新型板坯重力夹钳吊具的研究与应用

刘玉春，吴丙恒，王荣鹏

（鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁 鞍山 114021）

夹钳桥式起重机用于钢厂、船厂、港口、堆场和仓储等室内或露天的固定跨间，装卸及搬运钢板、板坯等物料。夹钳吊具分为电动动力开闭方式和重力开闭方式两种。电动动力开闭式夹钳使用两钳夹住板坯完成吊运，其缺点是外形尺寸大，结构复杂，造价高，且只能水平或近似水平方向移动；重力开闭式吊具由于外形小，结构简单，移动方便灵活，广泛用于板坯搬运。但传统重力夹钳吊具的缺点是长度方向只能吊运一种规格的钢坯。为了实现吊运不同长度规格钢坯的功能，研制了新型板坯重力夹钳吊具，使用效果较好。本文对此作一介绍。

1 传统板坯重力夹钳吊具

1.1 结构分析

传统板坯重力夹钳吊具采用铰接四连杆机构，包括支承座、转槽式启闭机构、启闭座、启闭钩、启闭销、连臂、钳臂、连接板、同步轴、弯臂等，示意图见图1。

图1 传统板坯重力夹钳吊具示意图Fig.1 Schematic Diagram for Traditional Hoisting Tool to Gravity Clamp for Gripping Slabs

传统板坯重力夹钳吊具启闭钩在夹具动作时连接或释放夹具的上下两部分，上部直接连在吊梁上，下部直接挂在与连接板焊合的启闭销上。它的动作靠转槽式启闭机构推动，同步轴动态连接着左右钳臂，使其动作近似同步。因此，启闭销必须同时推动或松弛启闭钩动作，然后启闭钩与同步轴接触与脱开来实现夹钳吊具的夹持与松开，实现吊运钢坯的功能。由于同步轴是与钳臂刚性连接，因此有两对以上钳臂，此种结构不能实现单一钳臂独自工作。

1.2 能力分析

传统板坯重力夹钳吊具上梁与起重机吊钩连接，起升机构吊起夹钳吊具，启闭钩呈吊挂状态。此时夹钳吊具为打开状态，夹钳吊具至板坯正上方，起升机构下降吊钩使夹钳吊具底梁支板放置在板坯上。继续下降吊钩，吊具上启闭钩依靠重心偏移至旁侧，提起夹钳。此时夹钳吊具挂钩从吊挂点脱离，启闭机构为脱开状态。继续提升吊钩，夹钳夹紧板坯，提升吊钩吊起板坯吊运到指定位置，下降吊钩，板坯下落到指定位置。板坯继续下落至底部，启闭机构的挂杆头下滑进入吊挂点位置，然后提升吊具，启闭机构为吊挂状态。继续提升，夹钳吊具脱离板坯，完成一个工作循环。

以上分析可见，传统板坯重力夹钳装置的结构简单，自重轻，但受限于机构同步装置刚性固定在钳臂上，钳臂必须同时张开和闭合。不能实现一对钳臂正常工作张开闭合，而另一对钳臂只是钳口张开处于停止作业状态。因此，传统板坯重力夹钳吊具只能吊运一种规格的板坯，吊运不同规格的钢坯只能选择电动夹钳。

2 新型板坯重力夹钳吊具

2.1 结构分析

新型板坯重力夹钳吊具具有四对钳爪，依然采用四连杆机构，包括连臂、钳臂、连接板、吊梁、启闭装置、吊轴、防脱轴等，示意图见图2。启闭装置工作示意图见图3。其中，图3（a）为启闭器芯轴与支撑座连接，吊具横梁与钳臂整体连接在一起，钳体处于张开状态；图3（b）为启闭器芯轴底部与支撑座接触,芯轴旋转90°；图3（c）为启闭器芯轴与支撑座脱离,吊具横梁与钳臂整体脱开,钳体处于闭合状态。

图2 新型板坯重力夹钳吊具示意图Fig.2 Schematic Diagram for New Hoisting Tool to Gravity Clamp for Gripping Slabs

图3 新型板坯重力夹钳吊具启闭装置工作示意图Fig.3 Operating Diagram for Start-stop Device for New Hoisting Tool to Gravity Clamp for Gripping Slabs

新型四对钳爪板坯重力吊具中，除了中间两对钳臂由一个开闭装置控制，其它两对钳臂都有单独的开闭装置。在开闭装置控制钳臂张合工作时，首先需要把开闭装置中的锁销抽出，这样钳臂即可开始工作；如果不需要钳臂参与工作，只要保持对应锁销锁紧即可。因此，吊运超长板坯可以用四对钳臂，中长板坯可以用三对钳臂，短坯可以用两对钳臂，特殊情况下也可用一对钳臂工作。

2.2 能力分析

新型板坯重力夹钳吊具功能的实现关键在于钢坯的平整度，钢坯的平整度超出启闭机构中启闭销头在启闭座内旋转90°的范围时，控制四对钳爪的启闭机构将无法同步运行，夹具也将无法工作。对此，在启闭座下增加了调整弹簧，解决了钢坯平整度造成的吊具无法正常工作问题。

上述分析可见，新型板坯重力夹钳吊具弥补了传统夹钳的缺点，使其既可以吊运较短的板坯，也可吊运较长的板坯，性能可靠，故障率低，符合绿色环保理念。

3 新型板坯重力夹钳吊具的应用

3.1 应用条件

板坯重力夹钳吊具工作时，靠钳臂夹紧板坯，钳牙对板坯产生向下的摩擦力而吊起板坯。吊装长板坯时（长度大于11 m），必须使夹具处于开口状态，即吊起夹具时左右两钳牙保持稍大于板坯的距离不变，两钳臂不产生夹紧动作，并且取出两侧启闭座上的锁销，四个钳体均参与工作。新型板坯重力夹钳吊具作业图见图4。

图4 新型板坯重力夹钳吊具作业图Fig.4 Flow Chart for New Hoisting Tool to Gravity Clamp for Gripping Slabs

3.2 操作步骤

（1）运行天车，使夹具处于被吊板坯的正上方，对正板坯放下夹具。夹具下落过程中，连接板接触板坯时，启闭销锁头完成90°旋转。再次提起夹具时启闭机构动作而启闭销头脱离启闭座槽，钳臂夹紧并吊起板坯。

（2）将板坯吊运到指定位置正上方后放下夹具，夹具下降过程中，板坯接触地面（或车、船等）后启闭机构的启闭销插入启闭座内，即锁头开始在锁槽内旋转。夹具继续下落到最低位置，以便锁头完成90°旋转。再次提起夹具时，启闭销头挂住启闭座槽，钳臂不再夹紧，夹具处于开口状态。

（3）运行天车，使夹具处于被吊板坯的正上方，进行下一次吊装。

（4） 夹持吊运 10～16 m 的长板坯时1～4钳爪同时使用；夹持吊运7～10 m的中长板坯时1～3钳爪同时使用；夹持吊运4～7 m的短坯时2和3钳爪同时使用。吊装4～10 m板坯时，需要把两侧的钳体启闭座上的锁销插入启闭座内，使启闭销不能旋转，保持两侧钳体一直处于开口状态。其它操作与夹持长板坯的顺序一样。

3.3 注意事项

四组钳体的启闭销头应同时挂住启闭座槽内。如果没有挂住，需要调整销头90°就可以正常使用。正常使用时，吊梁每次都必须放到最低，才不会影响设备功能及损坏设备。这样可以保证启闭机构的启闭销头与启闭座上盖板充分接触，来保证启闭销头旋转90°，完成启闭销与启闭座槽的挂合与脱开。

鞍钢股份有限公司炼钢总厂使用新型四对钳爪板坯重力夹钳吊具后，实现了各种长度规格板坯的夹持吊运。而且该吊具价格便宜，易损件及配套件更换方便，维护成本低，有较强的实用性。在线使用平稳可靠，完全适用于高温状态下对钢坯的吊运，为生产提供了便利。

未来需要研究自动抽拉锁销锁住芯轴及解锁功能，使该吊具具有动力夹钳的功能，满足绿色制造的要求。

4 结论

（1）分析传统板坯重力夹钳吊具的结构及工作能力后，研制了一种新型四对钳爪板坯重力夹钳吊具，该吊具除了中间一个开闭器控制两对钳臂开合以外，两侧的钳臂均可单独控制。可以根据规格，实现各种长度板坯的夹持吊运。

（2）该新型四对钳爪板坯重力夹钳吊具结构相对简单，而且价格便宜，易损件及配套件更换方便，维护成本低，有较强的实用性。在线使用平稳可靠，完全适用于高温状态下对钢坯的吊运，为生产提供了便利。

（3）未来需要研究自动抽拉锁销对芯轴锁住及解锁功能，使该吊具具有动力夹钳的功能，满足绿色制造的要求。