旋转吊钩在冶金起重机上的应用

张生存，乔 根，马一波，时清明，常永慧，陆小明

（共享铸钢有限公司，宁夏 银川 750021）

1 背 景

大型铸钢件在浇注作业时，是由冶金起重机吊运盛满钢水的钢包至砂箱上方，由于钢包的滑动水口与冒口需要对正才能进行浇注作业，所以需要将钢包进行转动。目前的转包措施主要是采用人力转动钢包，即在钢包上插一根铁杆，由人推动铁杆来实现钢包的转动，达到对齐的目的。但是由于钢包非常重，需要多人进行才能转动，而且惯性较大，对准非常困难，而且工人距离钢包非常近，安全隐患巨大。

2 不同专利方案的对比分析

针对上述问题，通过查阅相关专利资料发现，目前有两个解决问题的相关发明专利：1）一种用于大型钢包浇注的转包对准装置（专利号：CN107685146B）；2）一种横轴式旋转吊钩（专利号：CN202625611U）.

2.1 一种用于大型钢包浇注的转包对准装置（专利号：CN107685146B）

如图1 所示，通过制作专用的钢包转动调节机构（5），然后在钢包上安装外齿圈（4），通过旋转装置的电机带动主动齿轮（12）转动，通过齿轮啮合，带动钢包上的外齿圈（4）转动，进而带动钢包旋转。

图1 一种用于大型钢包浇注的转包对准装置专利图

仔细研究该技术方案并且咨询相关厂家，要在钢包外围安装一个大齿圈，难度非常大。首先，钢包外径达到3.7 m，制作如此大的齿圈成本很高，而且钢包盛满钢水之后外壁温度也会很高，普通齿圈无法使用。另外，钢包高度较高，钢包转动调节机构也需要在相应的高度上，才能保证齿轮与齿圈的啮合，钢包转动机构的高度怎样平稳保持也是难题，起重机已经在吊运钢包，无法使用，预计需要制作工装。但是，由于本公司生产的产品多为单件、小批量、大吨位的，这就导致产品的浇注位置不定，是每次都在变化的，如果应用此装置，则需要经常移动，而且支撑钢包转动调节机构用的工装也需要可以调节高度。

照此案例实施的话，将存在多个需要配合的环节：首先是将钢包转动调节机构和其支撑工装吊运至浇注区域放置，然后吊运钢包过来调整好高度，根据钢包上外齿圈的高度调节转动机构的工装高度，待高度一样后，需要再次调节主动齿轮及外齿圈的距离，使其啮合，完成这一系列操作后，才能启动转动机构，对钢包进行旋转，这期间如果有哪一步耽误时间的话，将会造成钢水温度偏低，影响铸件质量。

2.2 一种横轴式旋转吊钩

一种横轴式旋转吊钩（专利号：CN202625611U），主要部件如图2 所示，包括滑轮组（1）、吊钩总成（2）、配电块（3）、大齿轮（4）、电机减速器（5）、摩擦式扭矩限制器（6）、小齿轮（7）、横轴（8）等。

图2 横轴式旋转吊钩专利图

该方案主要受力为横轴（8），横轴（8）的两端设有滑轮组（1），横轴（8）中部位置设置有吊钩总成（2），在吊钩总成（2）钩头上部安装大齿轮（4），在吊钩总成（2）左右两侧，方向与横轴（8）垂直，一端设置电机减速器（5）、小齿轮（7）、摩擦式扭矩限制器（6）等传动机构，另一端设置有配重块（3）.其中，通过电机减速器（5）旋转，带动小齿轮（7）、大齿轮（4）旋转，进而与驱动吊钩旋转。另外，设置了摩擦式扭矩限制器（6），旋转过程中，如果吊钩遇到阻碍停止转动，摩擦片就会自动打滑，防止电机因堵转而损坏。

结构上，该发明案例结构简单、紧凑，而且是将旋转装置集成在起重机吊钩上，可以随时随地跟随起重机移动，满足使用要求。在使用方面，控制吊钩旋转即可控制钢包旋转，中间没有多余步骤，可以非常快速地达到对包要求，方案可行。

该方案由于是在冶金起重机上使用，对其安全性要进行深入研究。首先，吊钩旋转机构能否在高温环境正常运转，在设计时是否有隔热保护，该专利案例没有详细叙述。另外改造之后吊钩的承载能力是否有所变化也没有展开讲解。对于这些内容进一步和厂家进行讨论。针对高温情况，在制造旋转吊钩时，使用的配件都是耐高温的，而且设备工况也仅是在浇注时刻存在高温情况，多方研讨之下，得出结论，旋转吊钩式可以在冶金起重机上应用。

3 旋转吊钩在冶金起重机中应用方案的实施

调研发现，该旋转吊钩专利已经经过优化转化为实际产品，并且在一些小吨位起重机上得到了应用，使用单位反馈效果很好，向厂家反馈了公司起重机基本参数后，厂家给出设计结构图，如图3 所示。与上述专利对比发现，仅在与动滑轮组连接处有点差异，原专利是利用一根横轴受力，将吊钩的钩柄传过横轴，以此来固定吊钩。而改进后的结构是与起重机原吊钩组结构一样，是将吊钩安装在一个箱体上，箱体再与动滑轮组连接，这样做的优点在于既保证吊钩受力均匀，也使得安装吊钩非常简单。其他结构均没有变化，旋转功能也可以正常实现。

另外，与厂家沟通，旋转吊钩能否在冶金起重机上使用，主要原因就是悬挂盛满钢水的钢包时，温度会升高，担心电机等原件故障。厂家也给出了解决方案：1）将原有电机更换为高等级防爆电机，保证其安全性、可靠性；2）加厚箱体的厚度，并在箱体里面增加隔热保护。

图3 旋转吊钩产品结构图

多次论证之后，最终决定试用一下旋转吊钩，随即与厂家沟通最终设计方案并且制作，由于旋转吊钩与动滑轮组配合没有发生变化，所以只用安装旋转吊钩即可。安装完成后，再对吊钩及固定底座进行无损探伤检测，确保各项标准符合国家规定后开始使用。使用结果与最初的结论相符，旋转吊钩可以很好地应用于钢包旋转，可以实现轻松对包工作。

4 旋转吊钩应用的优点

旋转吊钩相比于转包装置来说，旋转吊钩更适用于大型铸造企业。在整体结构上，旋转吊钩结构紧凑、简单明了、易安装；在操作方面，更是简洁，可以跟随起重机走到任意位置，不会受到浇注位置的制约，而且快速、有效完成对包工作；在改造成本上，旋转钩头也是非常经济。

5 结论

通过对比分析以及实际使用可以看出，电动旋转吊钩非常适合冶金起重机在大型浇注现场使用，不仅可以轻松转包，而且可以精确对包，高效解决了浇注操作难度大的问题，同时在一些较大砂箱、铸件旋转时也非常适用。为了降低安全风险，要继续研究旋转吊钩的应急处理，比如吊运钢包浇注时旋转吊钩的电机、减速机或其他部件故障无法转动时，怎么使旋转装置与吊钩脱离，紧急人工转动，进行浇注；或者能否再安装一套旋转装置，以作备用。