進口冶金吊銅質剛體滑線國產化替代問題探討

于伴丁,吳 敏

(江西銅業集團公司貴溪冶煉廠,江西貴溪 335424)

進口冶金吊銅質剛體滑線國產化替代問題探討

于伴丁,吳 敏

(江西銅業集團公司貴溪冶煉廠,江西貴溪 335424)

介紹貴溪冶煉廠熔煉車間主廠房3臺原日本引進的65T冶金吊車移動供電系統使用現狀,該系統故障頻繁、維護成本高。經過研究比對,綜合考慮結構、材質、環境、采購和維護成本等因素后進行國產化替代-選用鋁/不銹鋼復合剛體滑觸線,保障了主工藝生產線穩定生產。

冶金吊車;滑觸線;集電器;長度;更換頻率;維護費用

1 前言

貴冶廠熔煉車間主廠房65T冶金吊車移動供電系統原型號為日本原裝燕尾槽銅棒+高剛度結構鋼剛體滑觸線,65T冶金吊車作業于閃速爐、貧化電爐、轉爐、鑄渣機及陽極爐生產線上,全長3×360m,只要該滑觸線出現任何問題,生產將無法正常進行。該滑觸線使用至今已有25年,隨著冶煉廠銅產量的不斷增加,吊車作業率大幅提高,加上惡劣的工況,該滑觸線故障頻繁,給生產和維護造成制約,冶金吊車能否正常運行成為了主工藝生產線上的一道瓶頸。

2 滑觸線的工作原理

滑觸線是一種用于給移動設備供電的系統(滑動接觸的導線),其結構形式多樣,但總的原理如下:移動設備由于移動,需要不斷地變換位置,在不同的位置上,移動設備又要隨時獲得動力電源,否則就無法繼續移動。移動設備可以沿其運行軌道平行敷設若干條導體,接通電源;在移動設備上安裝可以從導體上取電的集電器,當設備移動時,集電器隨設備同步運行,并隨時從導體上取得電源,以使設備繼續移動。這些導體和集電器組成的裝置就稱作滑觸線。

滑觸線主要用于各種起重運輸機械,生產流水線等需移動供電的設施和場所。傳統的滑觸線形式多樣,多為有絕緣外套的安全滑觸線,只能適應于一般的作業場合。熔煉車間由于屬于銅冶煉場所,導電粉塵、熱輻射、加上冶煉過程中產生的高溫飛濺物能直接與滑觸線表面接觸,固只能選用與之工況相適應的移動供電設備——耐高溫剛體滑觸線。

3 使用現狀分析

經過多年的故障跟蹤發現該滑觸線在使用過程中存在著以下問題:集電器碳刷磨損快更換頻繁;滑觸線導桿變形嚴重,需經常調整,特別是冷熱換季期間;滑觸線導桿接觸表面磨損量大,約2～4.6mm,而且有局部發紅現象。主要原因如下:為了保證良好的導電性能,集電器碳刷在滑動過程中與銅條之間必須保證良好的接觸,而滑動必然會造成接觸雙方的磨損問題。由于銅條的硬度較低并且不便于更換,因此集電器碳刷的硬度必須更低并且保持一個足夠大的硬度差來保護銅條。同時為了保證銅條的使用壽命,其外型為一個矩形并且較短邊為接觸邊,這樣的結構加劇了集電器碳刷的磨損。該集電器碳刷的平均使用壽命約為3個月,而每次更換碳刷均需自日本采購,交貨期長并且價格昂貴,每次更換時間約4h,嚴重影響正常生產。

注1:滑觸線銅條接觸面較窄注2:集電器碳刷溝槽狀磨損

4 選擇鋁/不銹鋼復合剛體滑觸線的優點

耐高溫剛體滑觸線可分為銅質剛體滑觸線和鋁/不銹鋼復合剛體滑觸線兩種,銅質剛體滑觸線又可分為銅導體+鋼支架剛體滑觸線和銅導體+鋁支架剛體滑觸線。

為了解決熔煉車間冶金吊車移動供電系統故障問題,我們進行了大量的調研工作,并最終選擇了康穩移動供電設備(武漢)有限公司(原武漢漢發)生產的鋁不銹鋼復合滑觸線作為其替代產品。

鋁不銹鋼復合滑觸線使用了大截面的鋁型材作為導電基材,并在滑動接觸面上覆蓋有不銹鋼蓋子以保護鋁型材不被磨損。這種導電體的結構與為地鐵供電的第三軌系統的結構原理完全相同,由于第三軌移動供電系統已經是非常成熟的產品,因此該產品的結構是成熟并可靠的。該產品具有如下優點:

(1)碳刷的壽命長,其一:不銹鋼的硬度比銅高(不銹鋼硬度為HB≤200;銅的硬度為HB≤56),集電器碳刷的硬度也相應的提高;其二:同容量的鋁不銹鋼復合滑觸線的滑動接觸面更大,在集電器與滑觸線導桿之間的預緊力相同的情況下,碳刷與滑觸線導桿之間的壓強變小。因此在同等使用條件下鋁/不銹鋼復合剛體滑觸線集電器碳刷比銅質的更耐磨。

(2)導桿耐磨性更好,選擇鋁/不銹鋼導桿的接觸面為不銹鋼,不銹鋼耐磨性比銅好。

(3)耐腐性更好、壽命更長,對比實驗參數如下:

耐腐率對比CR(ISO9223)鋁/不銹鋼復合剛體滑觸線鋼基銅體剛體滑觸線環境等級C1環境等級C2環境等級C3環境等級C4環境等級C5忽略不計CR≤0.6 0.6

由于鋁和不銹鋼兩種材料具有良好的耐腐蝕性能,因此在復雜環境下壽命更長。

(4)鋁不銹鋼滑觸線更輕,剛性好,更便于安裝維護。滑觸線上的能量損耗主要取決于導體的電阻,相對于銅導體而言,鋁的電阻率要稍大一些,但是可以通過增大鋁導體截面的方式來降低電阻。經過測算,在達到相同電阻的情況下,鋁導體的截面將比銅導體的截面大30%,但是重量只有其1/2,不容易彎曲,其重量的減輕將大大降低日后維護的工作強度。

(5)投資成本低,銅的原材料價格是鋁的三倍以上,選用原裝日本進口的銅質剛體滑觸線的采購成本更高。

(6)維護成本大大降低,鋁不銹鋼滑觸線具有良好的耐腐性能,不銹鋼接觸面的耐磨性更高,極大地延長了維護周期,維護成本也會相應地降低。

5 選用新的鋁不銹鋼復合滑觸線的實踐效果

(1)安裝方案:為降低噴爐造成的危害將剛體滑觸線改裝在吊車上面的屋架上;導桿接觸面向下,避免粉塵顆粒堆積在導桿接觸面,影響通電效果;為降低感抗,在相線兩側安裝補償電纜。

(2)使用效果:

熔煉車間冶金吊車安裝鋁/不銹鋼復合剛體滑觸線后,運行狀態良好,3年多來,沒有進行一次檢修,確保了熔煉3臺冶金吊車長時間的正常供電,為熔煉車間長周期生產提供了可靠保障,減低了剛體滑觸線的維護成本。

經統計原集電器碳刷的平均使用壽命約為3個月,共3×6件,每年需更換72件,進口集電器6000元/件,即集電器每年更換成本約43萬元。改造后鋁/不銹鋼復合剛體滑觸線已使用3年多,沒有更換一個集電器碳刷,僅此一項為工廠節約備件成本120萬元以上。

6 結論與展望

進口備件國產化工作是一個不斷發展的課題,江西貴溪冶煉廠一期生產設備是全套從日本引進的。因此,公司每年也需要花費大量的外匯去購買進口備件而且部分備件國外已經停止生產,進口備件手續煩瑣、交貨期長,且有延長和不穩定的趨勢;部分進口備件為成套制造商貼牌壟斷,價格更是上漲幅度大。這些不利因數都給設備維護人員、備件采購供應管理、備件庫存控制管理等工作帶來了很大困難。長期以來,廠設備管理人員根據國內技術裝備水平變化、備件技術要求難易程度、生產實踐使用效果好壞等情況,積極穩妥地不斷推進進口備件的國產化工作,取得了明顯成效。

近年來,隨著國內技術裝備水平和研發能力的不斷提高,給江銅集團廠礦對外尋求備件國產化戰略合作伙伴提供了契機。選用鋁不銹鋼復合滑觸線的成功國產化只是其中的一個范例,它的意義并不僅僅是節約采購成本,更為重要的是,它打破了國外成套制造商壟斷進口備件采購市場的局面,既是對關鍵進口備件國產化的一個有益的嘗試,又是積極尋求國內大中型企業進行關鍵備件國產化開發的一個良好開端,更是江銅集團公司進口備件國產化工作的一項重要突破。

REFERENCES

[1] 任美珍.起重機受電滑觸線滑塊的改進[M].設備管理與維修,2002,(1).

[2] 孫雙庫.集電器,中華人民共和國國家知識產權局[B].1993.

[3] 王新.同跨多臺起重機公用大車滑觸線供電裝置的選型[M].甘肅科技縱橫,2009,(4).

On Sustitution of Domestic-made Sliding Contactor instead of I mportation

YU Ban-ding,WU Min
(Jiangxi Copper Corporation Guixi Smelter,Guixi 335424,Jiangxi,China)

This article introducesoperation situation ofmobile power suppy systemsof three 65tmetallurgical cranes imported from Japan in s meltingworkshop of Guixi Smelter,featuredwith high trouble frequency andmaitenance cost.Through trade-off study,Al/ SS compound sliding contactors are used as substitution so as to ensure stable production operation.

metallurgical crane;sliding contactor;collector;replace frequency;maintenance cost

TH21

:B

:1009-3842(2010)01-0082-03

2010-02-24