卜廣強(qiáng)（深圳市特種設(shè)備安全檢驗(yàn)研究院，廣東深圳市 518029）

鋼液澆包對(duì)鑄造起重機(jī)等熱輻射影響的紅外測(cè)試分析

卜廣強(qiáng)（深圳市特種設(shè)備安全檢驗(yàn)研究院，廣東深圳市 518029）

針對(duì)鑄造生產(chǎn)期間，高溫鋼液包和熔爐難以接近、接觸式測(cè)溫儀器無法測(cè)量的難點(diǎn)，研究運(yùn)用紅外熱像儀和紅外測(cè)溫儀測(cè)量鑄造起重機(jī)、電子稱、龍門吊具、車間吊車梁和立柱等受到強(qiáng)烈熱輻射部位表面溫度的方法；對(duì)受到高溫?zé)彷椛溆绊懙蔫T造起重機(jī)、電子稱、龍門吊具、車間吊車梁和立柱等采取遠(yuǎn)距離非接觸式的表面溫度測(cè)量；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的表面溫度數(shù)據(jù)，確定最高的表面溫度和較高溫度分布區(qū)域，分析是否存在接近或超過材料和設(shè)備允許工作臨界溫度的隱患，確定是否需要設(shè)隔熱防護(hù)裝置，并驗(yàn)證其隔熱效果；杜絕超過材料和設(shè)備允許工作溫度使用過早失效的現(xiàn)象、合理降低隔熱防護(hù)成本、有效降低熱輻射的不利影響。

鑄造起重機(jī)；紅外熱像儀；紅外測(cè)溫儀；鋼液澆包；熱輻射

1 鋼液澆包熱輻射概述

鋼液澆包是一種用于煉鋼廠、鑄造廠在平爐、電爐或轉(zhuǎn)爐前承接鋼液、進(jìn)行澆注作業(yè)的設(shè)備，鑄造起重機(jī)是用于吊運(yùn)鋼液澆包、完成鋼液勾兌和澆注等作業(yè)的專用起重設(shè)備。在鑄造生產(chǎn)過程中，參與吊運(yùn)鋼液澆包的龍門吊具、電子秤和鑄造起重機(jī)等都不同程度地受到熔爐或鋼液澆包中1600℃左右鋼液的熱輻射，見圖1、圖2。長期強(qiáng)烈的熱輻射可能會(huì)導(dǎo)致鑄造起重機(jī)及其吊具產(chǎn)生不易覺察的缺陷，以致金屬材料失效、災(zāi)難性事故發(fā)生。

熱輻射即紅外輻射，是物體因其表面溫度而以電磁波的形式向外輻射能量的現(xiàn)象，是熱量傳遞的三種方式之一，無需任何傳播介質(zhì)。只要物體的溫度在絕對(duì)零度以上就會(huì)向外輻射熱量，即使溫度極低的物體如冰塊，也會(huì)向外輻射紅外線；溫度越高，向外輻射的紅外線則越多。熱輻射的光譜是連續(xù)譜，波長覆蓋范圍理論上可從0直至∞，熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線（熱能或紅外線能量因其波長過長，無法被人眼感知，屬于不可見光）傳播。溫度較低時(shí)，主要以不可見的紅外光進(jìn)行輻射；當(dāng)溫度為300℃時(shí)熱輻射中最強(qiáng)的波長在紅外區(qū)；當(dāng)物體的溫度在500℃以上至800℃時(shí)，熱輻射中最強(qiáng)的波長成分在可見光區(qū)。

如何測(cè)試鋼液澆包和熔爐對(duì)鑄造車間和周圍設(shè)備熱輻射影響？鑄造起重機(jī)及其吊具有哪些部位受到了熱輻射？受到熱輻射的程度如何？如何對(duì)設(shè)備受到的熱輻射進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)？如何減低熱輻射的不利影響？作者運(yùn)用紅外熱像儀和紅外測(cè)溫儀對(duì)鑄造起重機(jī)及其吊具受到鋼液澆包熱輻射的情況進(jìn)行了測(cè)試分析，獲得一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，供同行參考。

2 鑄造起重機(jī)及其吊具的紅外測(cè)試分析

2.1 龍門吊具

龍門吊具用于吊運(yùn)鋼（鐵）液澆包，由板鉤、起重橫梁、隔熱裝置、吊環(huán)和銷軸等組成。

由于被吊鋼液澆包內(nèi)的鋼液溫度達(dá)到1600℃左右，最接近鋼液的龍門吊具起重橫梁和板鉤等受到強(qiáng)烈熱輻射，需要采用紅外熱像儀或紅外測(cè)溫儀等儀器遠(yuǎn)距離測(cè)量龍門吊具在工作期間的表面最高溫度，見圖3。

JB/T7688.5—2011《冶金起重機(jī)技術(shù)條件 第5部分：鑄造起重機(jī)》3.3.1.1.1規(guī)定：起重橫梁下翼緣板下部應(yīng)設(shè)有防輻射熱裝置。經(jīng)實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)：大多數(shù)龍門吊具起重橫梁和板鉤的局部表面最高溫度接近或超過150℃，有的甚至達(dá)到其制造材料易發(fā)生“藍(lán)脆現(xiàn)象”的溫度范圍（250℃左右）。建議：除了對(duì)龍門吊具起重橫梁下翼緣應(yīng)設(shè)有防輻射熱裝置外，還必須對(duì)板鉤局部設(shè)置防輻射熱裝置，以降低其表面溫度、避開易發(fā)生“藍(lán)脆現(xiàn)象”的溫度范圍，見圖4。

2.2 電子秤

鑄造起重機(jī)所用耐高溫電子秤是一種懸掛式電子秤，主要由熱態(tài)吊秤專用傳感器（保證在高溫環(huán)境下能獲得較好的準(zhǔn)確性）、高溫隔熱板（有效阻擋熱源輻射，秤體的腔體內(nèi)添加隔熱防護(hù)層，進(jìn)一步阻擋熱源的滲透）、電池（儀表采用鎳氫可充電電池、秤體采用鉛蓄電池）、轉(zhuǎn)換電源及液晶顯示器等組成，全鋼結(jié)構(gòu)外殼，耐碰撞、抗電磁干擾，分為直視耐高溫電子吊秤（見圖5）、無線耐高溫電子吊秤（見圖6）等。

電子秤接近鋼液的程度僅次于龍門吊具，同樣受到強(qiáng)烈熱輻射，需要采用紅外熱像儀或紅外測(cè)溫儀等儀器遠(yuǎn)距離測(cè)量電子秤在工作期間的表面最高溫度，見圖7。

JB/T7688.1—2008《冶金起重機(jī)技術(shù)條件 第1部分：通用要求》3.8.3.8規(guī)定：在熱輻射強(qiáng)烈的地方，對(duì)電氣設(shè)備應(yīng)采取防護(hù)措施。經(jīng)實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)：部分電子秤在工作期間的表面溫度接近或超過允許的工作溫度范圍，需要采取保持距離、隔熱防護(hù)等措施（見圖8、圖9）；凡工作在高溫環(huán)境下的電子秤，必須保證秤體吊鉤底面與被吊熱輻射源間距大于1.6m，確保電子秤能在允許的溫度范圍內(nèi)（如-15℃～+80℃）工作；如被吊熱輻射源溫度1400℃時(shí)，其最小距離1.8m；如被吊熱輻射源溫度1600℃時(shí)，其最小距離2.0m；一般耐高溫電子秤所吊熱輻射源溫度最高不得超過1800℃。

2.3 鑄造車間吊車梁和立柱

部分鑄造車間由于設(shè)計(jì)和布置等原因，熔爐與吊車梁、立柱等房屋結(jié)構(gòu)的距離過近，其附近的立柱和上方的吊車梁等在工作期間不同程度地受到高溫?zé)彷椛?，?duì)安全生產(chǎn)也會(huì)產(chǎn)生較大影響；需要采用紅外熱像儀或紅外測(cè)溫儀等儀器遠(yuǎn)距離測(cè)量熔爐附近立柱和上方吊車梁等房屋結(jié)構(gòu)在工作期間的表面最高溫度，見圖10。

GB50017—2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.9.5規(guī)定：受高溫作用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)不同情況采取下列防護(hù)措施：當(dāng)結(jié)構(gòu)可能受到熾熱熔化金屬的侵害時(shí)，應(yīng)采用磚或耐熱材料做成的隔熱層加以保護(hù)；當(dāng)結(jié)構(gòu)的表面長期受輻射熱達(dá)150℃以上或在短時(shí)間內(nèi)可能受到火焰作用時(shí)，應(yīng)采取有效的防護(hù)措施（如加隔熱層或水套等）。JBJ8—97《機(jī)械工廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的廠房，當(dāng)起重機(jī)吊車梁等相關(guān)構(gòu)件在工作期間表面溫度經(jīng)常高于60℃時(shí)，必須采取隔熱防護(hù)措施。經(jīng)實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)：部分鑄造車間熔爐上方吊車梁和附近立柱在工作期間表面溫度接近允許的工作溫度上限，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)熔爐上方吊車梁和附近立柱采取必要的隔熱防護(hù)措施。

2.4 鑄造起重機(jī)

鑄造起重機(jī)在吊運(yùn)液態(tài)金屬完成轉(zhuǎn)運(yùn)、澆注及兌鐵液等作業(yè)過程中，不可避免地要受到熔爐和液態(tài)金屬的強(qiáng)烈熱輻射。需要采用紅外熱像儀或紅外測(cè)溫儀等儀器遠(yuǎn)距離測(cè)量鑄造起重機(jī)在工作期間的表面最高溫度，見圖11。

GB3811—2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》5.9.1.8規(guī)定：主要承載結(jié)構(gòu)的表面如果長期受到熱輻射作用，且表面溫度達(dá)150℃以上時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮有效的隔熱防護(hù)措施。經(jīng)實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)：大部分鑄造起重機(jī)在工作期間主梁下翼緣和小車架下翼緣等部位表面溫度明顯高于環(huán)境溫度，但低于允許的工作溫度上限，也可以根據(jù)實(shí)際情況決定是否采取隔熱防護(hù)措施。

3 結(jié)論

由于鑄造起重機(jī)吊運(yùn)溫度達(dá)到1600℃左右的高溫液態(tài)金屬，如果使用普通測(cè)溫儀器近距離接觸測(cè)量一方面危險(xiǎn)性較大，另一方面也容易超出儀器本身允許的工作溫度范圍，必須選用能遠(yuǎn)距離非接觸測(cè)量溫度的儀器。本次選用紅外熱像儀和紅外測(cè)溫儀或高溫?zé)犭娕旱葍x器完成受熱輻射表面溫度的測(cè)量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得到的表面最高溫度，確定有沒有必要設(shè)置隔熱裝置；根據(jù)較高表面溫度的分布區(qū)域，確定在哪些部位設(shè)置隔熱防護(hù)裝置；根據(jù)被隔熱防護(hù)部位表面的實(shí)際溫度，確定所設(shè)置的隔熱防護(hù)裝置效果如何。

由于工作需要，龍門吊具與鋼液澆包直接連接、距離最近，受到最強(qiáng)烈高溫?zé)彷椛洌?jīng)實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)龍門吊具起重橫梁和板鉤的局部表面最高溫度接近或超過150℃，有的甚至達(dá)到材料易發(fā)生“藍(lán)脆現(xiàn)象”的危險(xiǎn)溫度范圍（如250℃左右），因此建議除了對(duì)龍門吊具起重橫梁下翼緣設(shè)有防輻射熱裝置外，還需要對(duì)板鉤局部設(shè)置防輻射熱裝置，以降低其表面溫度達(dá)到合理溫度范圍。一般情況下，電子秤下端與龍門吊具連接，上端與鑄造起重機(jī)吊鉤連接，距離稍遠(yuǎn)，也受到強(qiáng)烈熱輻射，經(jīng)實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)，有部分電子秤表面溫度接近或超過允許的工作溫度范圍，需要采取隔熱防護(hù)措施，并保證秤體吊鉤底面與被吊熱輻射源間距，以保證電子秤的工作環(huán)境溫度。車間房屋結(jié)構(gòu)的吊車梁和立柱與熔爐之間的距離一般較遠(yuǎn)，熔爐附近的吊車梁和立柱也受到強(qiáng)烈熱輻射，經(jīng)實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)，熔爐上方的吊車梁和附近的立柱表面溫度明顯高于車間環(huán)境溫度、有的接近允許的工作溫度上限，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)熔爐上方吊車梁和附近立柱采取必要的隔熱防護(hù)措施。

[1]國家質(zhì)檢總局質(zhì)檢辦特[2007]375號(hào) 關(guān)于冶金起重機(jī)械整治工作有關(guān)意見的通知.

[2]TSG Q0002—2008 起重機(jī)械安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程—橋式起重機(jī)[S].

[3]TSG Q7016—2008 起重機(jī)械安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則[S].

[4]TSG Q7015—2008 起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則[S].

[5]GB6067—1985 起重機(jī)械安全規(guī)程[S].

[6]GB/T3811—2008 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7]JB/T7688.1—2008 冶金起重機(jī)技術(shù)條件 第1部分：通用要求[S].

[8]JB/T9008.1—2004 鋼絲繩電動(dòng)葫蘆 第1部分：型式與基本參數(shù)、技術(shù)條件[S].

[9]AQ2001—2004 煉鋼安全規(guī)程[S].

[10]AQ2002—2004煉鐵安全規(guī)程[S].

[11]GB50256—1996 電氣裝置安裝工程 起重機(jī)電氣裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[12]GB50278—1998 起重設(shè)備安裝工程 施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[13]GB50017—2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[14]JBJ 8—1997 機(jī)械工廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[15]GB/T21457—2008 起重機(jī)和相關(guān)設(shè)備 試驗(yàn)中參數(shù)的測(cè)量精度要求[S].

[16]王福綿，等.起重機(jī)械技術(shù)檢驗(yàn)[M].北京：學(xué)苑出版社，2000年12月.

[17]卜廣強(qiáng)等.特種起重機(jī)的選用和檢驗(yàn)[J].設(shè)備管理與維修，2007（6）.

[18]卜廣強(qiáng)等.鑄造起重機(jī)的安全檢驗(yàn)[J].中國特種設(shè)備安全，2009（12）.

[19]卜廣強(qiáng)等.QDY型橋式起重機(jī)安全檢驗(yàn)和防護(hù)的研究[J].起重運(yùn)輸機(jī)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

卜廣強(qiáng)（1970-），男，高級(jí)工程師，主要從事起重機(jī)械的安全檢驗(yàn)和研究工作