李紅熙, 司新軍, 丁佩
(寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司檢修中心行車運行部,烏魯木齊830022)
自2012年上半年開始,八鋼公司第二煉鋼廠精煉跨承擔(dān)鋼水吊運作業(yè)的220t行車主起升機構(gòu)使用的6T31WS+IWR-28-1770-325m鋼絲繩頻繁發(fā)生散股現(xiàn)象,鋼絲繩散股及繩芯外露都屬于鋼絲繩報廢的一種形式,繼續(xù)使用將會造成極大的安全隱患,危及冶金鑄造起重機的安全運行;由于發(fā)生鋼絲繩散股的時間具有不確定性,給煉鋼的正常生產(chǎn)檢修造成較大的影響;該規(guī)格直徑的鋼絲繩成本價格相對較高,單根長度達到325m,由于散股原因造成的鋼絲繩非正常周期更換,單根鋼絲繩費用約為1.3萬元,鋼絲繩的非正常使用周期更換導(dǎo)致了行車設(shè)備的維護成本增加。
根據(jù)現(xiàn)場使用的鋼絲繩散股情況分析:220t冶金鑄造起重機主起升鋼絲繩散股情況發(fā)生后,行車運行部專業(yè)技術(shù)人員協(xié)同鋼絲繩制造生產(chǎn)廠家技術(shù)人員進行現(xiàn)場分析散股的原因,對照現(xiàn)場實物及照片、行車原設(shè)計圖紙分別查找分析鋼絲繩散股原因:
(1)現(xiàn)場使用情況:鋼絲繩在換繩時由于現(xiàn)場條件限制,檢修中心行車運行部對現(xiàn)場更換作業(yè)過程做了大量改進措施,如放繩及盤繩作業(yè)減少鋼絲繩扭轉(zhuǎn)應(yīng)力,減少外界附加應(yīng)力等措施,但是還不能滿足鋼絲繩制造廠家提出的安裝條件,現(xiàn)場需要繼續(xù)改進;
(2)卷筒和滑輪之間存在偏角是由于卷筒上鋼絲繩排列縱向位移所致,受設(shè)備原設(shè)計限制不能更改;
(3)滑輪的輪槽存在磨損?,F(xiàn)場測量得出輪槽直徑在28~29mm 之間,不能滿足輪槽直徑 28×(1.05~1.1)=29.4~30.8mm之間。
圖1 220t行車主起升機構(gòu)鋼絲繩纏繞示意圖
(4)根據(jù)鋼絲繩破壞圖片分析,鋼絲繩破壞形式屬于典型的非正常結(jié)構(gòu)破壞,是應(yīng)力累計迫使鋼絲繩自身產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的結(jié)果,鋼絲繩在工作過程中主要承受軸向拉力,但是在工作過程中有切向應(yīng)力產(chǎn)生并迫使鋼絲繩產(chǎn)生自身旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生的切向應(yīng)力是不正常的,產(chǎn)生切向應(yīng)力的誘因主要有以下四個方面:(a)鋼絲繩在安裝過程中引入外力。現(xiàn)場中鋼絲繩在定尺放繩和盤繩作業(yè)中,扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力得不到有效的釋放;(b)起升和下降過程中鋼絲繩縱向排列產(chǎn)生偏角的存在會迫使鋼絲繩產(chǎn)生適當(dāng)?shù)呐まD(zhuǎn),隨著運轉(zhuǎn)時間增加便產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力;(c)繩槽直徑過小,當(dāng)鋼絲繩卡在比較窄的輪槽當(dāng)中時,鋼絲繩會通過轉(zhuǎn)動越過這個障礙,從而迫使鋼絲繩產(chǎn)生圍繞自身軸向的旋轉(zhuǎn)。隨著運轉(zhuǎn)時間增加應(yīng)力會逐漸累積。(d)由以上幾個綜合因素的共同作用,加劇鋼絲繩應(yīng)力的產(chǎn)生。當(dāng)應(yīng)力累積到一定量時引起鋼絲繩出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞問題(如繩芯外露和股起浪)。
根據(jù)以上幾點原因分析,我們積極組織了現(xiàn)場滑輪片的檢查及數(shù)據(jù)測量工作,根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),滑輪片繩槽深度的過度磨損,在原設(shè)計弧度和磨損后弧度之間不是平滑過渡,而是產(chǎn)生了一定的尖銳的棱角,如圖2所示。
圖2 滑輪槽型磨損前后對比
由于鋼絲繩起升和下降過程中偏角存在的原因,鋼絲繩在繞入和繞出的過程中,鋼絲繩與磨損后產(chǎn)生的兩側(cè)棱角發(fā)生接觸,該棱角阻止鋼絲繩的自由轉(zhuǎn)動,從而迫使鋼絲繩產(chǎn)生圍繞自身軸向的旋轉(zhuǎn)隨著運轉(zhuǎn)時間增加應(yīng)力會逐漸累積,最終導(dǎo)致散股及繩芯外露的現(xiàn)象發(fā)生。
根據(jù)以上分析,行車運行部組織點檢員對發(fā)生散股現(xiàn)象頻繁的220t 2#、3#冶金鑄造起重機的滑輪槽的磨損情況測量檢查,發(fā)現(xiàn)以上2臺起重機的定滑輪和動滑輪均存在不同程度的磨損,并且存在明顯的過渡棱角。
鋼絲繩纏繞系統(tǒng)之中的偏角是必然會存在的,為解決此類問題,需要在以后的工作中規(guī)范以下兩個問題。
(1)規(guī)范鋼絲繩的安裝過程,天車起重機用鋼絲繩整套(四條)更換操作要點已經(jīng)提供給設(shè)備維護方,以后更換作業(yè)需規(guī)范執(zhí)行。正確的放繩方法如圖3。主盤和分盤上的鋼絲繩纏繞方向、滾動方向應(yīng)一致。
圖3 正確的放繩方法
圖4 錯誤的放繩方法
錯誤的放繩方法如圖4。
(2)注意檢查滑輪槽的大小,一般要求輪槽直徑在鋼絲繩公稱直徑的1.05~1.10倍之間,最佳的輪槽直徑上鋼絲繩公稱直徑的1.06~1.08倍。一定要使輪槽直徑在要求范圍內(nèi),不要存在輪槽半徑過大或過小的情況。
如圖5所示,分別標(biāo)示了窄繩槽、寬繩槽與鋼絲繩的正確和錯誤搭配,輪槽過大或輪槽過小,在使用中均會加劇鋼絲繩疲勞斷絲。
圖5
繩槽的正確尺寸對于鋼絲繩的使用壽命至關(guān)重要。繩槽必須大于鋼絲繩的公稱直徑,底部必須光滑、呈圓形、無凹凸,并且兩邊要有完整均勻側(cè)邊。
(3)對磨損后的滑輪片按計劃更換,減小滑輪槽磨損后產(chǎn)生的棱角對鋼絲繩正常使用的影響。
在安裝鋼絲繩之前,最好是將驅(qū)動系統(tǒng)的各個部件都檢查一遍,特別是要注意滑輪和卷筒的狀況,它們的各項參數(shù)都必須控制在可接受的限度之內(nèi)。
將起重機的吊具平穩(wěn)落地,并墊平吊具,保證吊具不得歪斜和傾倒。將4條定尺好的鋼絲繩吊放于吊具四周對應(yīng)的繩位置,分別架于防線架上(放線架擺放應(yīng)穩(wěn)固,保證鋼絲繩在上繩過程中不傾倒),鋼絲繩在上繩拉出卷取輪時,不得發(fā)生鋼絲繩歪拉、斜拉和拉倒卷取輪。并保證鋼絲繩在卷筒上的彎曲方向與包裝輪上一致。
使右捻的鋼絲繩安裝在具有左螺紋繩槽的圈筒上,反之將鋼絲繩換向即左向槽安裝右交互捻鋼絲繩,右向槽安裝左交互捻鋼絲繩。
將起重機平衡臂上的舊鋼絲繩固定端解下,并從第一個動滑輪中抽出,將端部彎曲鋼絲繩切除并用氣焊將鋼絲繩端部鋼絲熔化,使之焊合在一起,定尺鋼絲繩的尾部也采用氣焊將所有鋼絲繩焊合在一起,然后用規(guī)格較小的1~4m、柔軟的鋼絲繩將新、舊鋼絲繩連接在一起,并保證新舊鋼絲繩連接牢固。
4條鋼絲繩采用同樣的方法將新舊鋼絲繩連接在一起,再一次確認新舊鋼絲繩連接牢固且處于正確位置后,緩慢開啟卷揚機,卷筒旋轉(zhuǎn)將鋼絲繩牽引上卷筒,在卷取的整改過程中,速度要慢,4條鋼絲繩必須有專人監(jiān)護,卷筒上4條舊的鋼絲繩纏繞也要有專人監(jiān)護,防止鋼絲繩跑槽或被卷筒附件的減速箱卡擠,發(fā)現(xiàn)異常立即停車處理。
當(dāng)新鋼絲繩繞過所有滑輪,達到卷筒時,將新鋼絲繩端部固定于卷筒平臺上,保證在解開連接后新繩不會掉下來,當(dāng)4條新鋼絲繩都牢固固定后,解開新舊鋼絲繩的連接。將舊鋼絲繩從卷筒上緩慢放出,至完全放完。
將固定于卷筒平臺上新鋼絲繩的頭部牢牢固定在卷筒上,解開新鋼絲繩在卷筒平臺上的固定,理順鋼絲繩。確認4條新鋼絲繩頭部全部牢固固定后,緩慢開啟卷揚,將鋼絲繩有序緊密纏于卷筒上,同時給放出繩的卷取輪一個張緊力。在整個卷取過程中速度要慢,動作要平穩(wěn),在放繩、卷繞及鋼絲繩經(jīng)過的每一個地方都要注意監(jiān)護,有異常情況的鋼絲繩長度(不能太長)時停止卷繞。將剩余的鋼絲繩從中間卷取輪上拖出拉直(不能堆成小圈狀,且拉出鋼絲繩時中間輪轉(zhuǎn)動),然后將鋼絲繩尾部穿過動滑輪,用強度足夠的麻繩將鋼絲繩尾部緊固牢固(防止滑落,造成鋼絲繩尾部穿過動滑輪從高空落地的永久變形事故)后提上起重機平臺(保證鋼絲繩能安全拉上去)固定于平衡臂上,再次檢查鋼絲繩是否處于滑輪槽及正確的位置上,確認無誤后開啟卷揚機緩慢收緊鋼絲繩,再次檢查鋼絲繩情況及固定端情況,無誤后緩慢將吊具調(diào)離地面。檢查吊具是否歪斜,平衡臂的水平情況及鋼絲繩情況,確認無誤后鋼絲繩財算初步安裝完畢。
鋼絲繩安裝完畢后,空車(只提吊具)緩慢反復(fù)提升3~5次并注意觀察,然后停車檢查鋼絲繩情況、卷繞情況、繩端固定情況、平衡臂水平情況等,無誤后再次緊固各個固定螺栓。
空車試車完畢后進行帶負荷試車,負荷應(yīng)逐步加大,可分為 20t、50t、100t、150t分步試車,每種負荷緩慢反復(fù)提升3~5次,使鋼絲繩逐步適應(yīng)工作負荷。試車過程中注意觀察,每種負荷試車完畢后應(yīng)再次緊固各個固定螺栓,至此鋼絲繩才為正常安裝完畢。
在整個安裝試運行過程中應(yīng)設(shè)專人對安裝單位,吊車司機統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮。始終在場統(tǒng)一協(xié)調(diào)負責(zé)或指定專人負責(zé)。
2012年按照冶金鑄造起重機的安裝操作要點和原因分析制定的要因,計劃性對第二煉鋼廠精煉跨220t 2#、3#冶金鑄造起重機的磨損滑輪片進行了更換,自2012年6月完成更換工作并按鋼絲繩更換要點操作更換鋼絲繩使用至今,以上2臺冶金鑄造起重機再未發(fā)生鋼絲繩因散股造成的非正常更換,保證了煉鋼廠的正常生產(chǎn)作業(yè),避免了因非正常原因更換鋼絲繩造成的維護成本費用的增加。
[1] 羅又新.起重運輸機械[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1993.