转炉氧枪设备的防坠落装置问题探析

刘玉新

摘要：当前尽管在车间内对氧枪采用了诸多的防坠落措施，但是氧枪安全事故还是不断在上演，这对生产车间以及生产人员的安全构成了巨大的威胁。从这可以看出，专利氧枪防坠落的措施还要进一步完善。本文通过分析现有氧枪坠落问题，进一步探究完善防止氧枪坠落的措施，为防止氧枪坠落找到新的解决方法。

关键词：转炉氧枪设备防坠落装置现代工业

转炉氧枪设备是工厂转炉车间关键的生产设备。在生产的过程中，氧枪设备的质量非常关键，必须保证有可靠稳定的安全系数，否则高压冷却水的注入会对转炉造成影响，轻则设备损坏，重则导致生产安全事故的发生。如何防止氧枪设备的坠落一直来是国内外工程学家们都在思考的问题，并且进行了数以千记的探索。

一、现有的防坠落装置及其存在问题

以宝钢一号转炉使用的氧枪设备为例，氧枪自带的小车如果正常工作，那根吊着小轮的钢丝会慢慢往上升，带动小车往上走。这样一来设备上的弹簧会被压缩。滑轮由于受到牵引力往上走，使得整个设备的杠杆组被带动起来，从而产生向下的压力。这个压力使得氧枪上的摩擦片产生偏离，其距离不符合安全标准要求。这时很有可能导致钢丝的断开，使的氧枪失去重力。钢丝一断，各设备就会向着与刚刚相反的方向运转。摩擦片的作用非常关键，在使用的过程中必须保持谨慎，摩擦片提供的摩擦力不应该太大，太大不利于设备的制动。现阶段，我国很多厂家认为这套装置不好，一方面是因为该装置的制动系统不稳定，有时能够成功制动，有时则不能。另一方面，在设备制动成功以后，要对其进行拆除非常困难，通常在运转过程中会出现卡轨现象。

二、一种新型防坠落装置的研究

创新现有的氧枪防坠落装置必须坚持一条原则，即保证装置的普适性。如果新的防坠落装置本能被普遍运用到生产中去，那这样的设计无论再怎么完美，也是行不通的。另外，“弹簧-连杆-卡爪”由于对其他辅助设备要求过高而难以被真正使用。针对此种现象，我们研究出的新型防坠装置具有以下几个特征：第一，抱轨装置实现了简便化，非常便于安装和拆卸；第二，其制动系统更加完善，几乎不会出现制动不成功的现象；第三，新型防坠落装置与现在的转炉氧枪传动设备更加兼容。

1.結构原理

本文设计的新型防坠落装置结构原理如下：在平衡架和连杆等方面，根据新型设计需要调整了杠杆的比例。新型防坠落装置连杆和它下面的一个可伸缩拉杆相连，拉杆内部装有弹簧，弹簧顶端连接着制动杆。制动杆固定在支架上，能绕固定点自由转动。其端点通过铰链与制动靴相连，制动靴通过一块调整垫片与摩擦片相连，制动靴和制动杆之间通过拉簧相连接。该装置工作过程如下：当钢丝断开，弹簧推动连杆上升，从而拉着制动杆沿顺时针方向转，是制动靴上摩擦片与轨道产生大的摩擦，达到制动的目的。

2.自锁条件

图1制动杆受力分析将制动杆作为分析对象，其受力情况如图1所示。由图可以看出，P为制动时的惯性力与重力的合力，作用点为制动杆顶端。如果将摩擦力忽略不计，则其处于平衡状态（二力杆件）。如图，N为轴向力，也是Nx和P的合力。但上述计算因为忽略了摩擦力，所以必然存在误差。现考虑摩擦力矩Mf，将P分解为P1和Ny（Ny为N在垂直方向上的分力），P1，P11所构成的力偶矩和2Mf大小相等，方向相反，处于平衡状态。通过相关计算我们可以知道，新型防坠落装置对摩擦系数的要求更低，从而使得装置更为稳定可靠。

3.结构特点

3.1结构的可靠性

本文设计的防坠落装置，将摩擦片和轨道间的距离设为17mm，这样使防坠落装置对小车的影响降到最低。为了方便装置制动之后的拆卸，本装置将拉杆设计为可伸缩式，这样不仅使装置在制动后便于拆卸，而且还能保证当吊车吊起装置支座时，在摩擦片松动之前，也能使拉杆与制动杆保持合适的间隙。同时，为了使小车在运动过程中制动杆不会向上跳，本装置在拉杆内部安装了压簧。

3.2结构的合理性

本装置中制动靴可以围绕铰链点转动，因为支座上的铰链孔是在焊接之后用机械加工的，因此容易保证铰链孔的孔轴线和小车车轮轴二者平行，并且可以确保摩擦片和轨道保持合适的接触，也使制动的可靠性得以提升。同时，为了减小连杆运动距离，增加摩擦片与轨道间的安全间隙，将制动杆的头部设计为有倒角的形式。

3.3加工与安装工艺性

本装置加工工艺简单，要求低，能够较容易保证加工质量。为了使得两侧同时制动，本装置将拉杆设计为长度可调。同时，在制动靴和摩擦片之间加上一层垫片，垫片厚度为1mm，这样可以补偿因加工误差多大和安装公差要求无法确定所带来的不足。

4.制动后的拆卸性能

在拆卸本装置的时候，吊车对小车向上的拉力与小车所受重力平衡。当摩擦力μ<1.18，只需克服装置重力即可实现装置的快速拆卸。

三、结语

本文较为全面地论述了现有氧枪防坠落装置的不足之处，并分析设计出了一种加工和安装工艺简单、安全可靠、便于拆卸的新型防坠落装置。能够满足实际生产需要，被广泛应用于工程中，为用户提供了稳定可靠的安全保障。

参考文献：

[1]谢建华.转炉氧枪坠枪事故典型案例分析[J].中国高新技术企业.2010（33）.

[2]冯刚，刘玉宝.转炉氧枪粘钢的原因分析与预防措施[J].新疆钢铁.2008（02）.