冶金鑄造起重機失控原因分析

王磊磊

（河南省礦山起重機有限公司，河南 長垣 453424）

0 引言

目前，冶金式起重機裝備已被普遍地使用于冶金制造業(yè)中，它還可用于吊裝熔化的金屬和高溫物品以及工業(yè)生產(chǎn)過程中所需的其他東西。而對于中國鋼鐵企業(yè)來說，冶金式起重機裝備在其生產(chǎn)活動中起著至關(guān)重要的地位。20 世紀90 時代，中國的冶金式起重機裝備已經(jīng)開發(fā)出了適合我國的產(chǎn)品。但因為受科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平、嚴酷的作業(yè)環(huán)境和繁重的生產(chǎn)任務(wù)等各種因素的影響，冶金式起重機裝備在實際運行中往往會發(fā)生許許多多的突發(fā)問題。而冶金式起重機裝備如果發(fā)生了故障，將對整個冶金作業(yè)環(huán)境造成嚴重的影響甚至威脅職工的生命安全。所以，迅速檢查冶金起重設(shè)備的故障情況并進行大修，在冶金作業(yè)中必不可少。

1 冶金起重機械概述

1.1 定義

根據(jù)《起重機械名詞術(shù)語——治金起重機》（GB 6974.16—86）規(guī)定，將冶金起重機定義為適合于金屬材料的熔煉、干燥等熱加工處理特性和需要，直接用于金屬生產(chǎn)工藝流程中的特殊起重機。

冶金起重機分為黑白冶金起重機、有色冶金起重機、熱加工處理廠房用冶金起重機、煉焦用干熄焦焦罐提高機，以及維修煉鋼高爐用功能金屬升降機[1]。

1.2 冶金起重機械分類

（1）鋼廠用起重機。由于鋼冶煉工序的變化，所采取冶金起重設(shè)備是存在差異的，傳統(tǒng)化平爐式鋼冶煉工藝—非連鑄工藝，所采取舉起為平爐加料吊車（含橋式加料舉起機和地面加料起重機）、鑄造起重機、夾鉗起重機、脫錠舉起機和揭蓋舉起機。和其相應(yīng)舉起機為煉鋼廠房用吊車：鑄錠吊車、加料吊車、修罐用起重型機器、渣罐起重機和中間罐起重機。

連鑄廠房采取的起重機為：鋼坯夾鉗起重機與電磁吊梁起重機。

鋼鐵庫和軋鋼工序采取的起重力機為：鋼坯制動夾鉗起重設(shè)備、吊勾掛梁起重型機器、電磁掛梁起重設(shè)備、電磁料耙起重力設(shè)備、板垛（薄板垛）制動夾鉗起重型機器以及鋼卷裝卸起重型機器。而鋼卷裝卸起重設(shè)備通常是橋式起重機又或是旋轉(zhuǎn)吊鉤橋型起重設(shè)備外置鋼卷吊裝裝置組成的。

（2）鋁廠專用吊車。鋁電解多用機組即電解鋁多用吊車、陽極組焙燒爐用多功能機組即焙燒多用吊車、陽極碳塊碼垛機組即陽極碳塊堆垛起重機。

（3）銅廠所用起重機。電解銅起重機與鑄造起重機。

（4）熱處理車間設(shè)備用冶金起重機：分為淬火起重機和鑄造起重機。

（5）煉焦用起重機。焦罐裝卸的專門起重型機器。

（6）維修煉鐵及高爐所用的起重機：高爐多功能起重機。

（7）冶金起重機專用吊具及專用部件[2]。

2 起重機技術(shù)標準分析

（1）冶金起重機與一般起重機相比運行等級更高，其安全系數(shù)更高，采取的是雙制動與雙限位。

（2）冶金起重機需要電纜、電氣、電機滿足耐高溫標準，且梁體具備耐高溫的防護手段。

針對采取一般橋式起重機進行熔融金屬吊運的，需要換成滿足《冶金起重機技術(shù)條件鑄造起重機》（JB/T 7688.15—1999）標準的鑄造起重機。若是因為廠房與基礎(chǔ)之類因素無法完成鑄造起重機更換，不僅要符合一般橋式起重機的具體規(guī)范要求，而且對于原本起重機要進一步改進且滿足以下的技術(shù)標準。

（3）運用冶金起重機的專用式電機，若是運行環(huán)境溫度高于40℃，就需要采取H 級的絕緣電機。

（4）安裝兩套獨立功能制動設(shè)備（雙制動）。

（5）安裝起重量限制設(shè)備。

（6）安裝形式不同的提升極限部位的雙重限位設(shè)備（雙限位），且需要對不同斷路設(shè)備進行管控，提升高度超過20m 起重，需要依照具體需求安裝下降極限部位限位器。

（7）采取可控硅定子調(diào)壓、渦流制動器、能耗制動器、可控硅供電、直流機組供電調(diào)速與其余的因為調(diào)速可能導(dǎo)致超速的起升機構(gòu)與超過20t 進行熔融金屬吊運的通用橋式起重機一定要設(shè)置超速保護。

（8）起升機構(gòu)需要具備正反向的接觸設(shè)備故障保護，避免電動機因為失電但是制動器依舊通電造成失電問題。

（9）全部的電氣裝置防護級別需要達到相應(yīng)要求。

（10）長時間運行于高溫條件的起重設(shè)備，對電控裝置應(yīng)當實施有效防護。

（11）選取合適的高溫條件嚇的鋼絲繩，并且安全系數(shù)必須滿足要求。

（12）有得采取鑄鐵滑輪。

（13）原起重機的工作級別比A6低的，需要降負荷，降低大小需要依照實情決定，然而降載之后起重量不可以高于原本80%的額定起重量[3]。

3 冶金起重機的危險性

（1）使用冶金起重機所開展工作是非常煩瑣的，使用級別要超過U6。其滿負荷頻次以及滿負荷率非常大，最大負荷狀況通常是在Q 三或Q4。所以，冶金起重機具體作業(yè)級別通常是A6～A8范圍內(nèi)。

（2）工作環(huán)境惡劣。絕大許多冶金起重機都在高溫、高灰塵或者在危害廢氣的不良環(huán)境中工作。起重機有時候受到了大量帶有灰塵的高熱廢氣和鐵合金灰塵侵襲，也往往會長期地受到了來自盛于鋼液包里的鐵液鋼水的熱幅射或烤制。從而對舉起機的防塵、防熱、防輻射、防明火等都作出了極嚴的規(guī)定。

（3）吊運介質(zhì)危險。尤其是鑄造起重機，如在熔煉鋼鐵和連鑄廠房中吊運液體金屬材料的起重型機器，如兌鐵氣、接鋼水的起重型機器等，其所吊載的介質(zhì)水溫都超過了1500℃以上，如果出現(xiàn)脫鉤滑落.灑落等現(xiàn)狀，后果將十分嚴重。

4 冶金起重裝置的主要特征和故障分類

4.1 冶金起重設(shè)備的主要特點

為適應(yīng)現(xiàn)代冶金工作的需要，在過去幾年的生產(chǎn)實踐中不斷探索提高，當前冶金起重裝置具有以下3個主要特征。

（1）大部分冶金作業(yè)都是在高溫、高粉塵和有害廢氣的嚴酷環(huán)境中完成的。所以，冶金起重裝置需要同時達到耐熱防塵和抗腐蝕的條件。

（2）為適應(yīng)金屬冶煉工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)增長，金屬起重裝置應(yīng)具有高可持續(xù)生產(chǎn)力和工作頻率較大的特性，工作級別在A6～A8之間。

（3）冶金行業(yè)的高風險性，運行方式和管理的不規(guī)范性極易產(chǎn)生重大事故報告，甚至發(fā)生人員傷亡事故。所以，穩(wěn)定性強和安全系數(shù)高是現(xiàn)代冶金起重裝置的必備特性[4]。

4.2 冶金起重設(shè)備的故障類型

冶金起重裝置是冶金行業(yè)正常生產(chǎn)需要的關(guān)鍵設(shè)備，利用級別大于U 六級別；滿載度和次數(shù)都很高，最大負荷狀態(tài)為Q3或Q4。但是由于不良的作業(yè)環(huán)境和繁重的工作，都會造成冶金起重裝置的性能降低，甚至故障頻發(fā)水平。

起重機運行時，執(zhí)行器件大小車車輪的輪緣和軌道頭側(cè)面相互碰撞，形成強烈磨擦，導(dǎo)致輪緣出現(xiàn)變形壞損問題。大小車輪啃道會對冶金起重設(shè)備正常運行產(chǎn)生不良影響。由于超載使用組裝變形、運行高溫化以及焊接因素干擾，導(dǎo)致了起重機主橋下?lián)献冃?。軸承和軸套之間的潤滑不足等因素，可能導(dǎo)致滑輪樂隊不轉(zhuǎn)?；喌牟晦D(zhuǎn)，直接造成起重裝置無法正常工作。起重鋼絲繩的損壞嚴重或者斷裂，直接影響了生產(chǎn)工作的正常開展，或者產(chǎn)生了巨大的安全隱患。

5 冶金起重設(shè)備的故障分析

當冶金起重設(shè)備存在故障問題時，為高效掌握問題源頭，要根據(jù)“先外后內(nèi)，先一般而特殊”進行故障排查檢修。

（1）觀察冶金起重裝置的零件有無適應(yīng)于實際工作環(huán)境的特點，以及零件表面是否有裂紋破損和銹蝕等跡象。以確認各部分配置是否合理，表面潤滑情況是否正確。以滑車不轉(zhuǎn)例，先證明滑車機件并未破壞，然后可在軸承與軸套間加以潤滑。若滑車仍不轉(zhuǎn)，再進一步排除。

（2）在冶金起重裝置工作時，安排專門的人員對設(shè)備運行聲進行監(jiān)聽，是否存在異樣。必須掌握聲音的具體異樣位置，才可以掌握好故障的詳細因素。機械器件故障以及非正常的碰撞同樣會出現(xiàn)異味，這是聽聲音同時應(yīng)當對氣味進行分辨，才能更好地判斷故障來源。

（3）當裝置發(fā)生事故時，發(fā)出的能量會增加，裝置的工作溫度會增加。觀察零件外表，電纜外觀等，可以感受設(shè)備工作溫度。假設(shè)運行時間相同和工作性能相當?shù)亩€起重設(shè)備，如果發(fā)生事故的設(shè)備中某個零件溫度比另一個設(shè)備的零件溫度高了許多，則表示工作溫度較大的零部件也發(fā)生了事故。

（4）采取對應(yīng)設(shè)施對不同功能進行檢測。比如，裝置處于停止狀態(tài)時候，采取扳手去擰螺釘連接檢測是否存在松動問題；設(shè)備在運行之時，起升吊鉤檢測其升降限位是否有效等。

6 冶金起重設(shè)備的檢修技術(shù)

為防止冶金等起重機械設(shè)備工作出現(xiàn)事故，應(yīng)當積極進行相應(yīng)的防范工作。首先，搞好機械設(shè)備的安全管理工作. 盡量避免出現(xiàn)重大人體傷害等突發(fā)性事件。然后，根據(jù)起重機械設(shè)備工作的特點，制訂出合理的作業(yè)工藝流程和安全措施。最后，要搞好設(shè)備日常點檢的管理工作，發(fā)現(xiàn)重大故障隱患及時解決。因為受多種原因的影響，故障出現(xiàn)是必然的。如果冶金起重裝置出現(xiàn)故障，及時修理必不可少。如果沒有及時修理會對整個冶金生產(chǎn)造成嚴重的危害。下文推薦兩種常見故障的修理方式。

6.1 車輪啃道的維修方法

橋式起重機輪緣和鋼軌側(cè)面之間出現(xiàn)強烈撞碰，使得汽車的輪緣與鋼軌側(cè)面產(chǎn)生斷裂的問題便是車輪啃道?？械绬栴}屬于橋式起重機中的一項主要故障問題，會導(dǎo)致?lián)p壞軌道、提高行駛阻力與降低輪胎使用年限等負面問題。車輪的輪緣損耗量高于1mm 便屬于啃道較為嚴重，易引起輪胎斷開連接的事故，因此，啃道問題必須及時快速解決。一般車輪啃道維修手段為：調(diào)節(jié)大輪胎跨度、對角線與同位差（大車輪胎跨度與對角線之間誤差需要不超過±7mm；而小型車輪胎跨度與對角線之間誤差需要不超過±3mm；輪胎同位公差不得大于2mm）。以減少輪胎的徑差（主動車輪和被動車輪之間直徑差不高于3mm）。控制大輪胎水平傾斜與垂直偏移?？刂拼筌嚨尿?qū)動機構(gòu)。對圓錐及滾子軸承縫隙進行調(diào)控。職工需要依照發(fā)生的實際情況，做好保養(yǎng)操作?，F(xiàn)以額定極限起重量75t 的橋式起重機進行分析，由于和輪胎的自身垂直方向傾角很高，車轱轆的輪緣與軌道側(cè)面之間出現(xiàn)撞碰，并由此導(dǎo)致了輪胎啃道。根據(jù)這一原理，在起重機安裝帶重錘的細鋼絲，并且對車輪在垂方位直徑上下位置至鋼絲間距進行測量a 和b（單位：mm），對車輪垂方位的傾角數(shù)據(jù)進行計算h=（a-b）。處理的主要辦法是：調(diào)節(jié)車輪，直到計算出來的最大偏差數(shù)字h 等于1mm 為止。

6.2 主梁下?lián)献冃蔚木S修方法

橋式起重設(shè)備在長時間運行過程中，受到生產(chǎn)、應(yīng)用、搬運、安裝和日常保養(yǎng)方法等各種因素的作用，會造成主橋下?lián)献兓Ｖ鳂驌锨闆r也是橋式起重機出現(xiàn)的主要問題之一，會對大小車的操作人員和主橋金屬框架等設(shè)備造成很大的危害。所以，有效地處理橋式起重機在實際運用過程中產(chǎn)生的主橋撓現(xiàn)象，從而對保證起重機的正常安全工作，并進一步延長起重機的使用壽命至關(guān)重要。

目前最常見使用的兩種修補方式為明火矯正法和預(yù)應(yīng)力矯正法。明火矯正法是運用金屬材料的熱塑性基本原理，在主橋蓋板面和腹層的局部區(qū)段用明火加溫，使之在淬火收縮時形成上升拱起的永久形狀，從而達到糾正主橋撓的目的。而預(yù)應(yīng)力矯正法則是在起重機主橋受到負荷之前，通過預(yù)先向張拉預(yù)應(yīng)力拉桿施以應(yīng)力位，這種應(yīng)力位和原來實際工作應(yīng)力位的走向恰恰相反，從而取消了部分的實際工作應(yīng)力位，實現(xiàn)主橋上升曲線修復(fù)上拱的目的。預(yù)應(yīng)力矯正法操作簡便，易于控制主橋上拱的嚴重程度，使用時性能較安全可靠。若主橋撓輕微，且主橋水平曲面和腹層之間的波浪變性不大時，也可用預(yù)應(yīng)力矯正法來修補。實踐證明：如主橋下?lián)媳容^嚴重，同時通過二種方式加以修補，可以達到很好的效果。

現(xiàn)以在某主梁上下?lián)系臉蚴狡鹬貦C為例，并根據(jù)火焰矯正法與預(yù)應(yīng)力矯正法對其結(jié)構(gòu)加以了修正。先用火焰矯正法，把主橋底部向上頂起后，對主橋的下蓋板和相關(guān)部位進行加溫，并需要二位人員一起進行相對取暖，溫度一般在600～1000℃左右不等。在橋型起重裝置撓度高于標準的時候，能夠采取預(yù)應(yīng)力矯正技術(shù)，先是主橋蓋板的端頭位置進行支撐架焊接，之后把一些雙頭螺絲扣的拉桿從支護架穿過，且將螺栓與螺母擰牢固，進而使得拉桿可以受張拉，且將偏心壓力施加到主橋梁之上，這樣才能使主橋向前彎曲，以便實現(xiàn)糾正橋型起重機主梁下?lián)?、修?fù)上拱的目的。

7 結(jié)語

冶金起重設(shè)備發(fā)生故障后，應(yīng)該首先對其進行故障分析，快速高效地找出問題所在，有針對性的進行維修。裝置故障的出現(xiàn)是必然的，為降低經(jīng)濟損失，工程技術(shù)人員必須要好地研究冶金起重機械設(shè)備，保障機械設(shè)備的安全可靠運行，以便增加產(chǎn)品經(jīng)濟效益和增長機械設(shè)備的壽命。