冶金铸造起重机关键部位的管理与维护

杨书超

（河南省矿山起重机有限公司，河南 长垣 453424）

0 引言

冶金产品生产是其他行业生产建设的基础原材料，具有工艺烦琐、技术水平要求高等特点。因此，冶金行业对电气、自动化技术、产品生产等方面提出了更高的要求。自动化生产车间机械设施的维护和管理，主要负责机械设施的在线操作、自动控制和检查，有问题的机械设施的故障排除，各种检测和测量设施的定期校准等。但最重要的任务是处理现场故障问题，保证炼钢厂生产有序发展，提高产品质量[1]。

1 起重机的重要作用

对于钢铁企业来说，冶金铸造起重机虽然是辅助设备，但在整个生产线上应用广泛，对于整个生产过程的组织和保障，起着工艺衔接和连接上下节点的关键作用。同时，冶金铸造起重机是一种涉及生命安全的危险起重机械。根据《中华人民共和国特种设备安全法》的规定，将其列为特种设备，并对准入制度、安装调试、运行维护、定期检验等方面做出了相关规定。随着近年来钢铁行业产能的快速扩张，产品利润迅速降低，导致企业竞争压力大，生存空间要求高。因此，目前许多钢铁企业进入转型期，淘汰落后产能，提升生产线产能，造就了大吨位冶金铸造起重机的广泛应用。

2 起重机操作中的常见故障

2.1 金属结构导致的故障

金属结构是门式起重机的基本组成部分。金属结构的作用是承受基本荷载、附加荷载、特殊荷载等。在实际操作中。金属结构作为基本的承重部件，由钢制成，保证了起重机零部件和金属结构在受到载荷作用后不会损坏，不会因循环应力而缩短寿命。材料本身的强度和刚度要足够，同时要有一定的抗屈曲能力。门式起重机的金属结构故障有侧向弯曲变形、主梁下挠、主梁焊缝处焊缝外露、主梁盖板裂纹等。金属结构失效的原因有很多，主要体现在以下几点。焊接工艺成熟度不高，导致焊接质量无法保证，裂纹、气孔、未熔合等焊接缺陷难以避免。由于这些缺陷，焊缝面积小，焊缝本身承载能力不足，局部应力过于集中，疲劳强度大大降低，容易产生裂纹。不成熟的焊接工艺还会直接导致焊接时内应力和工作应力的叠加，主梁的侧弯会产生过大的焊接残余应力，使腹板位置产生明显的波浪变形[2]。其次，在使用过程中忽略了额定载荷，往往导致超载。如果吊车长期超载，腹板本身的稳定性就无法保证。受热效应影响，运输、储存等环节都存在问题，材料本身的高度疲劳也会导致金属结构失效。

2.2 由于起升结构原因出现的故障

提升结构引起的故障主要包括制动装置引起的故障和减速器引起的故障。首先分析制动装置引起的故障。起重机本身的工作机构需要安装制动结构。制动结构是起重机运行稳定性和安全性的保证。制动装置在起重机械的日常工作中也起着不可替代的作用。制动器常见的机械故障有制动不科学、制动失灵、制动力矩过大、制动失灵等。故障原因分析为：制动轮与减速器输入轴不同心，制动轮工作表面粗糙不平，制动衬片有故障，表现为制动衬片与制动轴粘合，机构运行时衬片未与制动轮脱离，摩擦严重，导致故障发生。电磁铁故障的基本表现是短行程制动设备的电磁铁没有严格按照既定的规范进行调整；主簧位置失效主要是由于主簧调整不当或型号与实际需要不匹配，导致拉力过大。减速器也是门式起重机的基本部件，由减速器引起的故障一般布置在原动机和工作机构之间。常见的故障有周期性齿轮振动、整个减速机振动、减速机门口漏油等等。故障原因有齿轮缺陷、齿轮磨损变形、齿轮轴安装不平衡、齿轮未沿整个齿面接触等。轴承破损、润滑油不足、箱体变形等也会导致减速机故障。

2.3 运行结构导致的故障

由运行结构引起的故障也是常见故障。一般来说，门式起重机的运行机构包括车轮、电机、制动器、传动轴等。起重机和卡车运行机构的故障大多是啃轨。由于未按技术规范施工或长期运营磨损，车轮与轨面有明显摩擦，横向推力一直存在。正是由于侧向推力，车轮不能完全按照轨道踏面中心运行，进而发生啃轨。一旦发生啃轨，钢轨磨损会加快，运行阻力会大大增加，车轮的使用寿命会缩短。如果情况严重，梁结构会损坏。分析主要包括以下几点：赛道表面本身存在障碍物，如大量油污、冰雪清理不及时等；金属结构腐蚀变形，大小轮安全精度差，两个驱动轮直径不一致，驱动两端电动车转速不一致，轮速偏差，运行不同步，啃轨。

2.4 由于电气故障原因出现的故障

电气故障导致的起重机故障。龙门起重机的基本组成部分包括电气控制系统。为了有效地保证电气控制系统的准确性和可靠性，必须加强和消除电气系统的故障。龙门起重机常见的电气故障有：切断电源后保护箱接触器不能正常跳闸，保护箱闸刀开关闭合时控制电路保险丝烧断，控制器闭合后电机只能单向转动，最终限位开关后主接触器不释放，实际工作中控制器受到冲击。

3 冶金铸造桥式起重机的控制与维护

3.1 吊装作业状态

在主控制器装置以一定档位速度上升的情况下，系统程序保证上升接触器装置先接通，电机上电，再接通制动装置，启动电机设备。转子频率反馈和主控制器设备的速度用于设定，系统直接处于闭环控制模式。当主控制器全速时，电机稳定加速至全速。如果主控设施从全速返回到低速，电机将在达到设定速度之前处于断电状态，直到它重新进入闭环控制模式并处于设定速度。无论何种上升速度，只有当主控制器装置回到零位时，制动装置才能制动，然后切断电机电源。

3.2 重载下降条件

当主控制器装置处于减速档时，程序将接通上升接触器装置，电机接通电源，然后制动装置接通，这种情况下，反接转矩提供给电机，控制器处于闭环控制状态。在主控设备保持全速减速的情况下，上升接触器设备接通释放下降接触器，电机保持再生发电降低其全速。如果从全速减速调整到低速档，下行接触器进一步释放，上行接触器接通，提高接触器设备的释放效率。在反接转矩的影响下，电机会快速减速，直接进入闭环控制模式。无论保持哪种下降速度，如果主机命令控制器设备到达零位，控制器设备都会先保持反扭矩模式制动，然后机械制动设备制动。调压调速设备可以起到保护控制性能的作用。在闭环控制下，速度会在负载变化的影响下发生变化。在启动过程中，需要预先建立电机转矩。当制动和高速挡位回到低速挡位时，借助反接扭矩，可以避免打滑现象，通过先电制动再机械制动，可以减轻对变速箱和电机的冲击。

3.3 制动器设备的磨损

制动器具有故障自诊断功能。电机三相不平衡、电机缺相、电机短路等。通过使用故障自诊断功能，控制器设备可以实现即时制动效果并同时关闭所有输出。故障排除后，主订单只有归零后才能重新启动。

4 起重机的维护

目前，从各大钢铁企业来看，冶金铸造起重机的管理和维护水平较低，运行状况不佳。近年来，发生了许多安全事故，造成了许多惨痛的教训，如钢丝绳断裂事故，钢包坠落事故，安装倒塌事故等。

由于起重设备属于高空作业，涉及起重系统，操作部位的设备故障容易造成坠落事故。维修人员和管理人员必须定期检查和维护起重设备的每一个部件，对设备的运行状态有绝对的掌握。在特别危险的部位要采取相应的措施，保证不发生事故，在设备出现故障时也要保证安全事故。冶金铸造起重机的关键设备包括钩梁、钢丝绳、减速器、制动系统、传动轴、卷筒组、车轮组等。根据近年来各大企业发生的事故和设备故障容易引发的重大安全事故，冶金铸造起重机最关键的部件有钩梁、钢丝绳、卷筒联轴器、传动轴和轮组[3]。

4.1 吊梁的维护

吊梁作为吊运钢包的铸造起重机最直接的承载部件，应注意吊梁的外观磨损程度和吊梁口的磨损情况。当磨损达到最大时，需要及时更换或报废。要特别注意钩尾丝与杆之间的空刀槽常因应力集中而开裂的现象。某钢厂的一台渣十字吊车，因螺纹部分断裂，导致渣罐掉落，造成恶劣的安全事故。因此，吊梁组危险段的检查非常重要。一次，冶金铸造起重机在起吊钢包时，吊梁的叉子突然断裂。因此，除了定期的抽查和维护外，危险部位的检查也应在日常维护中，定期给润滑点和铰接点添加润滑脂，并定期给吊钩螺母下的推力轴承上油。起重机吊钩上的缺陷无法通过焊接修复。必须保证起重机吊钩表面光滑、清洁，不允许有脱皮、尖角、裂纹和毛刺。吊钩的扭转变形，即钩体的扭转角度不应超过10°，以保证起重机吊钩危险截面的磨损不超过原尺寸的10%[4]。

4.2 钢丝绳的维护保养

钢丝绳是起重设备的核心部件，钢铁企业发生过多起断股、断股事故。冶金铸造起重机的钢丝绳一旦断了，钢包就会直接掉下来。因此，钢丝绳的管理必须建立多维度、多方面、多层次的管理体系，以保证钢丝绳的绝对安全使用。钢丝绳的检验包括岗位抽查、专业抽查和管理人员抽查。钢丝绳的检验可分为日常检验和定期检验。日常检查是指机械操作前、中、后的检查。检查部位主要是装置的端部固定部分和滑轮通过部分，检查项目有断丝、磨损、腐蚀、涂油情况和变化。定期检查是由技术人员和维修人员根据使用情况和环境条件进行的定期检查，检查方法都是目测[5]。钢丝绳检验应建立检验机制，做好检验记录，分清责任分工，建立更换周期台账，定期更换，特别是冶金铸造起重机钢丝绳。目前，随着科学技术的发展，钢丝绳在线监测装置应运而生。通过射线检测，可以在线监测钢丝绳的运行状态、断丝、内部缺陷和磨损情况，可靠掌握钢丝绳的使用情况，防止钢丝绳非正常断裂的风险。

4.3 卷筒联轴器的维护

由于各种联轴器对轴的灵敏度有不同的偏差，安装卷筒卷扬机首先要了解的是卷筒联轴器的类型，装配和调整要严格按照相应的技术要求进行。卷筒联轴器是起重机的核心部件之一，它的损坏直接导致起重机的严重安全事故。在安装联轴器的过程中，应严格执行装配尺寸，确保安装尺寸。当发现滚筒联轴器有异响和断线问题时，应及时查明原因并进行处理。

4.4 传动轴的维护保养

对于冶金铸造起重机的起升机构来说，传动轴起着在电机和减速器之间传递扭矩的作用，是整个起升机构中最关键的部分。一旦传动轴脱档穿孔，可能会导致起升机构失效，尤其是单制动系统的设计。因此，传动轴的零件应定期拆卸，检查联接齿的磨损和润滑情况，更换和安装时要保证轴向串和同轴度符合要求。

4.5 驱动机维护

轮式起重机的驱动轮组主要包括车轮、轴、轴承等部件，是起重机大车的行走部件。轮对故障是冶金行业常见的现象，包括轮对轴承损坏、轮轴断裂、轮辋磨损、轮毂裂纹等，这不仅会造成生产中断，还可能导致轴承珠脱落，危及下面的工人。一台冶金铸造起重机基本上由十六组车轮组成。为了避免在忽视车轮的检查和维护时，车轮轴承珠脱落，我们研究了一种车轮保护装置来避免这种现象。

5 炼钢厂的管理与维护

5.1 设施维护管理体系的形式

自动化车间机械设施的维护管理主要采用分区域、分班组的维护形式，车间内的有效协助作为辅助维护控制形式。整个车间按区域分为板坯、钢坯、炼钢等班组。在车间成立技术改造组和维修组。

5.2 安全管理和维护中的注意事项

主提升设备有两个卷筒，以保证每个卷筒上安装完整的安全制动设备，避免在提升铁水包和钢水包时发生故障和坠落，安全制动钳将卷筒紧急锁死，避免不可挽回的后果；关键部件需要定期更换，比如主辊的龙门横梁需要每四年更换一次；对于旋转位置减速器设备，需要以6 个月为一个周期来加油或换油。

6 结语

起重机作为现代工业不可或缺的一部分，发挥着越来越重要的作用，而起重机及修理技术的水平也制约着工业的发展速度。起重机对企业的生产有潜在的危害，因此必须掌握起重机维修技术的重要性，加强起重机械的维护保养，把不安全因素影响生产活动扼杀在萌芽状态，确保设备的正常运行。只有掌握了起重机的使用和维修技术，才能更好地控制起重机械，使其创造更多的价值，这就需要技术人员不断努力，创新和发展起重机械的维修技术。