移动式安全带悬挂装置的设计与应用

2022-11-08刘伟韦俊

冶金动力 2022年5期

刘伟，韦俊

（柳州钢铁股份有限公司炼铁厂，广西柳州 545002）

前言

水渣是高炉炼铁的主要副产物之一，柳钢炼铁厂目前有5 座高炉，日产水渣1 万多t。2012 年以前，水渣在各高炉附近渣场落地，通过装载机装车，汽车运输至各用户，用于生产水泥和超细粉。为了减少场内汽车运输量，提高水渣运输效率和安全性，我厂分别于2012年、2015年建设了AB通廊和老区辅材物流站水渣输送系统，实现了各高炉水渣通过皮带运输至主要用户中强实公司的料场，强实公司消化不完的水渣、强实停产检修或皮带故障时，仍需要用汽车转运水渣。

目前我厂部分水渣转运汽车、外销水渣车为普通敞篷货车，随着环保要求的不断提高，这些运输水渣的汽车需加蓬、加盖，以减少运输过程中的水渣撒漏和对厂内外道路、环境的污染。普通敞篷货车加盖篷布，需要人工攀爬到车厢顶部，手动对水渣拍紧，将篷布摊开、铺平，再下到地面将篷布绑扎牢固，货车司机在车厢顶部拍渣、加盖篷布过程为高处临边作业，现场场地空旷，没有合适的位置悬挂安全带，存在高处坠落隐患［1］。由于不具备安全作业条件，不允许在没有防护措施的情况下上车厢顶作业，一度影响水渣转运，对我厂生产带来不利影响。

为了实现环保、安全、高效的通过汽车转运水渣，在公司、厂部安全部门的要求下，受到我厂机电车间研发配电柜检修安全带悬挂装置的启发，参考移动式篮球架的结构形式，结合车间生产现场实际，经过多次的讨论和改进，最终设计、制作完成了移动式安全带悬挂装置，安装在我厂辅材物流站渣场，该装置结构简单，成本低廉，安装方便，使用效果良好。

1 生产现状

长期以来，在水渣汽车运输过程中，由于新生产的水渣较为疏松，密度较低，为了提高运输效率，装车过程中装载较满，常常高出汽车车厢，车厢顶部呈三角锥形状，而且厂区道路不够平整，在汽车运输过程中，随着汽车的颠簸、晃动，车厢顶部的水渣容易洒落地面。在公司后勤服务公司、技术中心等管理部门的要求下，提出了水渣车拍渣、加盖篷布的要求。即水渣装车完成后，首先使用拍渣板将顶部蓬松的水渣拍紧，然后将车厢顶盖好篷布，使水渣不易松动、滑落。取得了很好的效果。

在我厂进行水渣运输的车辆较多，除了少部分加装了电动、液动棚盖装置，能实现自动加盖外，其余大部分均为普通货车，需要司机爬到车厢顶部进行拍渣、加盖操作。汽车装满水渣后，顶部高出车厢约1 m，距离地面5 m 左右，司机上下车厢顶只有一个简易直爬梯，没有安全护笼，顶部水渣较为疏松，且呈斜面，汽车四周空旷，司机在车顶作业、行走过程中很容易发生摔倒、滑倒，引发高处坠落事故，2021 年度，公司范围内就发生一起罐车司机装料完成，上车顶操作完阀门后，从车顶意外摔落的事故。

针对高处坠落事故频发，造成的后果非常严重，在公司征集“十大禁令”后，经过推荐、汇总、统计，推荐“严禁高处作业不系安全带”的单位最多，因此该禁令也成为柳钢十大禁令的第一条。在严峻的安全生产形势和严格的安全要求下，车间也辨识出了水渣车拍渣、加盖篷布过程中存在的巨大风险，多次向厂部、总调、强实公司反馈，未得到很好的解决，相关方甚至还以影响装车、运输为由停止运渣，给我厂生产带来一定影响。后来本着安全第一的原则，为了保障车间范围内生产安全，决定自行设计、制作、安装一种安全带悬挂装置［2］，使水渣装车现场拍渣司机有地方悬挂安全带，并要求其必须悬挂安全带，保障其作业安全。

2 移动式安全带悬挂装置的设计

2.1 安全带悬挂装置形式的选定

由于辅材物流站渣场积渣较高，现场不够平整，车间申报了计划对渣场场地进行清理、平整，招标、施工周期较长，未能在安全带悬挂装置投用前完成，因此，无法制作固定基础的安全带悬挂装置，受移动式篮球架的启发，计划制作、安装一个移动式的悬挂装置，拆装方便，也便于重复使用。

水渣车装车完成后，司机要上车顶拍渣，拍渣过程中，司机要在车顶来回走动，而且司机站立位置位于汽车中线部位，因此制作安全带悬挂装置时，必须选用悬臂式装置，将悬挂点设置在汽车中线上部，支架在汽车旁边。

渣场装运水渣的车辆较多，型号不一致，因此车长、车身高度均有差异，为了保障安全带悬挂装置的通用性，装置设置为直线型，悬挂点设置两个高度，可水平滑动，满足不同车辆需求。

2.2 移动式安全带悬挂装置的方案设计

辅材物流站渣场总长度为120 m，为了尽可能满足多辆汽车同时使用，安全带悬挂装置总长120 m，水渣转运常用货车的长度有16 m、12 m 两种，可满足6～8 辆汽车同时拍渣要求，两端设置钢丝绳支架，采用篮球架形势的支架［3］，使用混凝土盖板作为配重，大车的车厢顶高度约4 m，因此支架高度确定为5.5 m，设置5 m、5.5 m 两种高度的防坠钢丝绳，用于挂安全带。为了保证钢丝绳强度，中间每隔20 m，设置一个中间支架，共5 个中间支架，钢丝绳分段拉设。正视图如图1 所示，俯视图如图2所示，侧视图如图3所示。

图3 侧视图

图纸说明：1、移动式安全带悬挂装置；2、配重块；3、可移动支架；4、爬梯；5、镀锌钢丝绳；6、花篮螺丝。

2.3 移动式安全带悬挂装置的尺寸及受力核算

可移动支架外形尺寸如图4 所示，支架长3 m，宽2 m，高5.5 m，悬臂长2.5 m。在移动支架上，放置了混凝土盖板配重，盖板配重总长1 m，宽2 m，高1.2 m。两个移动支架间距20 m。

图4 可移动支架外形尺寸图

普通C20 混凝土容重在2 360～2 400 kg/m3，考虑盖板间的空隙，此处盖板配重的容重按2 000 kg/m3估算，配重总重约4 800 kg。不考虑可移动支架自身的重量，可移动支架悬臂末端可以单独承受纵向拉力为47 040 N，水平拉力为8 552 N。

现场试验时，体重70 kg 的人悬挂在中间时，两边支架同时受力，钢丝绳下坠高度约为1 m。此时，每个支架承受的垂直拉力为343 N，每个支架承受的水平拉力为3 430 N，远未达到支架的极限承受能力。当两人同时在一个支架上作业、坠落时，钢丝绳受的拉力增加，下坠高度会增加，此时纵向拉力翻倍，水平拉力增加不到2 倍，仍在支架的承受范围内。

2.4 移动式安全带悬挂装置的安装及使用方法

方案设计确定后，委托相关方按设计图纸，制作了5 个中间支架和2 个端头支架，支架外形形似篮球架，下半部分为可移动式底座，上半部分为悬臂支架。为了方便运输，分两部分制作，完成后运输到现场再进行组装。

支架制作完成后，车间先安排挖掘机，对现场计划安装移动式安全带悬挂装置的场地进行平整，场地总长约120 m，宽约6 m。

场地平整完成后，施工方进场对安全带悬挂装置进行安装，首先将可移动式底座放置在合适的方向和位置，定位准确后，利用现场废弃的排水沟混凝土盖板作为配重块，对底座进行固定，然后吊装上部悬臂支架。

可移动支架吊装完成后，在悬臂支架末端安装镀锌钢丝绳。悬臂支架末端设置有镀锌钢丝绳挂耳，两个支架之间的镀锌钢丝绳分开拉设，钢丝绳通过花篮螺丝固定在悬臂支架上，花篮螺丝用于方便调整镀锌钢丝绳的松紧度。镀锌钢丝绳外带防腐胶套，延长其使用寿命。镀锌钢丝绳设上下两根，间距0.5 m，满足不同高度车辆和双钩安全带的使用要求。

3 移动式安全带悬挂装置的应用效果

方案确定后，车间于2021 年6 月份安排施工单位施工，5 天内即完成了移动式安全带悬挂装置的制安。现场水渣车装渣后，将汽车开到支架之间的钢丝绳正下方，拍渣人员配备双钩安全带，爬上车顶后，首先将安全带挂钩挂在两根钢丝绳上，再开展拍渣、盖篷布作业，作业过程中，安全带挂钩可随意滑动，不影响作业。作业完成后再解开安全带挂钩，下车。

在初期，汽车司机不习惯使用，车间联合强实公司，首先对所有相关运输单位、司机进行培训，书面传达了安全最新要求，现场培训了安全带悬挂装置的使用方法，安排专人现场提醒、监督使用。对个别不遵守要求，违反公司十大禁令的司机进行严格考核，经过半个月时间的过渡，后续司机都能认真遵守要求，主动悬挂安全带，很好的保障作业安全。

在使用过程中，发现钢丝绳松动、损坏后调节、更换不够方便。对此，可以对移动式安全带悬挂装置进行优化和改进，在支架上增加带护笼的爬梯，从地面直至悬臂末端，维修人员可通过爬梯到达悬臂末端，对钢丝绳、花篮螺丝进行维修，使用起来更加方便、安全。