进口冶金吊铜质刚体滑线国产化替代问题探讨

于伴丁,吴 敏

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂,江西贵溪 335424)

进口冶金吊铜质刚体滑线国产化替代问题探讨

于伴丁,吴 敏

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂,江西贵溪 335424)

介绍贵溪冶炼厂熔炼车间主厂房3台原日本引进的65T冶金吊车移动供电系统使用现状,该系统故障频繁、维护成本高。经过研究比对,综合考虑结构、材质、环境、采购和维护成本等因素后进行国产化替代-选用铝/不锈钢复合刚体滑触线,保障了主工艺生产线稳定生产。

冶金吊车;滑触线;集电器;长度;更换频率;维护费用

1 前言

贵冶厂熔炼车间主厂房65T冶金吊车移动供电系统原型号为日本原装燕尾槽铜棒+高刚度结构钢刚体滑触线,65T冶金吊车作业于闪速炉、贫化电炉、转炉、铸渣机及阳极炉生产线上,全长3×360m,只要该滑触线出现任何问题,生产将无法正常进行。该滑触线使用至今已有25年,随着冶炼厂铜产量的不断增加,吊车作业率大幅提高,加上恶劣的工况,该滑触线故障频繁,给生产和维护造成制约,冶金吊车能否正常运行成为了主工艺生产线上的一道瓶颈。

2 滑触线的工作原理

滑触线是一种用于给移动设备供电的系统(滑动接触的导线),其结构形式多样,但总的原理如下:移动设备由于移动,需要不断地变换位置,在不同的位置上,移动设备又要随时获得动力电源,否则就无法继续移动。移动设备可以沿其运行轨道平行敷设若干条导体,接通电源;在移动设备上安装可以从导体上取电的集电器,当设备移动时,集电器随设备同步运行,并随时从导体上取得电源,以使设备继续移动。这些导体和集电器组成的装置就称作滑触线。

滑触线主要用于各种起重运输机械,生产流水线等需移动供电的设施和场所。传统的滑触线形式多样,多为有绝缘外套的安全滑触线,只能适应于一般的作业场合。熔炼车间由于属于铜冶炼场所,导电粉尘、热辐射、加上冶炼过程中产生的高温飞溅物能直接与滑触线表面接触,固只能选用与之工况相适应的移动供电设备——耐高温刚体滑触线。

3 使用现状分析

经过多年的故障跟踪发现该滑触线在使用过程中存在着以下问题:集电器碳刷磨损快更换频繁;滑触线导杆变形严重,需经常调整,特别是冷热换季期间;滑触线导杆接触表面磨损量大,约2～4.6mm,而且有局部发红现象。主要原因如下:为了保证良好的导电性能,集电器碳刷在滑动过程中与铜条之间必须保证良好的接触,而滑动必然会造成接触双方的磨损问题。由于铜条的硬度较低并且不便于更换,因此集电器碳刷的硬度必须更低并且保持一个足够大的硬度差来保护铜条。同时为了保证铜条的使用寿命,其外型为一个矩形并且较短边为接触边,这样的结构加剧了集电器碳刷的磨损。该集电器碳刷的平均使用寿命约为3个月,而每次更换碳刷均需自日本采购,交货期长并且价格昂贵,每次更换时间约4h,严重影响正常生产。

注1:滑触线铜条接触面较窄注2:集电器碳刷沟槽状磨损

4 选择铝/不锈钢复合刚体滑触线的优点

耐高温刚体滑触线可分为铜质刚体滑触线和铝/不锈钢复合刚体滑触线两种,铜质刚体滑触线又可分为铜导体+钢支架刚体滑触线和铜导体+铝支架刚体滑触线。

为了解决熔炼车间冶金吊车移动供电系统故障问题,我们进行了大量的调研工作,并最终选择了康稳移动供电设备(武汉)有限公司(原武汉汉发)生产的铝不锈钢复合滑触线作为其替代产品。

铝不锈钢复合滑触线使用了大截面的铝型材作为导电基材,并在滑动接触面上覆盖有不锈钢盖子以保护铝型材不被磨损。这种导电体的结构与为地铁供电的第三轨系统的结构原理完全相同,由于第三轨移动供电系统已经是非常成熟的产品,因此该产品的结构是成熟并可靠的。该产品具有如下优点:

(1)碳刷的寿命长,其一:不锈钢的硬度比铜高(不锈钢硬度为HB≤200;铜的硬度为HB≤56),集电器碳刷的硬度也相应的提高;其二:同容量的铝不锈钢复合滑触线的滑动接触面更大,在集电器与滑触线导杆之间的预紧力相同的情况下,碳刷与滑触线导杆之间的压强变小。因此在同等使用条件下铝/不锈钢复合刚体滑触线集电器碳刷比铜质的更耐磨。

(2)导杆耐磨性更好,选择铝/不锈钢导杆的接触面为不锈钢,不锈钢耐磨性比铜好。

(3)耐腐性更好、寿命更长,对比实验参数如下:

耐腐率对比CR(ISO9223)铝/不锈钢复合刚体滑触线钢基铜体刚体滑触线环境等级C1环境等级C2环境等级C3环境等级C4环境等级C5忽略不计CR≤0.6 0.6

由于铝和不锈钢两种材料具有良好的耐腐蚀性能,因此在复杂环境下寿命更长。

(4)铝不锈钢滑触线更轻,刚性好,更便于安装维护。滑触线上的能量损耗主要取决于导体的电阻,相对于铜导体而言,铝的电阻率要稍大一些,但是可以通过增大铝导体截面的方式来降低电阻。经过测算,在达到相同电阻的情况下,铝导体的截面将比铜导体的截面大30%,但是重量只有其1/2,不容易弯曲,其重量的减轻将大大降低日后维护的工作强度。

(5)投资成本低,铜的原材料价格是铝的三倍以上,选用原装日本进口的铜质刚体滑触线的采购成本更高。

(6)维护成本大大降低,铝不锈钢滑触线具有良好的耐腐性能,不锈钢接触面的耐磨性更高,极大地延长了维护周期,维护成本也会相应地降低。

5 选用新的铝不锈钢复合滑触线的实践效果

(1)安装方案:为降低喷炉造成的危害将刚体滑触线改装在吊车上面的屋架上;导杆接触面向下,避免粉尘颗粒堆积在导杆接触面,影响通电效果;为降低感抗,在相线两侧安装补偿电缆。

(2)使用效果:

熔炼车间冶金吊车安装铝/不锈钢复合刚体滑触线后,运行状态良好,3年多来,没有进行一次检修,确保了熔炼3台冶金吊车长时间的正常供电,为熔炼车间长周期生产提供了可靠保障,减低了刚体滑触线的维护成本。

经统计原集电器碳刷的平均使用寿命约为3个月,共3×6件,每年需更换72件,进口集电器6000元/件,即集电器每年更换成本约43万元。改造后铝/不锈钢复合刚体滑触线已使用3年多,没有更换一个集电器碳刷,仅此一项为工厂节约备件成本120万元以上。

6 结论与展望

进口备件国产化工作是一个不断发展的课题,江西贵溪冶炼厂一期生产设备是全套从日本引进的。因此,公司每年也需要花费大量的外汇去购买进口备件而且部分备件国外已经停止生产,进口备件手续烦琐、交货期长,且有延长和不稳定的趋势;部分进口备件为成套制造商贴牌垄断,价格更是上涨幅度大。这些不利因数都给设备维护人员、备件采购供应管理、备件库存控制管理等工作带来了很大困难。长期以来,厂设备管理人员根据国内技术装备水平变化、备件技术要求难易程度、生产实践使用效果好坏等情况,积极稳妥地不断推进进口备件的国产化工作,取得了明显成效。

近年来,随着国内技术装备水平和研发能力的不断提高,给江铜集团厂矿对外寻求备件国产化战略合作伙伴提供了契机。选用铝不锈钢复合滑触线的成功国产化只是其中的一个范例,它的意义并不仅仅是节约采购成本,更为重要的是,它打破了国外成套制造商垄断进口备件采购市场的局面,既是对关键进口备件国产化的一个有益的尝试,又是积极寻求国内大中型企业进行关键备件国产化开发的一个良好开端,更是江铜集团公司进口备件国产化工作的一项重要突破。

REFERENCES

[1] 任美珍.起重机受电滑触线滑块的改进[M].设备管理与维修,2002,(1).

[2] 孙双库.集电器,中华人民共和国国家知识产权局[B].1993.

[3] 王新.同跨多台起重机公用大车滑触线供电装置的选型[M].甘肃科技纵横,2009,(4).

On Sustitution of Domestic-made Sliding Contactor instead of I mportation

YU Ban-ding,WU Min
(Jiangxi Copper Corporation Guixi Smelter,Guixi 335424,Jiangxi,China)

This article introducesoperation situation ofmobile power suppy systemsof three 65tmetallurgical cranes imported from Japan in s meltingworkshop of Guixi Smelter,featuredwith high trouble frequency andmaitenance cost.Through trade-off study,Al/ SS compound sliding contactors are used as substitution so as to ensure stable production operation.

metallurgical crane;sliding contactor;collector;replace frequency;maintenance cost

TH21

:B

:1009-3842(2010)01-0082-03

2010-02-24