爐外法冶煉煙帽的一種吊裝方法

劉軍正

(錦州新華龍鉬業股份有限公司, 遼寧 錦州 121000)

0 引 言

爐外法冶煉時冶煉爐移動，收塵罩不動，這兩者之間必須預留一定量的縫隙，為減少漏風，在縫隙處設置煙帽。爐外法冶煉一般有多個冶煉爐殼，爐殼沿著固定的軌道運行，煙帽只有一個，冶煉前把煙帽放在第一個爐殼上，第二個爐殼在冶煉間門口等待，當第一爐冶煉完畢從冶煉間移出后，用吊車把煙帽從第一個爐殼上吊下來，通過吊車吊運，把煙帽挪到第二個爐殼上，第二個爐殼進入冶煉間，等冶煉完畢第二個爐殼移出冶煉間后，用吊車把煙帽吊走，放到在冶煉間門口等待的第三個爐殼上，如此反復。從上一個爐殼頂端把煙帽吊走，到放到下一個爐殼上，要經歷把天車開到爐殼上方，工人通過爐殼側面的梯子爬到爐殼上，掛4個吊鉤，起吊，天車繞過冶煉間，挪到下一個爐殼上方，工人通過爐殼側面梯子爬到爐殼上，依次摘下4個吊鉤。整個過程用時大約10 min，用時較長。

1 改進思路及要求

不用天車吊裝煙罩，煙罩在冶煉間內只做上下移動，為保證平穩運行要求上升及下落速度小于0.4 m/min。某廠已知煙帽及槽鋼架自重3.8 t，要求所用機構或設備故障率低，耐300 ℃以上高溫，耐粉塵。

初選方案3個：(1)液壓升降。(2)氣動升降。(3)用卷揚做動力升降。方案(1)可以滿足煙帽重量要求，也可以滿足升降速度要求，因液壓系統最高工作溫度最好不要超過+65 ℃，油管、液壓缸等無法滿足現場高溫要求。方案(2)空氣的壓縮性大，氣動系統的穩定性差，效率低；輸出功率小[5]；如滿足重量要求，氣缸做得非常大，速度不可精確控制，氣管、氣缸等現場無法滿足現場高溫及粉塵要求;方案(3)通過減速機減速可以滿足速度要求，通過計算電機功率及轉速可滿足起重量要求，通過在高溫區用鏈條，其他區域用鋼絲繩可滿足高溫及粉塵要求。通過比較選擇方案(3)。

2 鋼絲繩及鏈條布置

現場條件如圖1，冶煉煙帽中心線上部為冶煉間，不能通過中心點上部吊裝，只能四角吊裝。四角吊裝后在煙帽中心點上方不能匯集。利用鋼絲繩在滑輪處折彎的原理可解決此問題。

圖1 冶煉間示意圖1-收塵罩 ；2-架子 ；3-煙帽

2.1 總體思路

4根鏈條各吊裝外框的一個角，鏈條長度一致，連接到動滑輪上，鋼絲繩一頭固定，一頭穿過動滑輪，通過一個定滑輪改變方向，再通過第二個定滑輪改變方向，把兩側的鋼絲繩匯集在一起，鋼絲繩通過地面換向輥與地面卷揚機連接。

2.2 繞鏈及繞繩方法(圖2)

(1)拿2根φ14 mm鏈條，分別一頭固定在煙帽槽鋼架上，一頭固定在動滑輪的固定端上，對面兩根鐵鏈照此方案固定。

(2)拿1根φ12.5 mm鋼絲繩，一頭固定在頂端固定架上，另一頭先繞過動滑輪，再繞過定滑輪1，定滑輪2，繩頭垂下。

(3)對面同長度鋼絲繩按圖2纏繞，繩頭垂下。

(4)拿1根φ18.5 mm鋼絲繩，一頭與步驟2、步驟3垂下的2根鋼絲繩固定，另一頭先繞過換向輥，再纏繞固定在卷揚機上。

現場效果如圖3。

圖2 繞鏈及繞繩方法

圖3 現場效果圖

3 傳動系統選擇及計算

3.1 卷揚選擇

為降低成本，選用標準卷揚機。由于煙帽及吊裝架的總重量小于4 t，即卷揚拉力最小為4 t，由于現場繞繩時采用1對動滑輪，卷揚拉力減少一半，選用JM2卷揚機。JM2卷揚機自帶減速機速比為1∶54.9，卷筒直徑φ219 mm。

標準JM2卷揚機提升速度為16 m/min，速度太快。把標準卷揚機電機卸掉更換為擺線針輪減速機。選用減速機的速比27 r/min,功率2.2 kW，型號BWD3-27-2.2。

已知電機轉速1 430 r/min，卷筒實際轉速1 430/27/54.9=0.965 r/min，卷揚提升速度為：0.965×3.14×0.219=0.664 m/min。

由于冶煉煙罩上設置動滑輪，實際煙帽起升速度0.664 /2=0.332 m/min。

0.332 m/min<0.4 m/min

速度滿足要求。

3.2 吊裝鏈條選擇

現場如圖4。

圖4 側面受力圖

鏈條夾角78.9度。

選擇φ14 mm鏈條,查表可知試驗負荷150 000 N，安全系數K=150 000/12 305.7=12.2。

可以滿足需要。

鏈條重量忽略不計。

F3=G/2=38 000/2=19 000 N

F5=F4=F3/2=9 500 N

3.3 分鋼絲繩選擇

現場如圖5。

圖5 正面受力圖

可知每根鋼絲繩拉力F6=F7=F5=9 500 N

選6×19φ12.5 mm查表可知鋼絲繩破斷拉力總和大于80 100 N。

安全系數K=80 100/9 500=8.43

可以滿足需要。

3.4 卷揚鋼絲繩選擇

F6、F7鋼絲繩夾角3.9度。

F8=2×F6×cos 3.9/2=2×9 500 cos 3.9/2=18 989 N

選擇6×19φ18.5 mm查表可知鋼絲繩破斷拉力總和大于180 000 N。

安全系數K=180 000/18 989=9.48

可以滿足需要。

3.5 卷揚機校核

卷揚實際拉力

m=Fh

式中：m—力矩，Nm； Np—功率，kW；n—轉速，r/min； F—力 ， N；h—力臂， m。

(1)改造后卷揚機最大拉力196 937 N，卷筒上鋼絲繩實際拉力F8=18 989 N。

196 937 N>18 989 N

可見把標準卷揚機電機更換為擺線針輪減速機后拉力可滿足需要。

(2)卷筒上鋼絲繩實際拉力F8=18 989 N,卷揚機原始額定拉力20 000 N。

20 000 N>18 989 N

卷揚機額定拉力大于實際鋼絲繩拉力，2 t標準卷揚機結構及制動滿足需要。

3.6 限 位

為保證安全，在架子下側焊接托角，防止抱閘失靈或出現其他意外時，煙罩脫落砸到人或設備。托角如圖6。

圖6 限位安裝示意圖

4 結束語

某廠每天冶煉20爐，原來挪煙罩時間20爐×10 min=200 min。采用此方案后每次升降僅需要2 min，20爐×2 min=40 min，200-40=160 min，每天節約時間2.6 h，勞動效率大幅提高。

此方案通過鋼絲繩可在任意平面內卷繞的原理，通過動滑輪與定滑輪組合，通過對標準卷揚機的改造，達到煙帽的提升效果，降低挪煙罩時間，大幅提高勞動效率。

參考文獻

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[2] 機械設計手冊聯合編寫組.機械設計手冊[M]. 北京：化學工業出版社, 1987:1375.

[3] 范欽珊.工程力學[M].北京：中央廣播電視大學出版社,1991:22.

[4] 辛一行.現代機械設備設計手冊[M]北京：機械工業出版社,1996：3.

[5] 袁子榮.液氣壓傳動與控制[M].重慶：重慶大學出版社,2002:4.