氧槍升降小車機械防墜機構概述

查勇

摘 要：氧槍系統是轉爐煉鋼的重要設備，承載氧槍的升降小車在固定軌道內上下運動，其安全性能必須絕對可靠，不允許發生墜落事故，因此除了機構外部設計有被動防墜裝置外，其自身也設置有主動機械防墜機構，而且必須動作迅速、靈敏、可靠、維護方便。

關鍵詞：氧槍系統;升降小車;防墜裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.004

1 前言

氧槍系統是轉爐煉鋼的重要設備，系統中關鍵設備氧槍升降小車通過牽引鋼絲繩在固定軌道內升降往復運動，進行吹煉工作。而氧槍升降小車升降過程中，各種危險因素導致牽引鋼絲繩斷裂而造成墜槍事故，可能造成不可挽回的巨大損失。為了防止發生墜槍事故，氧槍系統設置多重安全保護，如在牽引鋼絲繩上設置重力傳感器隨時檢測鋼絲繩拉力，一旦超出設定值立即報警并做出相應動作處理;比如在固定導軌底部設置緩沖裝置或固定軌道上設定快速止擋機構，這些都是被動防墜安全措施。升降小車除了這些被動安全保護措施外，必須有自身的主動安全保護措施，那就是升降小車機械防墜機構，該機構安裝在升降小車上，和升降小車融為一體，當牽引鋼絲繩斷裂的一剎那，觸發小車防墜機構，達到快速防墜目的。

2 設備組成

該防墜機構目前在國內煉鋼車間被普遍采用，其特點是制動桿末端為扇形齒結構，利用扇形齒摩擦軌道面產生巨大的阻力從而達到快速防墜目的。如圖1、圖2所示，該防墜機構主要設備由滑輪組（件1）、牽引桿（件2）、壓縮彈簧（件3）、杠桿（件4）、杠桿支座（件5）、導向螺栓（件6）、彈簧座（件7）、制動塊（件8）軌道面（件9）、制動桿（件10）、緩沖調節桿（件11）、制動桿支座（件12）和升降小車（件13）組成。特別說明的是，制動塊和制動桿安裝時一一對應，且中心對齊安裝，制動塊也是安裝在升降小車上，隱藏在固定軌道內部，摩擦面緊貼軌道內壁，但保持一定間隙。

防墜機構首先利用動滑輪原理，兩股牽引鋼絲繩繞過升降卷揚然后穿過滑輪組吊起整個機構，滑輪組通過牽引桿和彈簧座，將整個升降小車及氧槍等附件重量全部作用在升降小車車架上，同時彈簧座將彈簧壓縮，彈簧座頂部緊貼車架受力，彈簧座在兩個導向螺栓的束縛下，自由狀態下可上下移動，但此時被拉至最高點。而與彈簧座兩邊連接的杠桿以杠桿支座為支點，近端抬起，遠端降低，同時降低遠端連接的緩沖調節桿，帶動降下制動桿，使制動桿繞著支座逆時針轉動，制動桿末端扇形齒遠離軌道面，保持一定間隙，此時整個升降小車在正常工作時由于車身和氧槍自重遠遠大于壓縮彈簧的反作用力，使整個防墜機構保持這種有間隙狀態。然而一旦發生牽引鋼絲繩斷裂，防墜機構的自身平衡被打破，在壓縮彈簧的反作用力下，瞬間將彈簧座向下推動，同時帶動杠桿連接端向下，杠桿另一端被提起，通過緩沖調節桿提起制動桿，制動桿繞支座順時針轉動，隨之末端扇形齒抬起接觸軌道面，發生摩擦，隨著接觸面變大，受力也逐漸變大，摩擦力也越來越大，在軌道內部的制動塊協同作用下，扇形齒和制動塊緊緊將軌道板抱住（如圖3所示狀態），升降小車隨之停止下降，達到防墜目的。

上述防墜機構有其特有的優勢因此使用普遍，且從實際運用效果反饋是：安全、可靠，且維護方便，因為該機構安裝在小車外面，工人很方便在小車平臺檢修維護。但該機構也有一個軟肋，一旦機構觸發使用后，制動桿末端的扇形齒有時會劃傷軌道面，造成軌道面與扇形齒間隙變小，造成正常工作下也會誤動作，雖然緩沖調節桿可以進行調節，但壓縮彈簧和彈簧座的行程有限，緩沖調節桿對制動桿角度的調整也就有限，間隙過大容易失效，過小又容易誤動作，同時制動桿末端扇形齒對軌道面損傷是存在的，必須更換軌道面或者進行軌道面打磨工作。另外制動桿在強大的制動沖擊下，容易產生左右擺動退讓現象造成制動距離增長，嚴重時會造成制動桿彎曲且制動失敗，為此根據上述情況作如下改進（見圖4）。

如圖4所示，首先設計時制動桿長度盡量縮短，同樣厚度下剛性強，另外在制動桿兩側加裝導向保持架（件14），制動桿在保持架的U型槽內運動，可有效防止制動桿制動時的左右擺動退讓情況，也提高了制動桿抗變形的能力。再者為了保護軌道面，制動桿的末端扇形齒改進為橡膠制動靴，相對于鋼對鋼，摩擦阻力更大，對軌道面的損傷將至為零，同時橡膠制動靴可更換，維護更方便。以上雖是小小改進，但效果明顯。

3 結論

防墜機構誰也不想用，最好用不到，一直無事故生產，但就怕有萬一。雖然氧槍升降小車防墜機構原理簡單，但必須認真設計好，尤其在安裝調試時必須將制動桿末端的扇形齒與軌道面的間隙設置好，并做好載荷防墜實驗，做到萬無一失，讓機械設備安全可靠且實用。

參考文獻：

[1]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2008.

[2]夏永海.氧槍升降小車楔形塊防落制動裝置分析[J].冶金設備，1998（05）.

[3]VAI.奧地利[M].奧鋼聯冶金公司.

作者簡介：查勇（1980-），男，安徽安慶人，本科，高級工程師，研究方向：煉鋼、軋鋼設備開發與研究。