(馬鋼特鋼公司，安徽馬鞍山24300）

1 概述

某鋼鐵公司高速車輪用鋼生產(chǎn)線技術(shù)改造工程新建1座120 t EAF電爐，2座雙工位120 t LF精煉爐，1座單工位120 t LF 精煉爐。年處理的鋼水量為110 萬(wàn)t，其中80%提供給圓坯連鑄，20%提供給模鑄及鑄件。EAF 輔助車輛包括渣罐車、兌鐵水溜槽車、料籃車等車輛，車輛動(dòng)力均來(lái)源于電機(jī)，動(dòng)力電纜和信號(hào)電纜通過(guò)電纜車輛側(cè)面一個(gè)簡(jiǎn)易的孔插入到車體內(nèi)部，連接到電機(jī)上，統(tǒng)稱為電纜車輛。在生產(chǎn)中，電纜車輛需要有序、高效地完成加料、出渣、兌鐵水、出鋼等各項(xiàng)工作，配合電爐完成生產(chǎn)任務(wù)。

2 存在問(wèn)題

在實(shí)際生產(chǎn)中電纜車電纜損毀的一部分原因：鋼包車、兌鐵水溜槽車中的鋼液、鐵水滴濺，廢鋼料籃車中的廢鋼掉落。電纜在靠近電纜車輛周圍3 m距離內(nèi)存在被損毀的危險(xiǎn)，此距離被定義為“不可靠距離”。電纜損毀的另一部分原因：電纜車的往復(fù)移動(dòng)相當(dāng)于對(duì)靠近地面車輛部位的電纜做“彎折”運(yùn)動(dòng)，造成的電纜根部的斷裂。

一些電纜車輛電纜不止一種，一般分為強(qiáng)電電纜（如：動(dòng)力電纜）和弱電電纜（如：稱重信號(hào)電纜），強(qiáng)電電纜和弱電電纜在一起會(huì)造成電信號(hào)干擾。

另外一些電纜車輛除了多件電纜，還包括多件氬氣軟管。由于電纜和氬氣軟管所在的卷筒位置不同，造成對(duì)電纜或者氬氣軟管的扭拉。

由于電纜車輛電纜接入裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，經(jīng)常出現(xiàn)電纜被意外損壞的情況，缺陷導(dǎo)致電纜消耗大，詳見(jiàn)表1。

3 原因分析

（1）對(duì)于料籃車電纜接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單（如圖1所示），單純槽口朝向正上方的，槽口上方對(duì)電纜無(wú)有效的防護(hù)；連接槽口的鋼結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，僅通過(guò)一件槽鋼焊接在車體側(cè)面，若有重型廢鋼掉落砸壞或者砸變形，不易恢復(fù)。

表1 電纜車輛電纜消耗費(fèi)用統(tǒng)計(jì)

圖1 料籃車電纜接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 渣罐車電纜接入系統(tǒng)圖

圖3 渣罐車電纜接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（2）對(duì)于渣罐車、鋼包車也存在（1）所述的電纜接入系統(tǒng)暴露在外面，上方無(wú)有效防護(hù)的問(wèn)題（以渣罐車為例），該系統(tǒng)（如圖3所示）由鋼板簡(jiǎn)單焊接而成，電纜槽口向上，容易被重型廢鋼掉落砸壞或者砸變形，且不易恢復(fù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單，缺少對(duì)不同電纜線進(jìn)行區(qū)分和減少電纜運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的疲勞損傷的設(shè)計(jì)。

4 改造具體要求

（1）防止電纜因外界損傷和疲勞而斷裂。

（2）保障不同類別的電纜（如強(qiáng)電、弱電電纜）和介質(zhì)軟管（如鋼包底吹氬氣）分開(kāi)。

（3）保障電纜車輛正常運(yùn)行不影響生產(chǎn)工作，節(jié)約地面車輛維修費(fèi)用。

5 改造方案

5.1 單電纜接入

對(duì)于渣罐車這類單電纜接入的地面車輛設(shè)計(jì)單電纜防折斷電纜接入系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 單電纜防折斷電纜接入三視圖

（1）對(duì)于外界損傷利用如下方案來(lái)解決：

首先根據(jù)電纜總質(zhì)量與電纜橫截面積以及預(yù)估電纜防折斷裝置本體質(zhì)量，選擇軸承；再根據(jù)軸承設(shè)計(jì)空心軸、電纜鋼管、圓筒及空心軸等相關(guān)部件。電纜經(jīng)過(guò)穿電纜鋼管、圓筒及空心軸內(nèi)部穿過(guò)，相當(dāng)于在在電纜接入地面車輛位置給電纜做一層“金屬防護(hù)”。

（2）對(duì)于疲勞斷裂用如下方案來(lái)解決：

在軸上加裝軸承，軸承上面加裝軸承座，軸承座上面焊接支撐板，支撐板上面焊接圓筒，這樣圓筒內(nèi)會(huì)保證有較大空間，多放入一定長(zhǎng)度的電纜；

圖4（b）中電纜壓緊固定螺栓旋入產(chǎn)生的力會(huì)擠壓固定板，固定板將電纜固定在穿電纜鋼管內(nèi)，在擺動(dòng)過(guò)程中，圓筒內(nèi)多余的電纜并不是沒(méi)有用處的，由于軸的內(nèi)孔大于電纜的直徑，這部分電纜可以在定修時(shí)作為測(cè)量用，即定時(shí)打開(kāi)防塵蓋測(cè)量?jī)?nèi)部電纜長(zhǎng)度來(lái)判斷螺栓是不是松動(dòng)，保證內(nèi)部電纜不至于被拉斷；

除了原電纜表面含有一層耐磨材料外，軸本體內(nèi)徑所有和電纜接觸的棱角處均作倒圓角處理，保證與電纜接觸的位置均為平滑表面，此機(jī)構(gòu)中的電纜的運(yùn)動(dòng)方式是電纜在軸內(nèi)部沿著軸內(nèi)經(jīng)滑動(dòng)，而不是像以前電纜在固定端因受頻繁往復(fù)彎折動(dòng)作對(duì)電纜造成疲勞損壞。

（3）為使電纜在“不可靠距離”內(nèi)受到有效保護(hù)，我們可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況通過(guò)調(diào)整所設(shè)計(jì)的軸和穿電纜鋼管的長(zhǎng)度來(lái)解決。

（4）現(xiàn)場(chǎng)使用的電纜大部分截面為圓形，但也存在截面為其他形狀的電纜，如扁電纜，鑒于固定電纜方面的考慮，即防止電纜在軸內(nèi)部沿著軸向竄動(dòng)，為適應(yīng)不同截面形狀電纜的需求，可以在軸內(nèi)部加裝電纜固定框架來(lái)解決。此處以扁電纜為例：在軸內(nèi)部安裝固定框架（如圖5，6 所示），框架周圍填充物為耐高溫材料。

圖5 扁電纜在軸內(nèi)安裝固定框架圖

圖6 固定框架三視圖

（5）對(duì)于穿電纜線管其內(nèi)部均設(shè)計(jì)成電纜形狀：如果電纜截面為圓形，則固定板按半圓設(shè)計(jì)，穿電纜線管按圓形設(shè)計(jì)；如果電纜為扁電纜，則固定板可用扁鋼代替，穿電纜線管用鋼板焊接成扁電纜形狀。

（6）考慮到有時(shí)機(jī)構(gòu)中靠近線管部分如果受到不可抗拒因素?fù)p壞無(wú)法修復(fù)時(shí)候，就需要將整件機(jī)構(gòu)割除更換，這樣會(huì)花費(fèi)較多時(shí)間和浪費(fèi)部分材料，所以將靠近外側(cè)電纜線管以法蘭形式連接（如圖7 所示），法蘭之間用密封件密封，這樣即使外部線管損壞，只要在法蘭處將外部線管部分更換即可，省去了再次向車體上焊接的環(huán)節(jié)，進(jìn)而節(jié)省了時(shí)間和部分材料。

圖7 與車體連接方式

（7）防折斷電纜接入系統(tǒng)自身重力及電纜的重力和拉力最終會(huì)作用在軸上，對(duì)軸產(chǎn)生的主要是扭矩和彎矩，故選擇強(qiáng)度較高的材料如40Cr；通過(guò)設(shè)計(jì)安裝油杯可以對(duì)軸承進(jìn)行加油，延長(zhǎng)軸承使用壽命。

（8）在軸與軸承座、端蓋之間加裝氈圈油封進(jìn)行密封，圓筒外面安裝防塵板防止濺出的高溫液體流進(jìn)圓筒內(nèi)燒壞電纜，同時(shí)在環(huán)境比較惡劣時(shí)起到防灰的作用。

5.2 多線電纜接入

對(duì)于廢鋼料籃車、鋼包車這類含有兩根以上的接入裝置比如動(dòng)力電纜、稱重電纜、氬氣軟管等，這樣對(duì)應(yīng)地面車輛的卷筒數(shù)量也在兩件以上，比如鋼包車包括氬氣卷筒、電纜卷筒。這種地面車輛設(shè)計(jì)安裝多電纜接入裝置（如圖8，9所示）。

圖8 多線電纜車輛電纜接入系統(tǒng)主視圖

圖9 多線電纜防折斷電纜接入系統(tǒng)左視圖

（1）多件電纜線管設(shè)計(jì)可以將電纜分開(kāi)而不至于都捆綁在一起，電纜線管數(shù)目可以根據(jù)電纜數(shù)量設(shè)計(jì)，總數(shù)目不少于兩件，當(dāng)然還可以更多;另外在空心軸內(nèi)部的弱電電纜做屏蔽處理。

（2）線管之間連接采用套筒連接方式，線管一套在線管二上，安裝帶有滾珠的圓形滑軌，或者設(shè)計(jì)安裝軸承，由線管定位環(huán)定位，中間加裝密封圈；這樣卷筒二與卷筒定位環(huán)組成圓軌道，實(shí)現(xiàn)線管一與線管二之間的相對(duì)滑動(dòng)。

（3）使用過(guò)程中（如圖10所示）可以保證電纜與對(duì)應(yīng)的卷筒，不同的電纜之間運(yùn)行相互獨(dú)立。

圖10 運(yùn)行使用效果圖

5.3 裝置裝配使用

首先將電纜從軸穿入，經(jīng)圓筒、穿電纜鋼管穿出，然后安裝防塵板、旋緊電纜壓緊固定螺栓，最后與電纜車體連接。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于地面電纜車通常在平面上沿著鋼軌做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在整個(gè)過(guò)程中電纜防折斷機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括軸承座、透蓋、支撐板、圓筒、穿電纜鋼管等，該部分均繞著軸做轉(zhuǎn)動(dòng)，其擺動(dòng)的角度小于180°。電纜在軸內(nèi)部沿著軸內(nèi)徑周向滑動(dòng)，避免了電纜在地面車輛運(yùn)行過(guò)程中往復(fù)“彎折”的工作狀態(tài)，進(jìn)而不會(huì)出現(xiàn)電纜根部斷裂的情況；系統(tǒng)整體更換時(shí)，只要更換法蘭處以外部分，節(jié)省了時(shí)間和部分材料。

6 改造效果

從生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際使用效果來(lái)看，使用此種系統(tǒng)后，故障率降低了98%，完全滿足生產(chǎn)要求。

改造后的一年時(shí)間，僅預(yù)防性更換了40 m 單價(jià)363 元∕m 的電纜，經(jīng)計(jì)算每年可為公司至少節(jié)約：

1197160-363×40＝1177240 元

120 t EAF 爐地面車輛電纜接入系統(tǒng)選擇電纜防折斷接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能較好解決生產(chǎn)過(guò)程中電纜因外界損傷和疲勞斷裂、維修費(fèi)用高等問(wèn)題，提高電纜車輛可靠性，對(duì)保證公司120 t EAF爐生產(chǎn)順行起到積極作用。