垂直主梁傾翻鑄造起重機(jī)

石橫特鋼集團(tuán)有限公司機(jī)制公司 肥城 271612

0 引言

鑄造起重機(jī)用于煉鋼車間內(nèi)吊運(yùn)鋼水和鐵水，主要擔(dān)負(fù)著將高爐車間送來(lái)的鐵水兌入混鐵爐或轉(zhuǎn)爐，以及出鋼和鑄錠等任務(wù)，其基本工作部件是鉤距固定的龍門吊鉤（主鉤）。此外，為了完成罐（鐵水包、鐵水罐、鋼水包統(tǒng)稱為罐）的傾翻和車間內(nèi)的輔助吊運(yùn)工作，還設(shè)有1～2個(gè)副鉤，其結(jié)構(gòu)主要由大車、主小車和副小車等組成。主鉤布置在主小車上，副鉤布置在副小車上。由于主、副鉤平行主梁布置，所以翻罐時(shí)只能平行于主梁。為了實(shí)現(xiàn)主小車和副小車的相對(duì)水平運(yùn)動(dòng)，主、副小車需要在各自獨(dú)立的軌道上運(yùn)行，且副小車可在主小車下方穿行。常見(jiàn)的四梁雙小車形式鑄造起重機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是主、副小車互不干涉，吊鉤的左右極限尺寸小，工作覆蓋面積大。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形尺寸和自重大，成本高。

為了克服四梁雙小車鑄造起重機(jī)存在的不足，滿足煉鋼車間特定場(chǎng)所的需要，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了雙梁?jiǎn)涡≤嚧怪敝髁簝A翻鑄造起重機(jī)。該起重機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自重較輕，用以代替四梁雙小車吊鉤旋轉(zhuǎn)鑄造起重機(jī)可顯著節(jié)省設(shè)備和廠房投資，優(yōu)化煉鋼工藝平面布置，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值。

1 問(wèn)題提出

為了節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染、淘汰落后產(chǎn)能，某鋼鐵公司決定將一、二煉鋼車間的電爐全部改為轉(zhuǎn)爐，并新建2座1 080 m3高爐與之配套。為了同時(shí)向一、二煉鋼車間運(yùn)送鐵水，需要在一、二煉鋼之間新建一座鐵水分裝站。鐵水通過(guò)鐵路運(yùn)輸，鐵路垂直穿過(guò)鐵水分裝站廠房。圖1為工藝平面布置圖，其工藝流程為：高爐鐵水用鐵水罐車運(yùn)至鐵水分裝站，鑄造起重機(jī)吊起鐵水罐旋轉(zhuǎn)90 后將鐵水倒入混鐵爐。需要向一、二煉鋼車間送鐵水時(shí)，再將混鐵爐的鐵水倒入鐵水罐，鑄造起重機(jī)將鐵水罐吊起并旋轉(zhuǎn)90 后倒入鐵水包運(yùn)輸車上的鐵水包里，鐵水運(yùn)輸車則將鐵水包分別運(yùn)送至一、二煉鋼車間的轉(zhuǎn)爐跨間。

圖1 鐵水分裝站平面布置圖

從工藝流程可以看出，鑄造起重機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)吊鉤都要旋轉(zhuǎn)90°，故設(shè)計(jì)時(shí)要求配置2臺(tái)100/20 t四梁雙小車吊鉤旋轉(zhuǎn)鑄造起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2 吊鉤旋轉(zhuǎn)鑄造起重機(jī)

2 解決方案

設(shè)計(jì)時(shí)提出的配置方案雖能滿足工藝要求，但與普通鑄造起重機(jī)相比的缺點(diǎn)是：增加了龍門鉤旋轉(zhuǎn)裝置，自重增大；廠房高度增加；需增加電纜供電裝置；廠房受力增大，投資增加。

為解決吊鉤旋轉(zhuǎn)鑄造起重機(jī)存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)只要將混鐵爐旋轉(zhuǎn)90 布置（見(jiàn)圖1），鐵水罐的耳軸方向在接卸鐵水過(guò)程中將保持不變，即可省去旋轉(zhuǎn)操作，但翻罐時(shí)需要垂直主梁傾翻。為此，本文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了100/20 t雙主梁?jiǎn)涡≤嚧怪敝髁簝A翻鑄造起重機(jī)，如圖3所示。其結(jié)構(gòu)形式為主、副鉤布置在1個(gè)小車上，且主、副鉤的布置方式由通常的平行主梁改為垂直主梁，滿足了鐵水罐傾翻方向與主梁垂直的要求。由于只有1個(gè)小車，所以采用了雙主梁結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)參數(shù)有：跨度為25 m，起重量為100/20 t，起升高度為20/22 m，起升速度(主/副）為7.51/9.3 m/min，運(yùn)行速度（大/?。?5.8/75.57 m/min，質(zhì)量為 160 t。

圖3 單小車垂直傾翻鑄造起重機(jī)

3 結(jié)構(gòu)形式

雙主梁、單小車鑄造起重機(jī)主要由橋架、小車、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備等組成。

1）主、副起升機(jī)構(gòu)采用定子調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)速比1:10；大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速系統(tǒng)；整機(jī)按標(biāo)準(zhǔn)要求配置了安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。

2）橋架由2根主梁和2根鉸接式端梁等組成。主梁采用偏軌寬翼緣箱形梁，具有較好的垂直和水平剛度。主梁主腹板與上蓋板采用T形鋼連接，避免了主腹板與上蓋板直接用焊縫連接，大大提高了主梁壽命。

3）主起升機(jī)構(gòu)采用雙電機(jī)雙減速器驅(qū)動(dòng)雙卷筒形式。2臺(tái)減速器為雙輸入雙輸出結(jié)構(gòu)并布置在小車中間；2套卷筒組布置在減速器外側(cè)，并通過(guò)卷筒聯(lián)軸器與減速器外側(cè)的花鍵軸相連接；2臺(tái)減速器之間的輸出軸用全齒聯(lián)軸器連接；每臺(tái)減速器輸入軸的兩端各安裝了1臺(tái)制動(dòng)器。這種傳動(dòng)方式按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可省去安全制動(dòng)器，既保證了安全，又簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

4）大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)與其他鑄造起重機(jī)基本相同。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用的是4角分別驅(qū)動(dòng)，4套驅(qū)動(dòng)裝置分2組控制，當(dāng)任意1組電動(dòng)機(jī)或控制裝置出現(xiàn)故障時(shí)，利用另1組電動(dòng)機(jī)和控制裝置可進(jìn)行短時(shí)工作。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用2角分別驅(qū)動(dòng)形式，電動(dòng)機(jī)通過(guò)制動(dòng)輪聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)立式減速器，減速器低速軸通過(guò)齒輪聯(lián)軸器與車輪軸相連。當(dāng)1套驅(qū)動(dòng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)，可利用另1套驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行短時(shí)工作。

4 性能特點(diǎn)

1）與四主梁、雙小車吊鉤旋轉(zhuǎn)鑄造起重機(jī)相比，省去了2根副主梁、1臺(tái)副小車和龍門鉤旋轉(zhuǎn)裝置，減輕了起重機(jī)自重和廠房受力，節(jié)省了設(shè)備費(fèi)用和廠房造價(jià)。

2）四主梁、主副小車形式的鑄造起重機(jī)，因?yàn)楦毙≤囈獜闹餍≤囅旅嫱ㄐ?，大大提高了整機(jī)高度。另外，龍門吊具的上極限尺寸由于受到副主梁的限制，有效起升高度也受到一定影響。因此，在起升高度相同的條件下，雙主梁、單小車鑄造起重機(jī)的廠房軌道標(biāo)高和軌道上部廠房高度都大大降低，可顯著降低廠房投資。

3）小車基距比四主梁、主副小車形式的小車基距大，故主、副鉤的左右極限尺寸也相應(yīng)增大，工作范圍受到一定影響。

4）由于主、副鉤垂直主梁布置，如要保證小車的4 個(gè)車輪輪壓基本相等，則小車軌距需要加大；如小車軌距不宜加大，則主鉤側(cè)的輪壓會(huì)比副鉤側(cè)的輪壓大，從而引起靠近主鉤的主梁受力比另1根主梁受力大。為了保證2根主梁的變形基本一致，2根主梁的慣性矩應(yīng)與其受力大小相適應(yīng)，可采取加寬或（和）加厚主梁上、下蓋板的方法加以解決。

5 優(yōu)化改進(jìn)

鐵水分裝站投入運(yùn)行3年后，一煉鋼車間進(jìn)行擴(kuò)容改造，將原來(lái)50 t轉(zhuǎn)爐更換為80 t轉(zhuǎn)爐。新轉(zhuǎn)爐采用先進(jìn)的一罐到底工藝，即高爐鐵水用鐵水罐接鐵后不再經(jīng)過(guò)混鐵爐，而是將鐵水罐轉(zhuǎn)運(yùn)至轉(zhuǎn)爐跨后直接兌入轉(zhuǎn)爐，以降低熱量損失、減少環(huán)境污染、提高生產(chǎn)效率。為此，在原鐵水分裝站旁邊又新建了1個(gè)鐵水轉(zhuǎn)運(yùn)跨，配置了1臺(tái)140/50 t、26.5 m跨度的垂直主梁傾翻鑄造起重機(jī)。

借鑒雙梁?jiǎn)涡≤嚭退牧弘p小車的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)小車結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)計(jì)了副鉤可調(diào)式小車。主起升機(jī)構(gòu)布置在主小車上；副起升機(jī)構(gòu)布置在子小車上。主小車架上鋪設(shè)供子小車運(yùn)行的軌道，子小車可在主小車上運(yùn)行一小段距離（最大移動(dòng)距離1 m）以調(diào)整主副鉤間距，大大方便了翻罐操作。

6 結(jié)論

1）鐵水分裝站用2臺(tái)100/20 t雙主梁?jiǎn)涡≤嚧怪敝髁簝A翻鑄造起重機(jī)代替四梁雙小車吊鉤旋轉(zhuǎn)鑄造起重機(jī)，每臺(tái)起重機(jī)減輕自重76 t，廠房鋼結(jié)構(gòu)減輕質(zhì)量95 t，節(jié)省設(shè)備和廠房投資共計(jì)455萬(wàn)多元。設(shè)備投入使用后運(yùn)行安全可靠，滿足了工藝要求。

2）研究和實(shí)踐證明，200 t及以下的鑄造起重機(jī)，使用雙梁?jiǎn)涡≤嚱Y(jié)構(gòu)形式代替四梁雙小車結(jié)構(gòu)形式完全可以滿足工藝要求。該鋼鐵公司煉鋼廠在用的雙梁?jiǎn)涡≤囪T造起重機(jī)的最大起重量已達(dá)160 t。

3）在相互垂直的廠房跨間轉(zhuǎn)運(yùn)鐵水或鋼水時(shí)，均可用雙梁?jiǎn)涡≤嚧怪眱A翻鑄造起重機(jī)代替四梁雙小車吊鉤旋轉(zhuǎn)鑄造起重機(jī)，既可節(jié)省設(shè)備和廠房投資，又能優(yōu)化煉鋼車間的工藝平面布置。因此，該技術(shù)具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。