280 t 鑄造起重機快速換繩的研究

田 波

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司煉鋼廠，山東萊蕪 271104）

0 引言

在鋼鐵企業中，鑄造起重機承擔著鐵水和鋼水的運輸工作，工作頻繁、載荷復雜繁重且環境溫度高。鑄造起重機采用雙卷筒、雙平衡梁和4 根鋼絲繩，鋼絲繩在吊運鋼水的過程中起著重要的作用，作為起升機構最為關鍵的部位，一旦鋼絲繩斷裂，會造成極為嚴重的后果。

鋼絲繩是起重機械及起重設備、吊裝捆綁作業不可缺少的主要零部件。正常情況，下鋼絲繩通過卷繞系統時存在反復彎曲和伸直并與滑輪和卷筒摩擦擠壓。工作繁忙時，特別是在鑄造起重機這種現象更嚴重。經過一段時間，外層鋼絲由于彎曲疲勞和磨損而逐漸斷裂，隨著斷裂鋼絲數的增多，其他未斷鋼絲承受的拉力越大，疲勞與磨損越厲害，斷絲速度加快，當斷絲數量數達到一定限度就會完全斷裂，因此需要根據鋼絲繩使用情況定期檢查并按規定更換新繩。

1 存在的問題及原因分析

1.1 存在的問題

山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司煉鋼廠新動區，由于沒有設置精煉跨，鋼水接受跨的280 t 鑄造起重機需要承擔精煉鋼水包吊運及大包回轉臺鋼水包吊運作業，作業率高、工作繁忙。目前280 t 鑄造起重機更換鋼絲繩為結合平時點檢情況、鋼絲繩報廢標準及現場使用情況制定更換鋼絲繩周期，進行定期更換，每次更換時間長達15 h 以上。對于作業繁忙的鑄造起重機來說，正常的轉爐定修時間和較長的檢修時間，均會嚴重影響轉爐的正常生產。

1.2 原因分析

該起重機為四梁四軌雙小車結構，承受載荷較大，結構較為復雜，其主起升機構由分體式減速器與相應部件構成，減速器與小車臺架分體式，兩臺電機驅動一個齒輪減速器的兩個高速軸，在齒輪減速器的兩個低速軸上通過卷筒聯軸器帶動兩個雙聯卷筒，主起升機構采用帶有兩組定滑輪及兩組平衡臂的4 根鋼絲繩纏繞形式，平衡臂安裝于小車體。

280 t 鑄造起重機設計選型時，為有利于延長鋼絲繩的使用壽命、減小鋼絲的彎曲應力，設計滑輪或卷筒直徑與鋼絲繩的大直徑比，鋼絲繩直徑34 mm、卷筒直徑2000 mm。目前，該起重機更換主起升鋼絲繩存在以下5 個問題。

（1）由于鋼絲繩端部在平衡臂位置采用楔形套連接固定方式，因此在拆除舊鋼絲繩楔形接頭時，楔形接頭在受高拉力后，楔形接頭與安裝部之間具有很高的擠壓力，導致楔形接頭無法手動拔出，通常需要采用錘擊、敲擊等方法將楔形接頭從安裝部取下。特別是鋼絲繩繩頭在安裝機芯楔形接頭時，由于鋼絲繩與楔形接頭的固定是通過夾緊力實現的，需要使用很大的力拉動鋼絲繩，楔形接頭在受高拉力后極易向安裝部的開口方向偏移從而脫出，固定操作步驟繁瑣、浪費時間較長。因此，需解決鋼絲繩端部繩頭如何快速安裝機芯楔形接頭并固定的問題。

（2）安裝于平衡臂位置的4 根鋼絲繩端部固定機芯的提升，通常需要使用吊車逐根進行，每次換繩需額外支付吊車費用，并且配合安裝固定銷軸過程存在一定的安全風險。如何迅速、有效地拉起平衡臂位置的鋼絲繩端部繩頭機芯并固定，也是需要解決的問題之一。

（3）新舊繩接頭焊接后，鋼絲繩在更換過程中需要依靠主起升機構不斷的起繩與退繩。在起繩過程中，當鋼絲繩自卷筒壓板側卷揚至卷筒中心臨近無槽的光面位置時，需要下降主起升機構進行退繩，將鋼絲繩倒至卷筒最邊緣重新進行起升卷揚，最終完成新舊繩卷繞后，鋼絲繩需要精準調整至卷筒壓板位置進行固定。最后，在調整卷筒上的鋼絲繩時，需要解決如何安全快速將鋼絲繩倒至卷筒兩側壓板位置并固定的問題。

（4）通常情況下鋼絲繩更換完成后需要調整龍門梁及平衡臂處于水平平衡狀態，由于截取的鋼絲繩尺寸長度存在誤差，調整時需要將龍門梁落地進行調整，調整過程時間較長且存在安全風險，需要創新更換方法或換繩工藝步驟。

（5）280 t 鑄造起重機共有4 根鋼絲繩，每根鋼絲繩的長度約410 m。每次在換繩前需提前一天把4 根410 m 長的新鋼絲繩放繩，在檢修前倒運至現場，需要大量的人力，并占用很大的場地。

2 解決方案

2.1 快速安裝機芯楔形接頭并固定

制作鋼絲繩端部繩頭機芯楔形接頭快速安裝裝置，鋼絲繩端部繩頭通過機芯楔形接頭后，將穿入鋼絲繩的楔形接頭放置楔形接頭卡扣處，通過鋼絲繩拉緊器將鋼絲繩拉緊，使楔形接頭及鋼絲繩向楔形接頭卡扣移動并拉緊，可快速完成楔形接頭與鋼絲繩的安裝。在此過程中，通過快速安裝裝置頂部擋板可以有效阻止楔形接頭從楔形接頭卡扣脫出及楔形接頭向外歪斜的情況發生，快速完成楔形接頭與鋼絲繩的安裝，且有效避免楔形接頭在受高拉力時脫出的風險，然后安裝鋼絲繩固定繩卡，從而有效解決鋼絲繩穿過機芯時存在彎曲彈力不方便固定的弊端，省時省力（圖1）。

圖1 機芯楔形接頭快速安裝裝置

2.2 快速拉起固定平衡臂位置的繩頭機芯

在起重機兩側主梁邊緣位置分別安裝一個2 t 卷揚裝置，在主起升鋼絲繩平衡臂一側加裝可拆卸的活動拐臂裝置，拐臂頂端安裝吊點，活動拐臂可使拐臂吊點與平衡臂固定鋼絲繩機芯穿銷軸位置垂直。使用2 t卷揚裝置，卷揚鋼絲繩通過在拐臂吊點安裝的滑輪垂直至地面，將地面的鋼絲繩機芯拉至平衡臂進行固定，節約吊車費用，避免與吊車配合作業過程中的風險，并且工作效率明顯提升（圖2）。

圖2 卷揚、滑輪、活動拐臂裝置

2.3 鋼絲繩倒至卷筒兩側的解決方案

在兩組主起升卷筒下方一側的小車體邊緣加裝吊耳，將手拉葫蘆固定于吊耳，維修人員在副梁通過手拉葫蘆將從地面卷起至卷筒的4 根鋼絲繩拉起一定高度，使纏繞在卷筒的鋼絲繩不再受垂直拉力，此時維修人員可以輕松撥動鋼絲繩，將鋼絲繩自卷筒中心位置倒至卷筒兩側壓板位置，大大減輕了勞動強度，節約了換繩時間，同時還避免了鋼絲繩倒繩過程人員手指擠傷的風險（圖3）。

圖3 卷筒鋼絲繩倒繩裝置

2.4 優化鋼絲繩更換方法

通過利用更換鋼絲繩輔助工具，更換時首先選好起重機停車位置，將準備好的4 捆鋼絲繩分別對稱擺放在龍門梁的兩側，短接下限位、龍門梁落至地面，繼續下降主起升機構，直至卷筒上鋼絲繩剩余3 圈后，使用氣焊將小車平衡臂位置帶有楔形接頭的鋼絲繩截斷放落至地面，在地面將4 根鋼絲繩的舊繩頭分別與4 根新鋼絲繩的新繩頭對接后進行焊接，短接主起升一、二級限位，拆除卷筒上另一端鋼絲繩端部的固定壓板，并將繩頭倒至下繩部位，利用起重機主起升機構的起升、下降，隨著不斷的起繩、退繩，將焊接為一體的新舊繩自動纏繞至龍門梁、卷筒、定滑輪，完成新舊繩的快速更換工作。

新舊繩的焊接過程，需要注意確認新舊鋼絲繩焊接時的位置，避免焊接時鋼絲繩交錯，導致鋼絲繩交叉、錯亂；在主起升機構起升、新舊繩交替起繩過程，舊繩需要提前自卷筒壓板導出至下繩位置，隨著不斷的起繩，舊繩會自動下降至地面，此時需要地面維修人員人工對舊繩進行盤繩，將每根舊鋼絲繩整齊的排列為圓形的一體，從而方便鋼絲繩更換完成后舊繩的吊運和清理；新舊鋼絲繩全部卷繞完成后，其中關鍵性的一步還在于，首先將帶有機芯的一端繩頭全部固定于平衡臂，然后再根據卷筒壓板的距離及位置截取新舊鋼絲繩，截取完成后將新鋼絲繩另一端的繩頭固定于卷筒壓板，這樣可以避免截取鋼絲繩時，由于截取的鋼絲繩長度不一，導致龍門梁、平衡臂不平衡，需要重新截取鋼絲繩進行調整的問題。這種方法也適用于不定尺的鋼絲繩及定尺鋼絲繩。

2.5 使用定尺鋼絲繩及更換專用支撐架

落實現場場地，做好現場衛生清理，成捆的鋼絲繩運至現場后，定尺鋼絲繩按照鋼絲繩旋向固定于鋼絲繩捆存放專用支撐架。在鋼絲繩換繩起繩過程中，成捆的新鋼絲繩隨著支撐架上的鋼管進行轉動，實現鋼絲繩的自動出繩同時能釋放鋼絲繩的內應力，同時減輕維修工的勞動強度并解決鋼絲繩占用場地的問題（圖4）。

圖4 鋼絲繩更換專用支撐架

3 安全措施及相關要求

（1）按照《工作票管理制度》要求填寫工作票，合理配置檢修人員工種及數量；辦理許可作業證；項目負責人確認檢修人員資質符合檢修要求，組織檢修人員學習維修作業標準；針對作業內容，進行危險源辨識。

（2）對使用的各類工器具進行檢查，確認合格。

（3）聯系確認好時間，起重機停到檢修位置，在大車道軌車輪兩側安裝鐵鞋；地面人員在檢修位置兩側拉好警戒線并做好監護，未得檢修人員允許，任何無關人員不得進入檢修現場。

（4）備品配件的尺寸、規格、型號、質量必須滿足要求，出現問題及時與生產人員聯系。

（5）需使用安全帶時，應扎好安全帶，做好高掛低用的使用要求，并在使用扳手注意用力均勻。

（6）專人指揮行車運行，使用對講機或標準手勢指揮。

（7）指揮地面人員散開，遠離作業區域10 m 以外。

（8）使用氣焊時，要配戴好防護眼鏡，戴好絕緣手套。

（9）焊接鋼絲繩時必須使用專用氣焊工具，同時經至少2 人以上檢查、確認好鋼絲繩對接是否牢固。

（10）鋼絲繩栓掛牢固，以防高空墜落。

（11）上下工序要溝通舒暢，地面人員注意避讓。

（12）檢查鋼絲繩扣無損，不能將手伸到孔、槽、口內，以免造成擠傷事故。

（13）作業完畢，必須恢復限位等所有安裝裝置。

4 實施效果

通過現場實踐，取得了良好的效果。

（1）縮短了更換鋼絲繩的檢修時間，由原來的15 h以上減少至8.5 h，提高了檢修效率。

（2）更換主起升鋼絲繩由最初的24 人減至16 人，節約更換鋼絲繩的人力，降低勞動強度。

（3）減少了更換鋼絲繩對轉爐生產的影響。

（4）更換鋼絲繩輔助工具的應用，起到省時、省力的效果，同時確保更換、檢修工作的安全。

5 結束語

針對280 t 鑄造起重機更換主起升鋼絲繩時耗時耗力、操作困難、安全性不高等問題，通過對換繩裝置及快速換繩的研究應用，利用最合理、最經濟的方案，縮短檢修時間，減輕工人勞動強度，同時更換后的鋼絲繩不存在扭結、沾染砂粒的問題，消除了更換鋼絲繩過程中的安全隱患，具有較好的推廣價值。