按照《炼钢安全规程》的规定, 起吊钢水包应采用冶金专用的铸造起重机, 而有些公司却擅自使用一般用途的普通起重机; 二是设备日常维护不善, 如起重机上用于固定钢丝绳的压板螺栓松动; 三是运行中由于电气控制系统故障及设计缺陷, 接触器失电造成电动机失电, 制动器不抱闸, 钢水包失控下坠。当司机操作制动后, 由于制动衬垫磨损严重, 致使制动力矩严重不足, 未能有效制止钢水包下坠。两条主要原因都与起重机械有着直接关系, 这一问题引起国家对此类设备的高度重视, 国家质检总局专门下发文件, 要求对冶金起重机械进行整治。
冶金起重机械究竟为何容易出现事故? 应该如何进行预防和处理? 本文针对此类起重机械做一简单分析。
1 冶金起重机械概述
1.1 定义
按照GB6974.16- 86 要求, 冶金起重机定义为: 适应金属冶炼、轧制等热加工特殊要求, 直接用于生产工艺流程中的特种起重机。冶金起重机包括黑色冶金起重机、有色冶金起重机、热加工车间用冶金起重机、炼焦用干熄焦焦罐提升机和维修炼铁高炉用多功能起重机。
1.2 冶金起重机械分类
( 1) 钢厂用起重机:根据炼钢工艺的不同, 使用的冶金起重机种类也不同, 老的平炉炼钢模铸工艺(非连铸工艺)所用的起重机包括: 平炉加料起重机(含桥式加料起重机和地面加料起重机)、铸造起重机、夹钳起重机、脱锭起重机及揭盖起重机等。转炉(电炉)炼钢连铸典型工艺流程如图1 所示, 与之对应的常用起重机如下:
炼钢车间用起重机: 铸造起重机、加料起重机、修罐用起重机、渣罐起重机及中间罐起重机。连铸车间用起重机: 钢坯夹钳起重机、电磁挂梁起重机。
轧钢车间与钢材库用起重机: 钢坯夹钳起重机、吊钩挂梁起重机( 线材) 、电磁挂梁起重机、电磁料耙起重机( 型材、线材) 、板垛( 薄板垛) 夹钳起重机及钢卷搬运起重机。钢卷搬运起重机一般由普通桥式起重机或回转吊钩桥式起重机加挂钢卷吊具组成。
( 2) 铝厂用起重机: 铝电解多功能机组即电解铝多功能起重机、阳极焙烧炉用多功能机组即焙烧多功能起重机、阳极碳块堆垛机组即阳极碳块堆垛起重机。
( 3) 铜厂用起重机:铸造起重机、电解铜起重机。
( 4) 热加工车间用冶金起重机: 包括淬火起重机和锻造起重机。
( 5) 炼焦用起重机:焦罐搬运专用起重机。
( 6) 维修炼铁高炉用起重机:高炉多功能起重机。
( 7) 冶金起重机专用吊具及专用部件
2 冶金起重机的危险性
2.1 冶金起重机工作非常频繁, 利用等级大于U6 级。冶起重机的满载率和满载次数都很高, 载荷状态为Q3 或Q4。因此, 冶金起重机的工作级别在A6～A8 之间。
2.2 工作环境恶劣
绝大多数冶金起重机在高温、高粉尘甚至在含有害气体的恶劣环境中工作。起重机有时遭受大量含有粉尘的高温气体和铁合金粉尘侵蚀, 有时会长时间经受来自盛在钢液包内的铁液钢水的幅射或烘烤。所以对起重机的防尘、防热、防幅射、防火焰等都提出了极严格的要求。
2.3 吊运介质危险
特别是铸造起重机, 即在炼钢和连铸车间吊运液态金属的起重机, 即兑铁水、接钢水的起重机, 其吊运的介质温度达到1500℃ 以上, 一旦发生脱钩坠落、洒落等现象,后果极其严重。
3 预防冶金起重机械事故应采取的措施
3.1 正确选型
( 1) GB3811— 83《起重机设计规范》
a 对起升机构制动器的要求。吊运液态金属及其他危险品的起升机构, 每套独立的驱动装置至少应有两个支持制动器, 每一个制动器的安全系数不低于1.25; 对于两冶金起重机安全问题探讨
b 对升降加(减)速度的要求。吊运液态金属和危险品的起升机构, 平均加(减)速度不应大于0.1m/s 。
c 对吊钩的要求。对铸造起重机的片式单钩, 许用应力取为屈服点的0.4 倍。
d 对钢丝绳安全系数的要求。对于搬运危险物品的起重用钢丝绳, 一般应按比设计工作级别高一级的工作级别选择安全系数。
e 对起升限位保护的要求。吊运液态金属的起重机起升机构必须装置两套上升限位开关。两套开关动作应有先后,并应尽量采用不同结构形式和控制不同的断路装置。
f 对起升超速保护的要求。铸造起重机的主起升机构,应有超速保护措施。
( 2) GB6067— 85《起重机械安全规程》
a 对司机室的要求。在高温环境下直接受热辐射的司机室, 应设有效的隔热层。受热辐射的窗玻璃应采用防红外线辐射的钢化玻璃。
b 对钢丝绳的要求。吊运熔化和炽热金属的钢丝绳,应采用石棉芯、钢芯等耐高温的钢丝绳。
a 主起升机构应有两套驱动系统, 当其中一套驱动系统发生故障时, 另一套驱动系统应能保证在额定起重量下完成一个工作循环。
b 主起升机构宜采用4 根钢丝绳缠绕系统, 当l 根钢丝绳或对角线上两根钢丝绳断裂后仍能将重物放到地面上。
c 对起重横梁的要求。起重横梁下翼缘板下应设隔热装置。两端缠绕钢丝绳的动滑轮应设防护罩。
d 对板钩的要求。钩片的材料应不低于Q235c 或Q345B; 钩片材料的轧制方向应与钩长方向一致; 钩片叠起连接后, 其间隙应≤0. 5ram, 紧固后不得松动; 钩口处应设防磨保护鞍座。
e 起升机构应装设上升极限位置的双重限位器(一般是重锤式和旋转式并用), 当取物装置上升到设计规定的极限位置时切断电动机电源。对起升高度>20m 的起重机还应装设下降极限位置的限位器, 除自动切断电动机电源外, 还应保证卷筒上缠绕的钢丝绳在不计固定钢丝绳圈数的情况下, 至少再保留2 圈。
f 起重机装有称量装置时, 应在司机室内和主梁适当部位设有明显的显示装置。
( 4) 欧洲搬运工程协会F. E. M. 1001《起重设备设计规范》
a 对钢丝绳的要求。对于搬运危险物品的起重没备,选用比标准类别高～ 级的钢丝绳和滑轮, 最低的机构类别为M5。
b 对起升机构制动器的要求。要求特别安全的起重机, 例如钢厂的起重机及起重危险品或熔化物品的起重机, 应该配备辅助制动器。在正常工作情况下, 辅助制动器应延迟至主制动器制动动作完成后再制动, 延迟时间必须是可调的。在紧急停止情况下, 辅助制动器应立即起作用。应按1.6 倍起升载荷设计制动系统。吊运熔融物的起升机构应设有两个互相独立工作的机械制动器, 每一个制动器均应满足上述要求, 第二个制动器应比第一个制动器滞后一段时间进行制动。在驱动机构被破坏且十分危急的情况下, 必须使第二制动器制动卷筒, 该制动器应能在载荷以1.5 倍额定速度下降前自动动作。在这种情
况下, 起重机的控制系统应设有指示制动器动作的紧急制动功能。
( 5) 美国钢铁工程师协会AISE No. 6《电动桥式冶金
起重机规范》
a 对钢丝绳的要求。搬运热金属的起重机应以抗断强度为基础采用安全系数8。
b 对制动器的要求。在所有吊运炽热金属的起升装置上, 必须备有第二制动器。除非另有规定, 该制动器应装在电动机的非传动侧。双电动机传动的起升装置, 考虑到在事故状态下作单电机运行, 应按上述规定为每个电机设置两个制动器。
3.2 按照国家质量技术监督检验检疫总局《关于冶金起重机械整治工作有关意见的通知》(质检办特〔2007〕375 号)要求进行整改, 主要是针对吊运熔融金属起重机械。
( 1) 对于已经采用通用桥式起重机吊运熔融金属的,应当更换为符合JB/T7688.15— 1999 《冶金起重机技术条件铸造起重机》要求的铸造起重机。如果由于厂房、基础等因素不具备更换铸造起重机条件的单位, 除满足通用桥式起重机的法规规范和标准外, 必须对原起重机进行改造, 改造项目主要是: 电动机、制动器、起重量限制器、
极限位置限位器、超速保护、接触器故障保护、电器设备防护、电控设备防护、钢丝绳等, 对工作级别达不到要求的起重机还应该降负荷使用。
( 2) 对于已经采用额定起重量大于10t 的以电动葫芦作为起升机构的各类起重机械, 不允许吊运熔融金属。
( 3) 对于已经采用额定起重量小于或等于10t 的以电动葫芦作为起升机构的各类起重机械吊运熔融金属的,必须对原起重机进行更换或改造, 改造后应达到质检办特〔2007〕375 号文件要求。
3.3 加强对起重机械的安全管理
根据《起重机械安全监察规定》( 质检总局92 号令) 要求, 使用单位应当加强对起重机械的安全管理, 主要包括以下内容:
(1) 应使用具有相应许可资质的单位制造并经监督检验合格的起重机械
2) 应建立健全相应的起重机械使用安全管理制度
(3) 设置起重机械安全管理机构或者配备专( 兼) 职安全管理人员从事起重机械安全管理工作行业交流71
(4) 对起重机械作业人员进行安全技术培训, 保证其掌握操作技能和预防事故的知识, 增强安全意识
( 5) 对起重机械的主要受力结构件、安全附件、安全保护装置、运行机构、控制系统等进行日常维护保养, 并做出记录
( 6) 配备符合安全要求的索具、吊具, 加强日常安全检查和维护保养, 保证索具、吊具安全使用
(7) 制定起重机械事故应急救援预案, 根据需要建立应急救援队伍, 并且定期演练
(8) 建立起重机械安全技术档案。
(9) 定期进行起重机械定期检验
(10) 重机械出现故障或者发生异常情况, 使用单位应当停止使用, 对其全面检查, 消除故障和事故隐患后, 方可重新投入使用。
4 冶金起重机械行业发展展望
4.1 冶金行业起重机械的要求:
(1) 高度可靠。由于该类起重机起吊的是灼热铁液、钢液。因此在使用过程中必须在安全方面有绝对的可靠性。为此. 主起升机构中设置了多种安全装置, 以保证起重机在使用过程中安全可靠。
(2) 稳定运行。由于转炉炼钢效率高, 周期短, 要求起重机频繁作业, 所以在正常情况下。应保证平衡运行(由于起重机桥架刚性不好。机械零部件或电气元件的故障造成停车事故而引起转炉停产少出钢损失. 一般要比整台起重机的代价还要大)。
( 3) 维修方便。一旦出现故障要求对炼钢车间的生产影响减少到最低限度。并能很容易地进行快速维修。因此维护检修必须非常方便。
4.2 冶金厂用起重机的发展方向
(1) 起重量大型化, 工作速度高速化: 随着社会的发展对冶金企业的要求也在逐步提高, 这不仅表现在对冶金产品的数量要求上, 更重要的是表现在对冶金产品的质量和品种方面, 由于社会需求的增加推动和促进了冶金企业的技术改造和技术进步, 大型转炉、连铸、连轧技术的应用, 对冶金起重机的大型化和高速度提出了更高的要求。
(2) 起升、运行机构均采用调速系统: 现设计大量使用的是定子调压和变频调速系统, 起升机构以定子调压为多, 运行机构以变频为多。机构采用调速以后具有以下明显优点: 机构起、制动平稳; 可有效减少制动器闸块的磨损; 被吊物体能准确定位; 减少对金属结构(桥架或小车架)和传动系统的冲击, 延长使用寿命; 可有效改善操作工人的工作环境; 减少起动对电网的冲击。
(3) 监测传感控制技术广泛应用, 使用性能和可靠度大大提高: 随着科学技术的进步, 各种监测、传感控制技术在冶金起重机上得到了广泛的应用, 从而使起重机的使用性能得到很大的提高, 使冶金起重机从以前简单意义上物料搬运工具变成目前的物流、信息流综合传送设备。例如可完成产量的统计、超载断电和报警等功能的秤量装置; 故障显示、记录、打印装置; 二、三维定位装置; 安全制动器等。
(4) 控制技术程序化, 遥控技术在特殊环境中使用:随着计算机软、硬件技术的发展和日臻完善, 实现程序化控制的起重机也已成为可能, 且其控制范围变得日益广泛, 控制功能变得日益完善, 各种冶金起重机按照人们事先约定的模式执行一定的工作任务已成为现实。为了更准确、即时的完成各种工作任务, 各种冶金起重机通过有线或无线与主控设备联动。在主控室控制已成为可能, 遥控冶金起重机和程控冶金起重机已在部分冶金企业中使用。
(5) 结构型式标准化、生产模式国际化: 由于市场经济机的客观要求, 设备采购单位希望在短时间内利用招投标形式选择质优、价低产品, 设备生产厂没有结构型式的标准化和生产模式的国际化就很难达到用户的要求。
(6) 人机工程合理化、操作环境舒适化: 随着社会的进步, 环保意识和劳动保护意识的提高, 冶金起重机设计过程中把人机工程及操作环境舒适要求提到了较高的要求, 如: 司机室加装冷、暖空调、隔热保护、地面无线遥控、车上有线和无线通讯、航空座椅、司机休息室, 上、下吊车全部采用斜梯、电气室加装隔热防护和冷风机, 较窄的人行通道采取防滑措施, 经常检修部分加装吊笼等都为操作维护人员提供了较好的工作环境和条件。特别是双层壁、双层玻璃的司机室与可躺式航空座椅、冷暖空调、有线、无线通讯配合使用。为改善司机的工作条件、提高工作效率、减少工作失误起到了很好的作用。人机工程合理化正逐步成为现代冶金起重机发展的主要趋势之一, 越来越引起人们的重视。
