鋼液澆包對鑄造起重機等熱輻射影響的紅外測試分析

卜廣強（深圳市特種設備安全檢驗研究院，廣東深圳市 518029）

鋼液澆包對鑄造起重機等熱輻射影響的紅外測試分析

卜廣強（深圳市特種設備安全檢驗研究院，廣東深圳市 518029）

針對鑄造生產期間，高溫鋼液包和熔爐難以接近、接觸式測溫儀器無法測量的難點，研究運用紅外熱像儀和紅外測溫儀測量鑄造起重機、電子稱、龍門吊具、車間吊車梁和立柱等受到強烈熱輻射部位表面溫度的方法；對受到高溫熱輻射影響的鑄造起重機、電子稱、龍門吊具、車間吊車梁和立柱等采取遠距離非接觸式的表面溫度測量；根據現場測量的表面溫度數據，確定最高的表面溫度和較高溫度分布區域，分析是否存在接近或超過材料和設備允許工作臨界溫度的隱患，確定是否需要設隔熱防護裝置，并驗證其隔熱效果；杜絕超過材料和設備允許工作溫度使用過早失效的現象、合理降低隔熱防護成本、有效降低熱輻射的不利影響。

鑄造起重機；紅外熱像儀；紅外測溫儀；鋼液澆包；熱輻射

1 鋼液澆包熱輻射概述

鋼液澆包是一種用于煉鋼廠、鑄造廠在平爐、電爐或轉爐前承接鋼液、進行澆注作業的設備，鑄造起重機是用于吊運鋼液澆包、完成鋼液勾兌和澆注等作業的專用起重設備。在鑄造生產過程中，參與吊運鋼液澆包的龍門吊具、電子秤和鑄造起重機等都不同程度地受到熔爐或鋼液澆包中1600℃左右鋼液的熱輻射，見圖1、圖2。長期強烈的熱輻射可能會導致鑄造起重機及其吊具產生不易覺察的缺陷，以致金屬材料失效、災難性事故發生。

熱輻射即紅外輻射，是物體因其表面溫度而以電磁波的形式向外輻射能量的現象，是熱量傳遞的三種方式之一，無需任何傳播介質。只要物體的溫度在絕對零度以上就會向外輻射熱量，即使溫度極低的物體如冰塊，也會向外輻射紅外線；溫度越高，向外輻射的紅外線則越多。熱輻射的光譜是連續譜，波長覆蓋范圍理論上可從0直至∞，熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線（熱能或紅外線能量因其波長過長，無法被人眼感知，屬于不可見光）傳播。溫度較低時，主要以不可見的紅外光進行輻射；當溫度為300℃時熱輻射中最強的波長在紅外區；當物體的溫度在500℃以上至800℃時，熱輻射中最強的波長成分在可見光區。

如何測試鋼液澆包和熔爐對鑄造車間和周圍設備熱輻射影響？鑄造起重機及其吊具有哪些部位受到了熱輻射？受到熱輻射的程度如何？如何對設備受到的熱輻射進行風險評價？如何減低熱輻射的不利影響？作者運用紅外熱像儀和紅外測溫儀對鑄造起重機及其吊具受到鋼液澆包熱輻射的情況進行了測試分析，獲得一點經驗，供同行參考。

2 鑄造起重機及其吊具的紅外測試分析

2.1 龍門吊具

龍門吊具用于吊運鋼（鐵）液澆包，由板鉤、起重橫梁、隔熱裝置、吊環和銷軸等組成。

由于被吊鋼液澆包內的鋼液溫度達到1600℃左右，最接近鋼液的龍門吊具起重橫梁和板鉤等受到強烈熱輻射，需要采用紅外熱像儀或紅外測溫儀等儀器遠距離測量龍門吊具在工作期間的表面最高溫度，見圖3。

JB/T7688.5—2011《冶金起重機技術條件 第5部分：鑄造起重機》3.3.1.1.1規定：起重橫梁下翼緣板下部應設有防輻射熱裝置。經實際測量發現：大多數龍門吊具起重橫梁和板鉤的局部表面最高溫度接近或超過150℃，有的甚至達到其制造材料易發生“藍脆現象”的溫度范圍（250℃左右）。建議：除了對龍門吊具起重橫梁下翼緣應設有防輻射熱裝置外，還必須對板鉤局部設置防輻射熱裝置，以降低其表面溫度、避開易發生“藍脆現象”的溫度范圍，見圖4。

2.2 電子秤

鑄造起重機所用耐高溫電子秤是一種懸掛式電子秤，主要由熱態吊秤專用傳感器（保證在高溫環境下能獲得較好的準確性）、高溫隔熱板（有效阻擋熱源輻射，秤體的腔體內添加隔熱防護層，進一步阻擋熱源的滲透）、電池（儀表采用鎳氫可充電電池、秤體采用鉛蓄電池）、轉換電源及液晶顯示器等組成，全鋼結構外殼，耐碰撞、抗電磁干擾，分為直視耐高溫電子吊秤（見圖5）、無線耐高溫電子吊秤（見圖6）等。

電子秤接近鋼液的程度僅次于龍門吊具，同樣受到強烈熱輻射，需要采用紅外熱像儀或紅外測溫儀等儀器遠距離測量電子秤在工作期間的表面最高溫度，見圖7。

JB/T7688.1—2008《冶金起重機技術條件 第1部分：通用要求》3.8.3.8規定：在熱輻射強烈的地方，對電氣設備應采取防護措施。經實際測量發現：部分電子秤在工作期間的表面溫度接近或超過允許的工作溫度范圍，需要采取保持距離、隔熱防護等措施（見圖8、圖9）；凡工作在高溫環境下的電子秤，必須保證秤體吊鉤底面與被吊熱輻射源間距大于1.6m，確保電子秤能在允許的溫度范圍內（如-15℃～+80℃）工作；如被吊熱輻射源溫度1400℃時，其最小距離1.8m；如被吊熱輻射源溫度1600℃時，其最小距離2.0m；一般耐高溫電子秤所吊熱輻射源溫度最高不得超過1800℃。

2.3 鑄造車間吊車梁和立柱

部分鑄造車間由于設計和布置等原因，熔爐與吊車梁、立柱等房屋結構的距離過近，其附近的立柱和上方的吊車梁等在工作期間不同程度地受到高溫熱輻射，對安全生產也會產生較大影響；需要采用紅外熱像儀或紅外測溫儀等儀器遠距離測量熔爐附近立柱和上方吊車梁等房屋結構在工作期間的表面最高溫度，見圖10。

GB50017—2003《鋼結構設計規范》8.9.5規定：受高溫作用的結構，應根據不同情況采取下列防護措施：當結構可能受到熾熱熔化金屬的侵害時，應采用磚或耐熱材料做成的隔熱層加以保護；當結構的表面長期受輻射熱達150℃以上或在短時間內可能受到火焰作用時，應采取有效的防護措施（如加隔熱層或水套等）。JBJ8—97《機械工廠結構設計規范》規定：鋼筋混凝土結構的廠房，當起重機吊車梁等相關構件在工作期間表面溫度經常高于60℃時，必須采取隔熱防護措施。經實際測量發現：部分鑄造車間熔爐上方吊車梁和附近立柱在工作期間表面溫度接近允許的工作溫度上限，需要根據實際情況對熔爐上方吊車梁和附近立柱采取必要的隔熱防護措施。

2.4 鑄造起重機

鑄造起重機在吊運液態金屬完成轉運、澆注及兌鐵液等作業過程中，不可避免地要受到熔爐和液態金屬的強烈熱輻射。需要采用紅外熱像儀或紅外測溫儀等儀器遠距離測量鑄造起重機在工作期間的表面最高溫度，見圖11。

GB3811—2008《起重機設計規范》5.9.1.8規定：主要承載結構的表面如果長期受到熱輻射作用，且表面溫度達150℃以上時，結構設計應考慮有效的隔熱防護措施。經實際測量發現：大部分鑄造起重機在工作期間主梁下翼緣和小車架下翼緣等部位表面溫度明顯高于環境溫度，但低于允許的工作溫度上限，也可以根據實際情況決定是否采取隔熱防護措施。

3 結論

由于鑄造起重機吊運溫度達到1600℃左右的高溫液態金屬，如果使用普通測溫儀器近距離接觸測量一方面危險性較大，另一方面也容易超出儀器本身允許的工作溫度范圍，必須選用能遠距離非接觸測量溫度的儀器。本次選用紅外熱像儀和紅外測溫儀或高溫熱電藕等儀器完成受熱輻射表面溫度的測量。根據現場測量得到的表面最高溫度，確定有沒有必要設置隔熱裝置；根據較高表面溫度的分布區域，確定在哪些部位設置隔熱防護裝置；根據被隔熱防護部位表面的實際溫度，確定所設置的隔熱防護裝置效果如何。

由于工作需要，龍門吊具與鋼液澆包直接連接、距離最近，受到最強烈高溫熱輻射，經實際測量發現，大多數龍門吊具起重橫梁和板鉤的局部表面最高溫度接近或超過150℃，有的甚至達到材料易發生“藍脆現象”的危險溫度范圍（如250℃左右），因此建議除了對龍門吊具起重橫梁下翼緣設有防輻射熱裝置外，還需要對板鉤局部設置防輻射熱裝置，以降低其表面溫度達到合理溫度范圍。一般情況下，電子秤下端與龍門吊具連接，上端與鑄造起重機吊鉤連接，距離稍遠，也受到強烈熱輻射，經實際測量發現，有部分電子秤表面溫度接近或超過允許的工作溫度范圍，需要采取隔熱防護措施，并保證秤體吊鉤底面與被吊熱輻射源間距，以保證電子秤的工作環境溫度。車間房屋結構的吊車梁和立柱與熔爐之間的距離一般較遠，熔爐附近的吊車梁和立柱也受到強烈熱輻射，經實際測量發現，熔爐上方的吊車梁和附近的立柱表面溫度明顯高于車間環境溫度、有的接近允許的工作溫度上限，需要根據實際情況對熔爐上方吊車梁和附近立柱采取必要的隔熱防護措施。

[1]國家質檢總局質檢辦特[2007]375號 關于冶金起重機械整治工作有關意見的通知.

[2]TSG Q0002—2008 起重機械安全技術監察規程—橋式起重機[S].

[3]TSG Q7016—2008 起重機械安裝改造重大維修監督檢驗規則[S].

[4]TSG Q7015—2008 起重機械定期檢驗規則[S].

[5]GB6067—1985 起重機械安全規程[S].

[6]GB/T3811—2008 起重機設計規范[S].

[7]JB/T7688.1—2008 冶金起重機技術條件 第1部分：通用要求[S].

[8]JB/T9008.1—2004 鋼絲繩電動葫蘆 第1部分：型式與基本參數、技術條件[S].

[9]AQ2001—2004 煉鋼安全規程[S].

[10]AQ2002—2004煉鐵安全規程[S].

[11]GB50256—1996 電氣裝置安裝工程 起重機電氣裝置施工及驗收規范[S].

[12]GB50278—1998 起重設備安裝工程 施工及驗收規范[S].

[13]GB50017—2003 鋼結構設計規范[S].

[14]JBJ 8—1997 機械工廠結構設計規范[S].

[15]GB/T21457—2008 起重機和相關設備 試驗中參數的測量精度要求[S].

[16]王福綿，等.起重機械技術檢驗[M].北京：學苑出版社，2000年12月.

[17]卜廣強等.特種起重機的選用和檢驗[J].設備管理與維修，2007（6）.

[18]卜廣強等.鑄造起重機的安全檢驗[J].中國特種設備安全，2009（12）.

[19]卜廣強等.QDY型橋式起重機安全檢驗和防護的研究[J].起重運輸機械，2010（2）.

Infrared Testing Analysis of Heat Radiation Influence of Ladle of Melt Steel on Foundry Crane

PU GuangQiang
(Shenzhen City Special Equipment Safety Testing academe，Shenzhen 518029，Shenzhen China）

Aiming at difficulties as during foundry production process it is difficult to approach high heat ladle of melt steel or melting furnace and touch temperature testing can do nothing，methods have been developed that by using infrared thermalimaging system and infrared temperature testing instrument to test temperature ofsurfaces offoundry crane，electronic weighing apparatus，portal jib crane，workshop hoist beam and column which have been heat radiated with intensity.The surface temperature testing with distance and non-touch of foundry crane,electronic weighing apparatus，portal jib crane，workshop hoist beam and column，which have been influenced by heat radiation，resulted in confirmation of the top or higher surface temperature distribution zone,analysis on if hidden trouble with temperature near or over the critical temperature at which material and equipment have permission to work，so as to decide whether heat insulation shield would be needed to be installed and its heat insulation effects be testified hence no prematurity of disabled material and equipment working attemperature nearoroverthe temperature permission would occur,resulting in lowering of disadvantage of heat radiation with reasonable lowering costofheatinsulation shield.

Foundry crane； Infrared thermal imaging system；Infrared temperature testing instrument； Ladle of melt steel； Heatradiation

TG232.7;

A；

1006－9658（2011）06－4

2011－09－29

2011－135

卜廣強（1970-），男，高級工程師，主要從事起重機械的安全檢驗和研究工作