外滚道之间。
圆柱滚子轴承编号系统（RY型）：前三位或四位数字代表
内径尺寸 (mm)；RYS表示外圈组件，其前三位或四位数字代表
滚子内接圆直径（DUR）；ARVS表示单片式内圈设计（图79）；
ARYS 表示两片式内圈结构。
另外务必注意，游隙代码（通常为C3或C4）仅包含于内圈
（ARYS 或 ARVS）型号和完整轴承型号 (RY)。
径向轴承的轴承座配合通常采用松配合，以便于定期维修
时的拆卸。首选的辊颈装配方法是采用紧配合将内圈安装在
辊颈上。有些应用情况下辊颈也可采用松配合，如某些粗轧
设备。在辊颈采用松配合时，内圈将使用内径螺旋槽。为了
便于拆卸，可以在内圈上增加端面凹槽（特征代码为W30B）。
轴承内圈可以单独订购，以满足备用轧辊的使用要求。
图79. 采用单内圈的RY结构 (ARVS)
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
TIMKEN 工程手册 45
RYL 型
最新推出的RYL型有多种可选尺寸，内径最大达340mm
(13.39 in.)，专为长材轧机设计。钢制保持架和增强设计特性，
最大限度地提高了轴承的使用寿命，减小了滚动体垂落量，方
便了轴承的安装操作。
RYL型轴承与RY相似，只是标准润滑通过外圈端面上的凹
槽完成（图 80）。如果要求外圈挡边上具有润滑孔和槽，可使用
特征代码 W33。保持架采用单片式全机加工钢质指式结构。
遍号表示与RY型相似，只是增加了L后缀。RYSL表示外圈
组件，ARVSL或ARYSL表示内圈组。
标准RYL特征包括：
指式机加工钢质保持架
单片式或两片式内圈
外圈端面上具有润滑槽
改进内圈引导倒角
减小滚子垂落
对于需要经常更换轧辊的应用，应首选RYL型。内圈倒角
以及更小的滚子垂落，降低了在换辊操作时常见的由于内圈和
滚子之间的碰撞导致轴承损伤的风险。
整个外圈组件可与内圈互换使用，并可单独采购。
图80. 采用单内圈的RYL结构（ARVSL）
应用考虑因素：四列圆柱滚子轴承
1. 公差配合：用于长材轧机的四列圆柱滚子轴承通常采用
紧配合方式将内圈安装在辊颈上。
安装到辊颈之前，必须加热内圈（请参阅第162页以了解
详细信息）。
2. 径向内部游隙 (RIC)：四列圆柱滚子轴承可采用符合 DIN
620-4标准的径向游隙。大部分长材应用采用C4径向游隙，有
时也用 C3。
RIC由两个参数确定：滚子内接圆直径 (DUR) 和内圈外径
(IROD)。轴承DUR值是确定的，而IROD由RIC值决定，具体
取决于内圈的紧配合量。DUR和IROD都根据其各自的直径
采用相应的固有公差。这样可得到一个内部游隙 (RIC)范围。
最小DUR – 最大IROD = 最小RIC
最大DUR – 最小IROD = 最大RIC
四列圆柱滚子轴承也可使用锥形内孔。
3. 润滑配置：Timken轴承可适用油脂、油气、油雾或循
环油系统。这些轴承必须通过外圈的润滑油槽和油孔（性能代
码W33）或者外圈端面的集成凹槽进行适当润滑，从而获得
最佳性能。
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
46 TIMKEN 工程手册
支撑辊
轴承选择的第一步是确定轴承的可用空间大小，它根据轧
辊和轴承座的设计要求得出。
轴承选择标准：初始轴承选择基于外形尺寸要求，包括内
径和外径限制。首先基于下面的参数选择辊颈轴承：
辊颈直径与最大辊身直径之比
辊身尺寸（最小直径）
允许的辊颈应力
轧机压下装置之间的距离
这些考虑因素决定轴承座和轴承的最小剩余空间。在轴承
截面尺寸（外圈外径 ——内圈内径）和最小轴承座截面尺寸之
间取得平衡是非常重要的。轧机制造商致力于最大化的轴承座
截面尺寸和辊颈直径，这直接影响到轴承的尺寸和承载能力。
根据轧机制造商的专业知识来设计轴承尺寸空间。
审核轴承的尺寸限制后，必须评估轴承的承载能力与每个
轧机的轧制工况之间的关系，以确定设计要求。这种交互设计
流程可在所有轧机部件，包括轧辊、轴承座和轴承，之间获得
最佳平衡，其中需要考虑：
辊颈与辊身尺寸比
最小允许轴承座截面尺寸
辊颈圆角半径
辊颈与辊身尺寸比：普通支撑辊的颈-身尺寸比大约为
60%（比率范围为58-62%）。但是也有例外，例如重载中厚
板轧机，所需的轧辊颈——辊身尺寸比可高达68%。在这些
情况中，可能需要截面尺寸较小的轴承，因为轴承外径受到
轴承座截面尺寸要求的限制。这时可使用增强型钢材 (MAP)
来提高轴承的承载能力。
支撑辊轴承座截面指导原则：这些轴承座截面指导原则
适用于本部分中讨论的所有支撑辊轴承，包括四列圆柱滚子
轴承、松配合圆锥辊颈轴承 (TQOW) 和紧配合圆锥辊颈轴承
(TQITS)。
铁姆肯公司的重载支撑辊轴承通常允许58-62%的辊颈——
辊身尺寸比，且如果轴承座截面尺寸C满足如下（图81）要求，
辊身直径减小量可达新辊辊身直径的10%。
对于高载荷轧机，铁姆肯公司的工程师可使用FEA更好
地评估水平面和竖直面上的最薄轴承座截面处（A、B和C）的
应力和变形。
图81. 支撑辊轴承座关键截面
利用下面的等式计算最大允许轴承外径的极近似值：
辊身修磨量 = 最大辊身直径 – 最小辊身直径
––––––––––––––––––––––––– x 100
最大辊身直径
辊颈复合圆角半径：由于存在强度和空间限制，传统的单
半径辊颈圆角设计并不合适。复合或双半径圆角是可行的解决
方案，因为它们的使用效果与最佳的椭圆圆角轮廓相似，且更
容易进行机加工。
图82显示从已确定的两个圆角的长度ra和高度rb来设计复
合半径圆角的过程。知道圆角半径的长度和高度（ra和rb），
就可以利用下面的公式确定rc和rd：
(ra
- r b
)
2
4rb
- ra rc
= ra + –––––––– rd
= ––––––
2 (rb
- r d
) 3
其中：
ra
= 圆角长度（在实际应用中 ra 小于 2.5 倍 rb）
rb
= 圆角高度
rc
= 复合圆角的长半径
rd
= 复合圆角的短半径
A最小值 = 0.2 x 轴承外径
B最小值 = 0.1 x 轴承外径
C最小值 = 0.038 x 轴承外径
最小辊身直径 = 1.075 x 轴承外径 + 2 mm (0.078 in.)、
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
最小辊身直径
轴承外径
TIMKEN 工程手册 47
图82. 复合圆角半径
计算最大辊颈弯曲应力：图83显示辊颈的工作直径DE和
工作长度L，这两个参数用于计算最大弯曲应力。描画出的等
应力曲线通过Ra
/3，与圆角的主半径(rc
)相切。然后，可利用
图解法方便地确定等效辊颈直径(DE
)和辊颈的有效工作长度
(L)（图83）。
图83. 图解法
请注意，DE 和 L 可利用下面的等式近似得出：
DE
= 内圈内径 (d) 或辊颈外径
L = B/2 + d/12
其中：
B = 轴承宽度
d = 内圈内径
1
Ra = –– 辊颈外径
2
确定DE和L后，可以利用下面的等式计算最大辊颈弯曲
应力：
102 x SF(max.) x L
σ = ––––––––––––––
[2 x (DE
)
3
]
其中：
σ = 最大弯曲应力 (N/mm2
)
SF(max.) = 最大轧制力 (N)
L = mm
DE
= mm
102 = 常数
下面介绍基于最大弯曲应力选择轧辊材料的一般指导原
则。但是，须由轧机设计人员最终决定轧辊材料的选择及可
接受的应力极限：
轧辊材料 最大弯曲应力
铸铁 55 N/mm2
铁合金 96 N/mm2
铸钢 103N/mm2
合金铸钢 138N/mm2
锻钢 172N/mm2
锻造合金钢 207N/mm2
对于载荷特别高的轧机，铁姆肯公司可进行有限元分析
以更好地评估辊颈圆角半径区域的真实弯曲应力，此处的弯
曲应力最高。最终辊颈设计在减小轴承和辊身的距离以降低
辊颈应力，与增大该距离以更好地密封并/或增大轴承宽度以
获得更大承载能力之间达成平衡。
轴承解决方案：径向位置
应用考虑因素和轴承选择
轧机轴承座中心线
辊颈中心线
轧机轴承座中心线
辊颈中心线
辊颈外径辊颈外径
辊身直径辊身直径
