冶金铸造起重机失控原因分析

2022-09-06王磊磊

大科技 2022年35期

王磊磊

（河南省矿山起重机有限公司，河南长垣 453424）

0 引言

目前，冶金式起重机装备已被普遍地使用于冶金制造业中，它还可用于吊装熔化的金属和高温物品以及工业生产过程中所需的其他东西。而对于中国钢铁企业来说，冶金式起重机装备在其生产活动中起着至关重要的地位。20 世纪90 时代，中国的冶金式起重机装备已经开发出了适合我国的产品。但因为受科学技术发展水平、严酷的作业环境和繁重的生产任务等各种因素的影响，冶金式起重机装备在实际运行中往往会发生许许多多的突发问题。而冶金式起重机装备如果发生了故障，将对整个冶金作业环境造成严重的影响甚至威胁职工的生命安全。所以，迅速检查冶金起重设备的故障情况并进行大修，在冶金作业中必不可少。

1 冶金起重机械概述

1.1 定义

根据《起重机械名词术语——治金起重机》（GB 6974.16—86）规定，将冶金起重机定义为适合于金属材料的熔炼、干燥等热加工处理特性和需要，直接用于金属生产工艺流程中的特殊起重机。

冶金起重机分为黑白冶金起重机、有色冶金起重机、热加工处理厂房用冶金起重机、炼焦用干熄焦焦罐提高机，以及维修炼钢高炉用功能金属升降机[1]。

1.2 冶金起重机械分类

（1）钢厂用起重机。由于钢冶炼工序的变化，所采取冶金起重设备是存在差异的，传统化平炉式钢冶炼工艺—非连铸工艺，所采取举起为平炉加料吊车（含桥式加料举起机和地面加料起重机）、铸造起重机、夹钳起重机、脱锭举起机和揭蓋举起机。和其相应举起机为炼钢厂房用吊车：铸锭吊车、加料吊车、修罐用起重型机器、渣罐起重机和中间罐起重机。

连铸厂房采取的起重机为：钢坯夹钳起重机与电磁吊梁起重机。

钢铁库和轧钢工序采取的起重力机为：钢坯制动夹钳起重设备、吊勾挂梁起重型机器、电磁挂梁起重设备、电磁料耙起重力设备、板垛（薄板垛）制动夹钳起重型机器以及钢卷装卸起重型机器。而钢卷装卸起重设备通常是桥式起重机又或是旋转吊钩桥型起重设备外置钢卷吊装装置组成的。

（2）铝厂专用吊车。铝电解多用机组即电解铝多用吊车、阳极组焙烧炉用多功能机组即焙烧多用吊车、阳极碳块码垛机组即阳极碳块堆垛起重机。

（3）铜厂所用起重机。电解铜起重机与铸造起重机。

（4）热处理车间设备用冶金起重机：分为淬火起重机和铸造起重机。

（5）炼焦用起重机。焦罐装卸的专门起重型机器。

（6）维修炼铁及高炉所用的起重机：高炉多功能起重机。

（7）冶金起重机专用吊具及专用部件[2]。

2 起重机技术标准分析

（1）冶金起重机与一般起重机相比运行等级更高，其安全系数更高，采取的是双制动与双限位。

（2）冶金起重机需要电缆、电气、电机满足耐高温标准，且梁体具备耐高温的防护手段。

针对采取一般桥式起重机进行熔融金属吊运的，需要换成满足《冶金起重机技术条件铸造起重机》（JB/T 7688.15—1999）标准的铸造起重机。若是因为厂房与基础之类因素无法完成铸造起重机更换，不仅要符合一般桥式起重机的具体规范要求，而且对于原本起重机要进一步改进且满足以下的技术标准。

（3）运用冶金起重机的专用式电机，若是运行环境温度高于40℃，就需要采取H 级的绝缘电机。

（4）安装两套独立功能制动设备（双制动）。

（5）安装起重量限制设备。

（6）安装形式不同的提升极限部位的双重限位设备（双限位），且需要对不同断路设备进行管控，提升高度超过20m 起重，需要依照具体需求安装下降极限部位限位器。

（7）采取可控硅定子调压、涡流制动器、能耗制动器、可控硅供电、直流机组供电调速与其余的因为调速可能导致超速的起升机构与超过20t 进行熔融金属吊运的通用桥式起重机一定要设置超速保护。

（8）起升机构需要具备正反向的接触设备故障保护，避免电动机因为失电但是制动器依旧通电造成失电问题。

（9）全部的电气装置防护级别需要达到相应要求。

（10）长时间运行于高温条件的起重设备，对电控装置应当实施有效防护。

（11）选取合适的高温条件吓的钢丝绳，并且安全系数必须满足要求。

（12）有得采取铸铁滑轮。

（13）原起重机的工作级别比A6低的，需要降负荷，降低大小需要依照实情决定，然而降载之后起重量不可以高于原本80%的额定起重量[3]。

3 冶金起重机的危险性

（1）使用冶金起重机所开展工作是非常烦琐的，使用级别要超过U6。其满负荷频次以及满负荷率非常大，最大负荷状况通常是在Q 三或Q4。所以，冶金起重机具体作业级别通常是A6～A8范围内。

（2）工作环境恶劣。绝大许多冶金起重机都在高温、高灰尘或者在危害废气的不良环境中工作。起重机有时候受到了大量带有灰尘的高热废气和铁合金灰尘侵袭，也往往会长期地受到了来自盛于钢液包里的铁液钢水的热幅射或烤制。从而对举起机的防尘、防热、防辐射、防明火等都作出了极严的规定。

（3）吊运介质危险。尤其是铸造起重机，如在熔炼钢铁和连铸厂房中吊运液体金属材料的起重型机器，如兑铁气、接钢水的起重型机器等，其所吊载的介质水温都超过了1500℃以上，如果出现脱钩滑落.洒落等现状，后果将十分严重。

4 冶金起重装置的主要特征和故障分类

4.1 冶金起重设备的主要特点

为适应现代冶金工作的需要，在过去几年的生产实践中不断探索提高，当前冶金起重装置具有以下3个主要特征。

（1）大部分冶金作业都是在高温、高粉尘和有害废气的严酷环境中完成的。所以，冶金起重装置需要同时达到耐热防尘和抗腐蚀的条件。

（2）为适应金属冶炼工业生产的持续增长，金属起重装置应具有高可持续生产力和工作频率较大的特性，工作级别在A6～A8之间。

（3）冶金行业的高风险性，运行方式和管理的不规范性极易产生重大事故报告，甚至发生人员伤亡事故。所以，稳定性强和安全系数高是现代冶金起重装置的必备特性[4]。

4.2 冶金起重设备的故障类型

冶金起重装置是冶金行业正常生产需要的关键设备，利用级别大于U 六级别；满载度和次数都很高，最大负荷状态为Q3或Q4。但是由于不良的作业环境和繁重的工作，都会造成冶金起重装置的性能降低，甚至故障频发水平。

起重机运行时，执行器件大小车车轮的轮缘和轨道头侧面相互碰撞，形成强烈磨擦，导致轮缘出现变形坏损问题。大小车轮啃道会对冶金起重设备正常运行产生不良影响。由于超载使用组装变形、运行高温化以及焊接因素干扰，导致了起重机主桥下挠变形。轴承和轴套之间的润滑不足等因素，可能导致滑轮乐队不转。滑轮的不转，直接造成起重装置无法正常工作。起重钢丝绳的损坏严重或者断裂，直接影响了生产工作的正常开展，或者产生了巨大的安全隐患。

5 冶金起重设备的故障分析

当冶金起重设备存在故障问题时，为高效掌握问题源头，要根据“先外后内，先一般而特殊”进行故障排查检修。

（1）观察冶金起重装置的零件有无适应于实际工作环境的特点，以及零件表面是否有裂纹破损和锈蚀等迹象。以确认各部分配置是否合理，表面润滑情况是否正确。以滑车不转例，先证明滑车机件并未破坏，然后可在轴承与轴套间加以润滑。若滑车仍不转，再进一步排除。

（2）在冶金起重装置工作时，安排专门的人员对设备运行声进行监听，是否存在异样。必须掌握声音的具体异样位置，才可以掌握好故障的详细因素。机械器件故障以及非正常的碰撞同样会出现异味，这是听声音同时应当对气味进行分辨，才能更好地判断故障来源。

（3）当装置发生事故时，发出的能量会增加，装置的工作温度会增加。观察零件外表，电缆外观等，可以感受设备工作温度。假设运行时间相同和工作性能相当的二个起重设备，如果发生事故的设备中某个零件温度比另一个设备的零件温度高了许多，则表示工作温度较大的零部件也发生了事故。

（4）采取对应设施对不同功能进行检测。比如，装置处于停止状态时候，采取扳手去拧螺钉连接检测是否存在松动问题；设备在运行之时，起升吊钩检测其升降限位是否有效等。

6 冶金起重设备的检修技术

为防止冶金等起重机械设备工作出现事故，应当积极进行相应的防范工作。首先，搞好机械设备的安全管理工作. 尽量避免出现重大人体伤害等突发性事件。然后，根据起重机械设备工作的特点，制订出合理的作业工艺流程和安全措施。最后，要搞好设备日常点检的管理工作，发现重大故障隐患及时解决。因为受多种原因的影响，故障出现是必然的。如果冶金起重装置出现故障，及时修理必不可少。如果没有及时修理会对整个冶金生产造成严重的危害。下文推荐两种常见故障的修理方式。

6.1 车轮啃道的维修方法

桥式起重机轮缘和钢轨侧面之间出现强烈撞碰，使得汽车的轮缘与钢轨侧面产生断裂的问题便是车轮啃道。啃道问题属于桥式起重机中的一项主要故障问题，会导致损坏轨道、提高行驶阻力与降低轮胎使用年限等负面问题。车轮的轮缘损耗量高于1mm 便属于啃道较为严重，易引起轮胎断开连接的事故，因此，啃道问题必须及时快速解决。一般车轮啃道维修手段为：调节大轮胎跨度、对角线与同位差（大车轮胎跨度与对角线之间误差需要不超过±7mm；而小型车轮胎跨度与对角线之间误差需要不超过±3mm；轮胎同位公差不得大于2mm）。以减少轮胎的径差（主动车轮和被动车轮之间直径差不高于3mm）。控制大轮胎水平倾斜与垂直偏移。控制大车的驱动机构。对圆锥及滚子轴承缝隙进行调控。职工需要依照发生的实际情况，做好保养操作。现以额定极限起重量75t 的桥式起重机进行分析，由于和轮胎的自身垂直方向倾角很高，车轱辘的轮缘与轨道侧面之间出现撞碰，并由此导致了轮胎啃道。根据这一原理，在起重机安装带重锤的细钢丝，并且对车轮在垂方位直径上下位置至钢丝间距进行测量a 和b（单位：mm），对车轮垂方位的倾角数据进行计算h=（a-b）。处理的主要办法是：调节车轮，直到计算出来的最大偏差数字h 等于1mm 为止。

6.2 主梁下挠变形的维修方法

桥式起重设备在长时间运行过程中，受到生产、应用、搬运、安装和日常保养方法等各种因素的作用，会造成主桥下挠变化。主桥挠情况也是桥式起重机出现的主要问题之一，会对大小车的操作人员和主桥金属框架等设备造成很大的危害。所以，有效地处理桥式起重机在实际运用过程中产生的主桥挠现象，从而对保证起重机的正常安全工作，并进一步延长起重机的使用寿命至关重要。

目前最常见使用的两种修补方式为明火矫正法和预应力矫正法。明火矫正法是运用金属材料的热塑性基本原理，在主桥盖板面和腹层的局部区段用明火加温，使之在淬火收缩时形成上升拱起的永久形状，从而达到纠正主桥挠的目的。而预应力矫正法则是在起重机主桥受到负荷之前，通过预先向张拉预应力拉杆施以应力位，这种应力位和原来实际工作应力位的走向恰恰相反，从而取消了部分的实际工作应力位，实现主桥上升曲线修复上拱的目的。预应力矫正法操作简便，易于控制主桥上拱的严重程度，使用时性能较安全可靠。若主桥挠轻微，且主桥水平曲面和腹层之间的波浪变性不大时，也可用预应力矫正法来修补。实践证明：如主桥下挠比较严重，同时通过二种方式加以修补，可以达到很好的效果。

现以在某主梁上下挠的桥式起重机为例，并根据火焰矫正法与预应力矫正法对其结构加以了修正。先用火焰矫正法，把主桥底部向上顶起后，对主桥的下盖板和相关部位进行加温，并需要二位人员一起进行相对取暖，温度一般在600～1000℃左右不等。在桥型起重装置挠度高于标准的时候，能够采取预应力矫正技术，先是主桥盖板的端头位置进行支撑架焊接，之后把一些双头螺丝扣的拉杆从支护架穿过，且将螺栓与螺母拧牢固，进而使得拉杆可以受张拉，且将偏心压力施加到主桥梁之上，这样才能使主桥向前弯曲，以便实现纠正桥型起重机主梁下挠、修复上拱的目的。