钢液浇包对铸造起重机等热辐射影响的红外测试分析

卜广强（深圳市特种设备安全检验研究院，广东深圳市 518029）

钢液浇包对铸造起重机等热辐射影响的红外测试分析

卜广强（深圳市特种设备安全检验研究院，广东深圳市 518029）

针对铸造生产期间，高温钢液包和熔炉难以接近、接触式测温仪器无法测量的难点，研究运用红外热像仪和红外测温仪测量铸造起重机、电子称、龙门吊具、车间吊车梁和立柱等受到强烈热辐射部位表面温度的方法；对受到高温热辐射影响的铸造起重机、电子称、龙门吊具、车间吊车梁和立柱等采取远距离非接触式的表面温度测量；根据现场测量的表面温度数据，确定最高的表面温度和较高温度分布区域，分析是否存在接近或超过材料和设备允许工作临界温度的隐患，确定是否需要设隔热防护装置，并验证其隔热效果；杜绝超过材料和设备允许工作温度使用过早失效的现象、合理降低隔热防护成本、有效降低热辐射的不利影响。

铸造起重机；红外热像仪；红外测温仪；钢液浇包；热辐射

1 钢液浇包热辐射概述

钢液浇包是一种用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢液、进行浇注作业的设备，铸造起重机是用于吊运钢液浇包、完成钢液勾兑和浇注等作业的专用起重设备。在铸造生产过程中，参与吊运钢液浇包的龙门吊具、电子秤和铸造起重机等都不同程度地受到熔炉或钢液浇包中1600℃左右钢液的热辐射，见图1、图2。长期强烈的热辐射可能会导致铸造起重机及其吊具产生不易觉察的缺陷，以致金属材料失效、灾难性事故发生。

热辐射即红外辐射，是物体因其表面温度而以电磁波的形式向外辐射能量的现象，是热量传递的三种方式之一，无需任何传播介质。只要物体的温度在绝对零度以上就会向外辐射热量，即使温度极低的物体如冰块，也会向外辐射红外线；温度越高，向外辐射的红外线则越多。热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线（热能或红外线能量因其波长过长，无法被人眼感知，属于不可见光）传播。温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射；当温度为300℃时热辐射中最强的波长在红外区；当物体的温度在500℃以上至800℃时，热辐射中最强的波长成分在可见光区。

如何测试钢液浇包和熔炉对铸造车间和周围设备热辐射影响？铸造起重机及其吊具有哪些部位受到了热辐射？受到热辐射的程度如何？如何对设备受到的热辐射进行风险评价？如何减低热辐射的不利影响？作者运用红外热像仪和红外测温仪对铸造起重机及其吊具受到钢液浇包热辐射的情况进行了测试分析，获得一点经验，供同行参考。

2 铸造起重机及其吊具的红外测试分析

2.1 龙门吊具

龙门吊具用于吊运钢（铁）液浇包，由板钩、起重横梁、隔热装置、吊环和销轴等组成。

由于被吊钢液浇包内的钢液温度达到1600℃左右，最接近钢液的龙门吊具起重横梁和板钩等受到强烈热辐射，需要采用红外热像仪或红外测温仪等仪器远距离测量龙门吊具在工作期间的表面最高温度，见图3。

JB/T7688.5—2011《冶金起重机技术条件 第5部分：铸造起重机》3.3.1.1.1规定：起重横梁下翼缘板下部应设有防辐射热装置。经实际测量发现：大多数龙门吊具起重横梁和板钩的局部表面最高温度接近或超过150℃，有的甚至达到其制造材料易发生“蓝脆现象”的温度范围（250℃左右）。建议：除了对龙门吊具起重横梁下翼缘应设有防辐射热装置外，还必须对板钩局部设置防辐射热装置，以降低其表面温度、避开易发生“蓝脆现象”的温度范围，见图4。

2.2 电子秤

铸造起重机所用耐高温电子秤是一种悬挂式电子秤，主要由热态吊秤专用传感器（保证在高温环境下能获得较好的准确性）、高温隔热板（有效阻挡热源辐射，秤体的腔体内添加隔热防护层，进一步阻挡热源的渗透）、电池（仪表采用镍氢可充电电池、秤体采用铅蓄电池）、转换电源及液晶显示器等组成，全钢结构外壳，耐碰撞、抗电磁干扰，分为直视耐高温电子吊秤（见图5）、无线耐高温电子吊秤（见图6）等。

电子秤接近钢液的程度仅次于龙门吊具，同样受到强烈热辐射，需要采用红外热像仪或红外测温仪等仪器远距离测量电子秤在工作期间的表面最高温度，见图7。

JB/T7688.1—2008《冶金起重机技术条件 第1部分：通用要求》3.8.3.8规定：在热辐射强烈的地方，对电气设备应采取防护措施。经实际测量发现：部分电子秤在工作期间的表面温度接近或超过允许的工作温度范围，需要采取保持距离、隔热防护等措施（见图8、图9）；凡工作在高温环境下的电子秤，必须保证秤体吊钩底面与被吊热辐射源间距大于1.6m，确保电子秤能在允许的温度范围内（如-15℃～+80℃）工作；如被吊热辐射源温度1400℃时，其最小距离1.8m；如被吊热辐射源温度1600℃时，其最小距离2.0m；一般耐高温电子秤所吊热辐射源温度最高不得超过1800℃。

2.3 铸造车间吊车梁和立柱

部分铸造车间由于设计和布置等原因，熔炉与吊车梁、立柱等房屋结构的距离过近，其附近的立柱和上方的吊车梁等在工作期间不同程度地受到高温热辐射，对安全生产也会产生较大影响；需要采用红外热像仪或红外测温仪等仪器远距离测量熔炉附近立柱和上方吊车梁等房屋结构在工作期间的表面最高温度，见图10。

GB50017—2003《钢结构设计规范》8.9.5规定：受高温作用的结构，应根据不同情况采取下列防护措施：当结构可能受到炽热熔化金属的侵害时，应采用砖或耐热材料做成的隔热层加以保护；当结构的表面长期受辐射热达150℃以上或在短时间内可能受到火焰作用时，应采取有效的防护措施（如加隔热层或水套等）。JBJ8—97《机械工厂结构设计规范》规定：钢筋混凝土结构的厂房，当起重机吊车梁等相关构件在工作期间表面温度经常高于60℃时，必须采取隔热防护措施。经实际测量发现：部分铸造车间熔炉上方吊车梁和附近立柱在工作期间表面温度接近允许的工作温度上限，需要根据实际情况对熔炉上方吊车梁和附近立柱采取必要的隔热防护措施。

2.4 铸造起重机

铸造起重机在吊运液态金属完成转运、浇注及兑铁液等作业过程中，不可避免地要受到熔炉和液态金属的强烈热辐射。需要采用红外热像仪或红外测温仪等仪器远距离测量铸造起重机在工作期间的表面最高温度，见图11。

GB3811—2008《起重机设计规范》5.9.1.8规定：主要承载结构的表面如果长期受到热辐射作用，且表面温度达150℃以上时，结构设计应考虑有效的隔热防护措施。经实际测量发现：大部分铸造起重机在工作期间主梁下翼缘和小车架下翼缘等部位表面温度明显高于环境温度，但低于允许的工作温度上限，也可以根据实际情况决定是否采取隔热防护措施。

3 结论

由于铸造起重机吊运温度达到1600℃左右的高温液态金属，如果使用普通测温仪器近距离接触测量一方面危险性较大，另一方面也容易超出仪器本身允许的工作温度范围，必须选用能远距离非接触测量温度的仪器。本次选用红外热像仪和红外测温仪或高温热电藕等仪器完成受热辐射表面温度的测量。根据现场测量得到的表面最高温度，确定有没有必要设置隔热装置；根据较高表面温度的分布区域，确定在哪些部位设置隔热防护装置；根据被隔热防护部位表面的实际温度，确定所设置的隔热防护装置效果如何。

由于工作需要，龙门吊具与钢液浇包直接连接、距离最近，受到最强烈高温热辐射，经实际测量发现，大多数龙门吊具起重横梁和板钩的局部表面最高温度接近或超过150℃，有的甚至达到材料易发生“蓝脆现象”的危险温度范围（如250℃左右），因此建议除了对龙门吊具起重横梁下翼缘设有防辐射热装置外，还需要对板钩局部设置防辐射热装置，以降低其表面温度达到合理温度范围。一般情况下，电子秤下端与龙门吊具连接，上端与铸造起重机吊钩连接，距离稍远，也受到强烈热辐射，经实际测量发现，有部分电子秤表面温度接近或超过允许的工作温度范围，需要采取隔热防护措施，并保证秤体吊钩底面与被吊热辐射源间距，以保证电子秤的工作环境温度。车间房屋结构的吊车梁和立柱与熔炉之间的距离一般较远，熔炉附近的吊车梁和立柱也受到强烈热辐射，经实际测量发现，熔炉上方的吊车梁和附近的立柱表面温度明显高于车间环境温度、有的接近允许的工作温度上限，需要根据实际情况对熔炉上方吊车梁和附近立柱采取必要的隔热防护措施。

[1]国家质检总局质检办特[2007]375号 关于冶金起重机械整治工作有关意见的通知.

[2]TSG Q0002—2008 起重机械安全技术监察规程—桥式起重机[S].

[3]TSG Q7016—2008 起重机械安装改造重大维修监督检验规则[S].

[4]TSG Q7015—2008 起重机械定期检验规则[S].

[5]GB6067—1985 起重机械安全规程[S].

[6]GB/T3811—2008 起重机设计规范[S].

[7]JB/T7688.1—2008 冶金起重机技术条件 第1部分：通用要求[S].

[8]JB/T9008.1—2004 钢丝绳电动葫芦 第1部分：型式与基本参数、技术条件[S].

[9]AQ2001—2004 炼钢安全规程[S].

[10]AQ2002—2004炼铁安全规程[S].

[11]GB50256—1996 电气装置安装工程 起重机电气装置施工及验收规范[S].

[12]GB50278—1998 起重设备安装工程 施工及验收规范[S].

[13]GB50017—2003 钢结构设计规范[S].

[14]JBJ 8—1997 机械工厂结构设计规范[S].

[15]GB/T21457—2008 起重机和相关设备 试验中参数的测量精度要求[S].

[16]王福绵，等.起重机械技术检验[M].北京：学苑出版社，2000年12月.

[17]卜广强等.特种起重机的选用和检验[J].设备管理与维修，2007（6）.

[18]卜广强等.铸造起重机的安全检验[J].中国特种设备安全，2009（12）.

[19]卜广强等.QDY型桥式起重机安全检验和防护的研究[J].起重运输机械，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

卜广强（1970-），男，高级工程师，主要从事起重机械的安全检验和研究工作