料箱起重機主副鉤起重量分析

胡敦忠

（太重技術中心，山西 太原030024）

YZL70+70 t-20 m料箱起重機安裝在某鋼廠氧氣轉爐煉鋼廠房加料跨中，主要用于吊運廢鋼料箱，將廢鋼兌入轉爐、起吊空廢鋼料箱至料箱運輸車（平臺）上等作業(yè)。料箱起重機規(guī)格通常采用A+A模式（A為單小車起重量）。本廠房料箱起重機初選規(guī)格為YZL70+70 t-20 m。

1 轉爐加廢鋼工藝及起重機設備配置

轉爐煉鋼兌鐵水時，其中的C、Si、Mn等元素氧化反應放出巨大熱量，可以熔化多達30%廢鋼。廢鋼作為調整鋼水最終吹煉溫度的冷卻劑，可以降低鐵水兌入量、減少造渣材料和氧氣的消耗，而且比采用鐵礦石冷卻的效果穩(wěn)定，噴濺少。

轉爐兌鐵水、加廢鋼和爐前冶煉操作都在加料跨進行，轉爐車間的鐵水和廢鋼一般布置在加料跨的兩端，一端兌鐵水，另一端加廢鋼，中部為轉爐爐前操作區(qū)。

該轉爐跨共設置2臺轉爐，轉爐的最大容量為210 t。加料跨廠房上下兩層共配置4臺起重機，上層設置2臺鑄造起重機用于兌鐵水，1臺料箱起重機用于將廢鋼加入轉爐；下層設置1臺電磁盤起重機用于吊運廢鋼進入料箱，如圖1所示。

圖1 轉爐煉鋼加料跨設備布置

氧氣轉爐冶煉時間約35 min/爐。為了減少加料時間，每煉一轉爐加一次廢鋼。

轉爐加廢鋼工藝流程如圖2所示。

圖2 轉爐加廢鋼工藝

2 料箱起重機主副鉤起重量配置分析

料箱起重機共設置主、副2套起升機構。依照轉爐加廢鋼工藝，料箱起重機加廢鋼過程中，一套起升機構進行料箱起升、傾翻時，另一套起升機構應停止動作。與此同時，搖動轉爐與起重機小車運行應相互配合使廢鋼順利進入轉爐。起重機加廢鋼入轉爐過程某一位置示意圖如下圖圖3所示。

2.1 料箱主要參數

料箱是用來盛放廢鋼的容器，其外形：10.375 m×2.0 m×2.4 m，理論容積40 m3。料箱吊點水平距離7.1 m，料箱自身質量G0=30 t，料箱內壁應光滑，裝滿系數一般取0.8～0.9。料箱外形如圖4所示。

圖3 起重機加廢鋼入轉爐位置示意圖

圖4 廢鋼料箱（mm）

2.2 起重機的額定工作載荷

JB/T 7688.2《冶金起重機技術條件第2部分：料箱起重機》3.3.1條規(guī)定：起重機的額定工作載荷為料箱與被起升物品的總和，也即主副鉤起重量之和。

與轉爐最大容量相應的廢鋼最大加入量：

本料箱起重機的額定工作載荷為：

2.3 主副鉤起重量

料箱與廢鋼的質量由料箱起重機的主、副鉤共同承擔，其重心位于主、副鉤之間，其鉤間距為L。根據杠桿原理：

式中：G2為主鉤起質量；G3為副鉤起重量；L2為料箱水平位置時主鉤中心至料箱重心水平距離；L3為料箱水平位置時副鉤中心至料箱重心水平距離；α為料箱旋轉角度。

同時，G=G2+G3=93 t

廢鋼在通過起重機兌入轉爐的過程中，料箱旋轉角度從水平位置變化到最大，廢鋼全部兌入轉爐，然后再逐步返回水平位置。期間主副鉤鉤間距不斷發(fā)生變化，主副鉤起重量也隨之發(fā)生變化。下面以幾種典型料箱翻轉角度進行分析，詳見表1。

表1 幾種典型料箱翻轉角度

從表1中可知，當廢鋼料相對于料箱靜止時，主、副鉤起質量在料箱翻轉過程中保持不變。廢鋼正常流動進入轉爐的過程中，主、副鉤起重量不斷減小，直至最后只承擔空料箱的部分自重。料箱翻轉角度-5°時，料箱前端略微抬高，以確保廢鋼在吊運時不至于滑出料箱。翻轉角度60°時，廢鋼應該與料箱間產生完全滑動進入轉爐，此時鉤間距最小。假如廢鋼完全卡在轉爐口時，副鉤起重量可能為0，主鉤起重量此時可能為廢鋼與料箱的的總和（這種工況起重機除副小車外，其他機構均保持靜止，因此需校核主鉤承載結構的安全性）。主、副鉤起重量與料箱翻轉角度、鉤間距具體關系如圖5所示。

圖5 副鉤起重量及料槽翻轉角度、鉤間距的關系

通過以上分析可知，料箱正常加廢鋼過程中，主鉤最大起重量G1=76 t，副鉤最大起重量G2=17 t，即合理的理論主、副鉤最大起重量為76 t+17 t。而用戶初步確定的主、副鉤起重量為70 t+70 t。相比于理論最大起重量，用戶初選的主鉤的起重量稍顯不足，副鉤起重量明顯富裕。

考慮廢鋼在料箱中分布不均勻，主、副鉤起重量各自增加最大承受廢鋼質量的10%，即主鉤最大起重量調整為81 t，副鉤最大起重量調整為19 t，此即為料箱起重機的實際最佳主、副鉤起重量配置結果。

因此料箱起重機主、副鉤最大起重量配置不一定是A+A模式，更可能是A+B模式。

合理的主、副鉤最大起重量可使起重機自身質量減小，主、副鉤間距縮小，這樣有利于料箱翻轉加料，同時減輕了廠房承壓載荷，從而降低了廠房綜合造價，節(jié)約成本。

3 結論

料箱起重機的工作速度及電氣控制應與同跨鑄造起重機兌鐵水工藝匹配，其主、副吊鉤極限除了滿足加廢鋼工藝外，可能還有一些輔助工作，設計時也需要一并考慮。

料箱起重機與轉爐的數量配比應根據煉鋼生產工藝配置，使其具有一定安全度。

本文可為煉鋼工藝人員在煉鋼工藝設備選型時提供一些參考建議，以便準確選擇料箱起重機設備參數。同時也可為料箱起重機設計人員提供加廢鋼工藝指導，以便精準提供起重機設備功能。這樣雙方互相深入了解，才能提供既功能合理又經濟的料箱起重機，保證煉鋼工藝的順利進行。