料箱起重機(jī)主副鉤起重量分析

胡敦忠

（太重技術(shù)中心，山西 太原030024）

YZL70+70 t-20 m料箱起重機(jī)安裝在某鋼廠氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼廠房加料跨中，主要用于吊運(yùn)廢鋼料箱，將廢鋼兌入轉(zhuǎn)爐、起吊空廢鋼料箱至料箱運(yùn)輸車（平臺(tái)）上等作業(yè)。料箱起重機(jī)規(guī)格通常采用A+A模式（A為單小車起重量）。本廠房料箱起重機(jī)初選規(guī)格為YZL70+70 t-20 m。

1 轉(zhuǎn)爐加廢鋼工藝及起重機(jī)設(shè)備配置

轉(zhuǎn)爐煉鋼兌鐵水時(shí)，其中的C、Si、Mn等元素氧化反應(yīng)放出巨大熱量，可以熔化多達(dá)30%廢鋼。廢鋼作為調(diào)整鋼水最終吹煉溫度的冷卻劑，可以降低鐵水兌入量、減少造渣材料和氧氣的消耗，而且比采用鐵礦石冷卻的效果穩(wěn)定，噴濺少。

轉(zhuǎn)爐兌鐵水、加廢鋼和爐前冶煉操作都在加料跨進(jìn)行，轉(zhuǎn)爐車間的鐵水和廢鋼一般布置在加料跨的兩端，一端兌鐵水，另一端加廢鋼，中部為轉(zhuǎn)爐爐前操作區(qū)。

該轉(zhuǎn)爐跨共設(shè)置2臺(tái)轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐的最大容量為210 t。加料跨廠房上下兩層共配置4臺(tái)起重機(jī)，上層設(shè)置2臺(tái)鑄造起重機(jī)用于兌鐵水，1臺(tái)料箱起重機(jī)用于將廢鋼加入轉(zhuǎn)爐；下層設(shè)置1臺(tái)電磁盤起重機(jī)用于吊運(yùn)廢鋼進(jìn)入料箱，如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)爐煉鋼加料跨設(shè)備布置

氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)間約35 min/爐。為了減少加料時(shí)間，每煉一轉(zhuǎn)爐加一次廢鋼。

轉(zhuǎn)爐加廢鋼工藝流程如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)爐加廢鋼工藝

2 料箱起重機(jī)主副鉤起重量配置分析

料箱起重機(jī)共設(shè)置主、副2套起升機(jī)構(gòu)。依照轉(zhuǎn)爐加廢鋼工藝，料箱起重機(jī)加廢鋼過程中，一套起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行料箱起升、傾翻時(shí)，另一套起升機(jī)構(gòu)應(yīng)停止動(dòng)作。與此同時(shí)，搖動(dòng)轉(zhuǎn)爐與起重機(jī)小車運(yùn)行應(yīng)相互配合使廢鋼順利進(jìn)入轉(zhuǎn)爐。起重機(jī)加廢鋼入轉(zhuǎn)爐過程某一位置示意圖如下圖圖3所示。

2.1 料箱主要參數(shù)

料箱是用來(lái)盛放廢鋼的容器，其外形：10.375 m×2.0 m×2.4 m，理論容積40 m3。料箱吊點(diǎn)水平距離7.1 m，料箱自身質(zhì)量G0=30 t，料箱內(nèi)壁應(yīng)光滑，裝滿系數(shù)一般取0.8～0.9。料箱外形如圖4所示。

圖3 起重機(jī)加廢鋼入轉(zhuǎn)爐位置示意圖

圖4 廢鋼料箱（mm）

2.2 起重機(jī)的額定工作載荷

JB/T 7688.2《冶金起重機(jī)技術(shù)條件第2部分：料箱起重機(jī)》3.3.1條規(guī)定：起重機(jī)的額定工作載荷為料箱與被起升物品的總和，也即主副鉤起重量之和。

與轉(zhuǎn)爐最大容量相應(yīng)的廢鋼最大加入量：

本料箱起重機(jī)的額定工作載荷為：

2.3 主副鉤起重量

料箱與廢鋼的質(zhì)量由料箱起重機(jī)的主、副鉤共同承擔(dān)，其重心位于主、副鉤之間，其鉤間距為L(zhǎng)。根據(jù)杠桿原理：

式中：G2為主鉤起質(zhì)量；G3為副鉤起重量；L2為料箱水平位置時(shí)主鉤中心至料箱重心水平距離；L3為料箱水平位置時(shí)副鉤中心至料箱重心水平距離；α為料箱旋轉(zhuǎn)角度。

同時(shí)，G=G2+G3=93 t

廢鋼在通過起重機(jī)兌入轉(zhuǎn)爐的過程中，料箱旋轉(zhuǎn)角度從水平位置變化到最大，廢鋼全部?jī)度朕D(zhuǎn)爐，然后再逐步返回水平位置。期間主副鉤鉤間距不斷發(fā)生變化，主副鉤起重量也隨之發(fā)生變化。下面以幾種典型料箱翻轉(zhuǎn)角度進(jìn)行分析，詳見表1。

表1 幾種典型料箱翻轉(zhuǎn)角度

從表1中可知，當(dāng)廢鋼料相對(duì)于料箱靜止時(shí)，主、副鉤起質(zhì)量在料箱翻轉(zhuǎn)過程中保持不變。廢鋼正常流動(dòng)進(jìn)入轉(zhuǎn)爐的過程中，主、副鉤起重量不斷減小，直至最后只承擔(dān)空料箱的部分自重。料箱翻轉(zhuǎn)角度-5°時(shí)，料箱前端略微抬高，以確保廢鋼在吊運(yùn)時(shí)不至于滑出料箱。翻轉(zhuǎn)角度60°時(shí)，廢鋼應(yīng)該與料箱間產(chǎn)生完全滑動(dòng)進(jìn)入轉(zhuǎn)爐，此時(shí)鉤間距最小。假如廢鋼完全卡在轉(zhuǎn)爐口時(shí)，副鉤起重量可能為0，主鉤起重量此時(shí)可能為廢鋼與料箱的的總和（這種工況起重機(jī)除副小車外，其他機(jī)構(gòu)均保持靜止，因此需校核主鉤承載結(jié)構(gòu)的安全性）。主、副鉤起重量與料箱翻轉(zhuǎn)角度、鉤間距具體關(guān)系如圖5所示。

圖5 副鉤起重量及料槽翻轉(zhuǎn)角度、鉤間距的關(guān)系

通過以上分析可知，料箱正常加廢鋼過程中，主鉤最大起重量G1=76 t，副鉤最大起重量G2=17 t，即合理的理論主、副鉤最大起重量為76 t+17 t。而用戶初步確定的主、副鉤起重量為70 t+70 t。相比于理論最大起重量，用戶初選的主鉤的起重量稍顯不足，副鉤起重量明顯富裕。

考慮廢鋼在料箱中分布不均勻，主、副鉤起重量各自增加最大承受廢鋼質(zhì)量的10%，即主鉤最大起重量調(diào)整為81 t，副鉤最大起重量調(diào)整為19 t，此即為料箱起重機(jī)的實(shí)際最佳主、副鉤起重量配置結(jié)果。

因此料箱起重機(jī)主、副鉤最大起重量配置不一定是A+A模式，更可能是A+B模式。

合理的主、副鉤最大起重量可使起重機(jī)自身質(zhì)量減小，主、副鉤間距縮小，這樣有利于料箱翻轉(zhuǎn)加料，同時(shí)減輕了廠房承壓載荷，從而降低了廠房綜合造價(jià)，節(jié)約成本。

3 結(jié)論

料箱起重機(jī)的工作速度及電氣控制應(yīng)與同跨鑄造起重機(jī)兌鐵水工藝匹配，其主、副吊鉤極限除了滿足加廢鋼工藝外，可能還有一些輔助工作，設(shè)計(jì)時(shí)也需要一并考慮。

料箱起重機(jī)與轉(zhuǎn)爐的數(shù)量配比應(yīng)根據(jù)煉鋼生產(chǎn)工藝配置，使其具有一定安全度。

本文可為煉鋼工藝人員在煉鋼工藝設(shè)備選型時(shí)提供一些參考建議，以便準(zhǔn)確選擇料箱起重機(jī)設(shè)備參數(shù)。同時(shí)也可為料箱起重機(jī)設(shè)計(jì)人員提供加廢鋼工藝指導(dǎo)，以便精準(zhǔn)提供起重機(jī)設(shè)備功能。這樣雙方互相深入了解，才能提供既功能合理又經(jīng)濟(jì)的料箱起重機(jī)，保證煉鋼工藝的順利進(jìn)行。