氧枪升降小车机械防坠机构概述

查勇

摘 要：氧枪系统是转炉炼钢的重要设备，承载氧枪的升降小车在固定轨道内上下运动，其安全性能必须绝对可靠，不允许发生坠落事故，因此除了机构外部设计有被动防坠装置外，其自身也设置有主动机械防坠机构，而且必须动作迅速、灵敏、可靠、维护方便。

关键词：氧枪系统;升降小车;防坠装置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.004

1 前言

氧枪系统是转炉炼钢的重要设备，系统中关键设备氧枪升降小车通过牵引钢丝绳在固定轨道内升降往复运动，进行吹炼工作。而氧枪升降小车升降过程中，各种危险因素导致牵引钢丝绳断裂而造成坠枪事故，可能造成不可挽回的巨大损失。为了防止发生坠枪事故，氧枪系统设置多重安全保护，如在牵引钢丝绳上设置重力传感器随时检测钢丝绳拉力，一旦超出设定值立即报警并做出相应动作处理;比如在固定导轨底部设置缓冲装置或固定轨道上设定快速止挡机构，这些都是被动防坠安全措施。升降小车除了这些被动安全保护措施外，必须有自身的主动安全保护措施，那就是升降小车机械防坠机构，该机构安装在升降小车上，和升降小车融为一体，当牵引钢丝绳断裂的一刹那，触发小车防坠机构，达到快速防坠目的。

2 設备组成

该防坠机构目前在国内炼钢车间被普遍采用，其特点是制动杆末端为扇形齿结构，利用扇形齿摩擦轨道面产生巨大的阻力从而达到快速防坠目的。如图1、图2所示，该防坠机构主要设备由滑轮组（件1）、牵引杆（件2）、压缩弹簧（件3）、杠杆（件4）、杠杆支座（件5）、导向螺栓（件6）、弹簧座（件7）、制动块（件8）轨道面（件9）、制动杆（件10）、缓冲调节杆（件11）、制动杆支座（件12）和升降小车（件13）组成。特别说明的是，制动块和制动杆安装时一一对应，且中心对齐安装，制动块也是安装在升降小车上，隐藏在固定轨道内部，摩擦面紧贴轨道内壁，但保持一定间隙。

防坠机构首先利用动滑轮原理，两股牵引钢丝绳绕过升降卷扬然后穿过滑轮组吊起整个机构，滑轮组通过牵引杆和弹簧座，将整个升降小车及氧枪等附件重量全部作用在升降小车车架上，同时弹簧座将弹簧压缩，弹簧座顶部紧贴车架受力，弹簧座在两个导向螺栓的束缚下，自由状态下可上下移动，但此时被拉至最高点。而与弹簧座两边连接的杠杆以杠杆支座为支点，近端抬起，远端降低，同时降低远端连接的缓冲调节杆，带动降下制动杆，使制动杆绕着支座逆时针转动，制动杆末端扇形齿远离轨道面，保持一定间隙，此时整个升降小车在正常工作时由于车身和氧枪自重远远大于压缩弹簧的反作用力，使整个防坠机构保持这种有间隙状态。然而一旦发生牵引钢丝绳断裂，防坠机构的自身平衡被打破，在压缩弹簧的反作用力下，瞬间将弹簧座向下推动，同时带动杠杆连接端向下，杠杆另一端被提起，通过缓冲调节杆提起制动杆，制动杆绕支座顺时针转动，随之末端扇形齿抬起接触轨道面，发生摩擦，随着接触面变大，受力也逐渐变大，摩擦力也越来越大，在轨道内部的制动块协同作用下，扇形齿和制动块紧紧将轨道板抱住（如图3所示状态），升降小车随之停止下降，达到防坠目的。

上述防坠机构有其特有的优势因此使用普遍，且从实际运用效果反馈是：安全、可靠，且维护方便，因为该机构安装在小车外面，工人很方便在小车平台检修维护。但该机构也有一个软肋，一旦机构触发使用后，制动杆末端的扇形齿有时会划伤轨道面，造成轨道面与扇形齿间隙变小，造成正常工作下也会误动作，虽然缓冲调节杆可以进行调节，但压缩弹簧和弹簧座的行程有限，缓冲调节杆对制动杆角度的调整也就有限，间隙过大容易失效，过小又容易误动作，同时制动杆末端扇形齿对轨道面损伤是存在的，必须更换轨道面或者进行轨道面打磨工作。另外制动杆在强大的制动冲击下，容易产生左右摆动退让现象造成制动距离增长，严重时会造成制动杆弯曲且制动失败，为此根据上述情况作如下改进（见图4）。

如图4所示，首先设计时制动杆长度尽量缩短，同样厚度下刚性强，另外在制动杆两侧加装导向保持架（件14），制动杆在保持架的U型槽内运动，可有效防止制动杆制动时的左右摆动退让情况，也提高了制动杆抗变形的能力。再者为了保护轨道面，制动杆的末端扇形齿改进为橡胶制动靴，相对于钢对钢，摩擦阻力更大，对轨道面的损伤将至为零，同时橡胶制动靴可更换，维护更方便。以上虽是小小改进，但效果明显。

3 结论

防坠机构谁也不想用，最好用不到，一直无事故生产，但就怕有万一。虽然氧枪升降小车防坠机构原理简单，但必须认真设计好，尤其在安装调试时必须将制动杆末端的扇形齿与轨道面的间隙设置好，并做好载荷防坠实验，做到万无一失，让机械设备安全可靠且实用。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2]夏永海.氧枪升降小车楔形块防落制动装置分析[J].冶金设备，1998（05）.

[3]VAI.奥地利[M].奥钢联冶金公司.

作者简介：查勇（1980-），男，安徽安庆人，本科，高级工程师，研究方向：炼钢、轧钢设备开发与研究。