280 t 铸造起重机快速换绳的研究

田 波

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼钢厂，山东莱芜 271104）

0 引言

在钢铁企业中，铸造起重机承担着铁水和钢水的运输工作，工作频繁、载荷复杂繁重且环境温度高。铸造起重机采用双卷筒、双平衡梁和4 根钢丝绳，钢丝绳在吊运钢水的过程中起着重要的作用，作为起升机构最为关键的部位，一旦钢丝绳断裂，会造成极为严重的后果。

钢丝绳是起重机械及起重设备、吊装捆绑作业不可缺少的主要零部件。正常情况，下钢丝绳通过卷绕系统时存在反复弯曲和伸直并与滑轮和卷筒摩擦挤压。工作繁忙时，特别是在铸造起重机这种现象更严重。经过一段时间，外层钢丝由于弯曲疲劳和磨损而逐渐断裂，随着断裂钢丝数的增多，其他未断钢丝承受的拉力越大，疲劳与磨损越厉害，断丝速度加快，当断丝数量数达到一定限度就会完全断裂，因此需要根据钢丝绳使用情况定期检查并按规定更换新绳。

1 存在的问题及原因分析

1.1 存在的问题

山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼钢厂新动区，由于没有设置精炼跨，钢水接受跨的280 t 铸造起重机需要承担精炼钢水包吊运及大包回转台钢水包吊运作业，作业率高、工作繁忙。目前280 t 铸造起重机更换钢丝绳为结合平时点检情况、钢丝绳报废标准及现场使用情况制定更换钢丝绳周期，进行定期更换，每次更换时间长达15 h 以上。对于作业繁忙的铸造起重机来说，正常的转炉定修时间和较长的检修时间，均会严重影响转炉的正常生产。

1.2 原因分析

该起重机为四梁四轨双小车结构，承受载荷较大，结构较为复杂，其主起升机构由分体式减速器与相应部件构成，减速器与小车台架分体式，两台电机驱动一个齿轮减速器的两个高速轴，在齿轮减速器的两个低速轴上通过卷筒联轴器带动两个双联卷筒，主起升机构采用带有两组定滑轮及两组平衡臂的4 根钢丝绳缠绕形式，平衡臂安装于小车体。

280 t 铸造起重机设计选型时，为有利于延长钢丝绳的使用寿命、减小钢丝的弯曲应力，设计滑轮或卷筒直径与钢丝绳的大直径比，钢丝绳直径34 mm、卷筒直径2000 mm。目前，该起重机更换主起升钢丝绳存在以下5 个问题。

（1）由于钢丝绳端部在平衡臂位置采用楔形套连接固定方式，因此在拆除旧钢丝绳楔形接头时，楔形接头在受高拉力后，楔形接头与安装部之间具有很高的挤压力，导致楔形接头无法手动拔出，通常需要采用锤击、敲击等方法将楔形接头从安装部取下。特别是钢丝绳绳头在安装机芯楔形接头时，由于钢丝绳与楔形接头的固定是通过夹紧力实现的，需要使用很大的力拉动钢丝绳，楔形接头在受高拉力后极易向安装部的开口方向偏移从而脱出，固定操作步骤繁琐、浪费时间较长。因此，需解决钢丝绳端部绳头如何快速安装机芯楔形接头并固定的问题。

（2）安装于平衡臂位置的4 根钢丝绳端部固定机芯的提升，通常需要使用吊车逐根进行，每次换绳需额外支付吊车费用，并且配合安装固定销轴过程存在一定的安全风险。如何迅速、有效地拉起平衡臂位置的钢丝绳端部绳头机芯并固定，也是需要解决的问题之一。

（3）新旧绳接头焊接后，钢丝绳在更换过程中需要依靠主起升机构不断的起绳与退绳。在起绳过程中，当钢丝绳自卷筒压板侧卷扬至卷筒中心临近无槽的光面位置时，需要下降主起升机构进行退绳，将钢丝绳倒至卷筒最边缘重新进行起升卷扬，最终完成新旧绳卷绕后，钢丝绳需要精准调整至卷筒压板位置进行固定。最后，在调整卷筒上的钢丝绳时，需要解决如何安全快速将钢丝绳倒至卷筒两侧压板位置并固定的问题。

（4）通常情况下钢丝绳更换完成后需要调整龙门梁及平衡臂处于水平平衡状态，由于截取的钢丝绳尺寸长度存在误差，调整时需要将龙门梁落地进行调整，调整过程时间较长且存在安全风险，需要创新更换方法或换绳工艺步骤。

（5）280 t 铸造起重机共有4 根钢丝绳，每根钢丝绳的长度约410 m。每次在换绳前需提前一天把4 根410 m 长的新钢丝绳放绳，在检修前倒运至现场，需要大量的人力，并占用很大的场地。

2 解决方案

2.1 快速安装机芯楔形接头并固定

制作钢丝绳端部绳头机芯楔形接头快速安装装置，钢丝绳端部绳头通过机芯楔形接头后，将穿入钢丝绳的楔形接头放置楔形接头卡扣处，通过钢丝绳拉紧器将钢丝绳拉紧，使楔形接头及钢丝绳向楔形接头卡扣移动并拉紧，可快速完成楔形接头与钢丝绳的安装。在此过程中，通过快速安装装置顶部挡板可以有效阻止楔形接头从楔形接头卡扣脱出及楔形接头向外歪斜的情况发生，快速完成楔形接头与钢丝绳的安装，且有效避免楔形接头在受高拉力时脱出的风险，然后安装钢丝绳固定绳卡，从而有效解决钢丝绳穿过机芯时存在弯曲弹力不方便固定的弊端，省时省力（图1）。

图1 机芯楔形接头快速安装装置

2.2 快速拉起固定平衡臂位置的绳头机芯

在起重机两侧主梁边缘位置分别安装一个2 t 卷扬装置，在主起升钢丝绳平衡臂一侧加装可拆卸的活动拐臂装置，拐臂顶端安装吊点，活动拐臂可使拐臂吊点与平衡臂固定钢丝绳机芯穿销轴位置垂直。使用2 t卷扬装置，卷扬钢丝绳通过在拐臂吊点安装的滑轮垂直至地面，将地面的钢丝绳机芯拉至平衡臂进行固定，节约吊车费用，避免与吊车配合作业过程中的风险，并且工作效率明显提升（图2）。

图2 卷扬、滑轮、活动拐臂装置

2.3 钢丝绳倒至卷筒两侧的解决方案

在两组主起升卷筒下方一侧的小车体边缘加装吊耳，将手拉葫芦固定于吊耳，维修人员在副梁通过手拉葫芦将从地面卷起至卷筒的4 根钢丝绳拉起一定高度，使缠绕在卷筒的钢丝绳不再受垂直拉力，此时维修人员可以轻松拨动钢丝绳，将钢丝绳自卷筒中心位置倒至卷筒两侧压板位置，大大减轻了劳动强度，节约了换绳时间，同时还避免了钢丝绳倒绳过程人员手指挤伤的风险（图3）。

图3 卷筒钢丝绳倒绳装置

2.4 优化钢丝绳更换方法

通过利用更换钢丝绳辅助工具，更换时首先选好起重机停车位置，将准备好的4 捆钢丝绳分别对称摆放在龙门梁的两侧，短接下限位、龙门梁落至地面，继续下降主起升机构，直至卷筒上钢丝绳剩余3 圈后，使用气焊将小车平衡臂位置带有楔形接头的钢丝绳截断放落至地面，在地面将4 根钢丝绳的旧绳头分别与4 根新钢丝绳的新绳头对接后进行焊接，短接主起升一、二级限位，拆除卷筒上另一端钢丝绳端部的固定压板，并将绳头倒至下绳部位，利用起重机主起升机构的起升、下降，随着不断的起绳、退绳，将焊接为一体的新旧绳自动缠绕至龙门梁、卷筒、定滑轮，完成新旧绳的快速更换工作。

新旧绳的焊接过程，需要注意确认新旧钢丝绳焊接时的位置，避免焊接时钢丝绳交错，导致钢丝绳交叉、错乱；在主起升机构起升、新旧绳交替起绳过程，旧绳需要提前自卷筒压板导出至下绳位置，随着不断的起绳，旧绳会自动下降至地面，此时需要地面维修人员人工对旧绳进行盘绳，将每根旧钢丝绳整齐的排列为圆形的一体，从而方便钢丝绳更换完成后旧绳的吊运和清理；新旧钢丝绳全部卷绕完成后，其中关键性的一步还在于，首先将带有机芯的一端绳头全部固定于平衡臂，然后再根据卷筒压板的距离及位置截取新旧钢丝绳，截取完成后将新钢丝绳另一端的绳头固定于卷筒压板，这样可以避免截取钢丝绳时，由于截取的钢丝绳长度不一，导致龙门梁、平衡臂不平衡，需要重新截取钢丝绳进行调整的问题。这种方法也适用于不定尺的钢丝绳及定尺钢丝绳。

2.5 使用定尺钢丝绳及更换专用支撑架

落实现场场地，做好现场卫生清理，成捆的钢丝绳运至现场后，定尺钢丝绳按照钢丝绳旋向固定于钢丝绳捆存放专用支撑架。在钢丝绳换绳起绳过程中，成捆的新钢丝绳随着支撑架上的钢管进行转动，实现钢丝绳的自动出绳同时能释放钢丝绳的内应力，同时减轻维修工的劳动强度并解决钢丝绳占用场地的问题（图4）。

图4 钢丝绳更换专用支撑架

3 安全措施及相关要求

（1）按照《工作票管理制度》要求填写工作票，合理配置检修人员工种及数量；办理许可作业证；项目负责人确认检修人员资质符合检修要求，组织检修人员学习维修作业标准；针对作业内容，进行危险源辨识。

（2）对使用的各类工器具进行检查，确认合格。

（3）联系确认好时间，起重机停到检修位置，在大车道轨车轮两侧安装铁鞋；地面人员在检修位置两侧拉好警戒线并做好监护，未得检修人员允许，任何无关人员不得进入检修现场。

（4）备品配件的尺寸、规格、型号、质量必须满足要求，出现问题及时与生产人员联系。

（5）需使用安全带时，应扎好安全带，做好高挂低用的使用要求，并在使用扳手注意用力均匀。

（6）专人指挥行车运行，使用对讲机或标准手势指挥。

（7）指挥地面人员散开，远离作业区域10 m 以外。

（8）使用气焊时，要配戴好防护眼镜，戴好绝缘手套。

（9）焊接钢丝绳时必须使用专用气焊工具，同时经至少2 人以上检查、确认好钢丝绳对接是否牢固。

（10）钢丝绳栓挂牢固，以防高空坠落。

（11）上下工序要沟通舒畅，地面人员注意避让。

（12）检查钢丝绳扣无损，不能将手伸到孔、槽、口内，以免造成挤伤事故。

（13）作业完毕，必须恢复限位等所有安装装置。

4 实施效果

通过现场实践，取得了良好的效果。

（1）缩短了更换钢丝绳的检修时间，由原来的15 h以上减少至8.5 h，提高了检修效率。

（2）更换主起升钢丝绳由最初的24 人减至16 人，节约更换钢丝绳的人力，降低劳动强度。

（3）减少了更换钢丝绳对转炉生产的影响。

（4）更换钢丝绳辅助工具的应用，起到省时、省力的效果，同时确保更换、检修工作的安全。

5 结束语

针对280 t 铸造起重机更换主起升钢丝绳时耗时耗力、操作困难、安全性不高等问题，通过对换绳装置及快速换绳的研究应用，利用最合理、最经济的方案，缩短检修时间，减轻工人劳动强度，同时更换后的钢丝绳不存在扭结、沾染砂粒的问题，消除了更换钢丝绳过程中的安全隐患，具有较好的推广价值。