「学术文献」铸造起重机合规性改造途径

本文选自《起重运输机械》杂志，未经许可，不得转载。

作者：李继承

摘 要：铸造起重机是炼钢冶炼正常生产必不可少的重要设备，近年来，随着安全标准、安全意识的提高，铸造起重机安全的重要性及合规性改造显得尤为重要。文中通过对铸造起重机主起升机构结构安全性分析，提出了合规性改造途径，为同类型铸造起重机进行安全性提升改造提供借鉴。

Abstract:Castingcraneisessentialequipmentfornormalsteelsmelting.Inrecentyears,safetyandcompliancereformation of casting crane are particularly important with raising safety standards and safety awareness. The paper analyzes safety of main hoisting mechanism of casting crane and puts forward compliance reformation approach, which will be helpful for strengthening safety of similar castingcrane.

关键词：铸造起重机； 制动系统；设置； 应用

Keywords: casting crane; braking system; setting; application

1 铸造起重机安全的重要性

铸造起重机是炼钢工艺中的主要设备之一 , 主要用于转炉加料跨向转炉兑铁水，精炼跨将钢水吊运至精炼炉或在钢水跨将钢水吊运至连铸回转大包台上。目前， 铸造起重机总体结构采用双梁、四梁四轨式，主要由桥架、主小车、副小车、大车运行机构、司机室、润滑系统和电气控制系统等组成。

根据冶金工业的工艺要求和生产特点，在服务于冶金工业的各种起重机中，铸造起重机工作级别较高、吊运的液态金属危险、工作条件恶劣、工艺过程严格，因而也导致其结构和安全保障措施相对复杂。铸造起重机一旦发生安全性问题，带来的后果无法预料，尤其是次生灾害。

近年来，随着安全标准、安全意识的提高，铸造起重机安全的重要性及合规性改造显得尤为重要。 2012年全国起重机标准化技术委员会颁布了 JB/T7688.5—2012《冶金起重机技术条件第 5部分铸造起重机》，提高了吊运熔融金属起重机的主起升机构技术要求，主要增加了检查吊运熔融金属起重机的主起升机构是否符合以下要求之一：

1) 主起升机构设置 2 套驱动装置，并且在输出轴刚性连接。

2) 主起升机构 2套驱动装置在输出轴上无刚性连接，或主起升机构只设置一套驱动装置的，在钢丝绳卷筒上设置安全制动器。主起升机构设置 2套驱动装置， 当其中一套驱动装置发生故障时，另一套驱动装置应当能够保证在额定起重量时完成至少一个工作循环。主起升机构的钢丝绳应满足以下条件：1) 双吊点应采用 4 根钢丝绳缠绕系统；2) 单吊点至少采用 2 根钢丝绳缠绕系统。

2016年 3月 23日国家质检总局发布 TSGQ7015—2016《起重机械定期检验规则》， 要求 2016年 7月1日执行。TSGQ7015—2016中增加了 JB/T7688.5—2012《冶金起重机技术条件第 5部分铸造起重机》吊运熔融金属起重机的主起升机构技术要求，这就表明国家质检总局已将吊运熔融金属起重机的主起升机构技术要求上升为强制性安全技术规范。在起重机检验中发现， 少数企业不重视吊运熔融金属起重机的安全性，如某公司 2台在用 90/30t为通用桥式起重机，实际使用中吊运液态铁水，不符合 JB/T7688.5—2012《冶金起重机技术条件第 5部分铸造起重机》中吊运熔融金属起重机的主起升机构技术要求。 2013年起重机定期检验时按照JB/T 7688.5—2012 的技术要求，提出整改要求，未引起重视，迟迟未实施改造。2016 年根据国家法规技术要求的实施，强制性要求改造，为了保证改造的顺利进行， 进过调研，提出如下改造途径。

2 铸造起重机合规性改造途径

某公司起重机于 1985 年 9 月投产开始使用至今已有 30 多年，现已不符合最新的国家规范要求，存在安全隐患。不符合 JB/T 7688.5—2012《冶金起重机技术条件 第 5 部分：铸造起重机》中的相关要求：主起升机构设置一套驱动装置时，均应在钢丝绳卷筒上设置安全制动器；单吊点至少采用 2 根钢丝绳缠绕系统。

2.1 改造原则

不增加整车外形尺寸和质量的前提下，减少改造工作量，控制改造成本；安全制动器改造原车电控系统原则上不变，改造时只考虑安全制动器配套的电器和电控系统接口部分。改造的设 计、 制 造、 检 验、 验 收， 遵循 GB/T3811—2008《起重机设计规范》和 GB6067.5—2014《起重机安全规程 第 5 部分：桥式和门式起重机》及 JB/T7688.5《冶金起重机技术条件 第 5 部分：铸造起重机》等标准。

改造后的起升和运行机构，具备起升超速保护和运行限位保护等必备安全保护措施，设置各种安全保护装置。考虑到现有小车已使用 30 多年，小车架结构部分已接近疲劳寿命，本次改造结构形式有所变化，如在现有小车架上进行较大量的火焰切割及焊接工作，会有一定的风险。为使改造后的产品满足规范要求，需要对小车架进行较大改动，前期测绘工作量大，改造施工难度和工作量都很大。为最大限度减小改造工作量，控制改造成本，主起升机构机型采用原机型，即：主起升机构采用单电机、单减速器驱动单个双联卷筒，通过钢丝绳缠绕系统使龙门钩吊具升降的方案，卷筒尾部增设安全制动器。

2.2 改造方案

1） 小车（含吊钩组）整理新制，主、副起升吊钩组下吊具利旧。

2） 小车可整体吊装，避免了现场焊接，大大节省改造的施工成本和改造周期。

3） 卷筒组上设置 2个制动钳，均安装在下绳侧（受压区），受力合理，不会因安全制动器制动造成底座焊缝开裂的事故发生。

4） 安全制动器的性能要求

①液压松闸，弹簧力制动，能提供大的制动力矩。

②直动型制动器，构件少，直动安全可靠，维护量少。

③制动头具有角向调节功能，保证摩擦片完全接触制动盘，制动力矩恒定，安装精度要求不高。

④采用性能优异的蝶形弹簧，制动可靠，制动次数＞ 20 万次。

⑤松闸显示开关直接检测活塞制动动作，松闸显示信号准确可靠。

⑥制动钳与制动盘之间间隙可独立调节，操作简单， 适应性强。

⑦要求卷筒制动盘的制动面制造、安装误差控制在合适的范围内（单跳 0.15 mm，平行度 0.2 mm，垂直度

0.4 mm）。

2.3 小车机械部分的改造内容

1） 小车及相关附属结构件重新设计制作。

2） 小车电缆导车利旧。

3） 新增安全制动器系统，共 1套，包含 1套液压站、

2 个制动钳（卷筒尾部设置 2 个）、超速开关。

4） 小车上采用分点电动集中润滑方式，设置 1 个电动泵，带高压软管，胶管带快速转换接头，用该接头对每个润滑点打油。

2.4 小车电气部分的改造内容

根据项目特点，并结合国家最新规范要求，在不增加小车整体总量的前提下，考虑了 2 个方案。

2.4.1 方案 1

现有小车所有机构采用涡流制动调速驱动 YZR 绕线式电动机控制方案，对起重机进行改造。主、副起升机构由涡流制动调速改为定子调压调速系统驱动，主起升机构在小车上需要增加安全制动器。小车机构由涡流制动调速改为变频调速系统，大车机构利用原调速系统不进行改造。

此方案使整个小车上所有机构的驱动系统全部更换。

1） 主、副起升控制屏需施工，拆除原有控制屏外，需安装调压控制屏，敷设相应电缆。

2） 小车控制屏需施工，拆除原有控制屏外，需安装变频控制屏，敷设相应电缆。

3） 联动台主、副起升、小车主令控制器需更换。电缆利旧，更换部分电缆。

4） 起升机构电阻器需要更换，小车制动电阻安装。视现场空间情况，连接电缆处理方法同上。

5） 主起升需要增加安全制动器。在出现起升机构失速的紧急情况，安全制动器抱闸。启动时应随主机启动。自带液压泵工作，由保压功能。压力不足时能够自动启动升压。

2.4.2 方案二

原车所有机构采用涡流制动调速驱动 YZR 绕线式电动机控制方案，对起重机进行改造。主、副起升机构调速系统保持不变，仍由涡流制动调速系统驱动，主起升机构在小车上需增加安全制动器。小车机构由涡流制动调速改为变频调速系统，大车机构利用原调速系统不进行改造。

1） 小车控制屏需施工，拆除原有控制屏外，需安装变频控制屏，敷设相应电缆。

2） 联动台小车主令控制器需更换。电缆利旧，更换部分电缆。

3） 小车制动电阻安装。视现场空间情况，连接电缆处理方法同上。

4） 主起升需要增加安全制动器。在出现起升机构失速的紧急情况，安全制动器抱闸，启动时应随主机启动。自带液压泵工作，由保压功能。压力不足时能够自动启动升压。

2.4 改造中注意事项

1） 安全制动器起到失效保护的作用，故要求在多种工况下精确控制，不可因制动过快、过猛而损坏起升传动机构或因制动过慢导致钢、铁水包倾斜、落地，以及钢、铁水外溅，造成因控制不当发生重大安全事故。制造厂在做设备详细设计时，安全制动器必须布置在驱动侧，已发生过安全制动器在非驱动侧的设备事故。

2） 设计单位要在明确改造后小车的质量是否增加，如增加必须评估起重机主梁的受力情况，保证主梁的挠度在 1/1000以内。同时，后期和制造厂签订技术协议必须明确，本次改造虽然主要内容集中在小车，但制造厂必须保证整车的性能符合验收条件。以上通过对铸造起重机主起升机构结构安全性分析，提出了合规性改造途径，为同类型铸造起重机进行安全性提升改造提供借鉴。

参考文献

[1] JB/T7688.5—2012冶金起重机技术条件 第五部分 铸造起重机 [S].

[2] 张质文, 虞和谦，王金诺，等 起重机设计手册 [M]. 北京： 中国铁道工业出版社，1998.

[3] GB/T 2008—3811 起重机设计规范 [S].

[4] GB/T 6067.5—2014 起重机安全规程第 5 部分：桥式和门式起重机 [S].

作者邮箱：qizhj@163.com

来源：起重运输机械