冶金鑄造起重機(jī)鋼絲繩使用散股現(xiàn)象分析及對策

李紅熙， 司新軍， 丁佩

（寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司檢修中心行車運(yùn)行部，烏魯木齊830022）

1引言

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(yùn)作業(yè)的220t行車主起升機(jī)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(jī)的安全運(yùn)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(dá)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(fèi)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(hù)成本增加。

2 原因分析

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(jī)主起升鋼絲繩散股情況發(fā)生后，行車運(yùn)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(jìn)行現(xiàn)場分析散股的原因，對照現(xiàn)場實(shí)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(yùn)行部對現(xiàn)場更換作業(yè)過程做了大量改進(jìn)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(jìn)；

（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(jī)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(yùn)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(yùn)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(diǎn)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(yùn)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(yùn)行部組織點(diǎn)檢員對發(fā)生散股現(xiàn)象頻繁的220t 2#、3#冶金鑄造起重機(jī)的滑輪槽的磨損情況測量檢查，發(fā)現(xiàn)以上2臺起重機(jī)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。

3 制定對策及解決辦法

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(jī)用鋼絲繩整套（四條）更換操作要點(diǎn)已經(jīng)提供給設(shè)備維護(hù)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。

4 冶金鑄造起重機(jī)成套鋼絲繩更換操作要點(diǎn)

4.1 設(shè)備系統(tǒng)的檢查

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)。

4.2 鋼絲繩的安裝

將起重機(jī)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。

4.3 鋼絲繩在卷筒上的捻向搭配

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。

4.4 鋼絲繩連接

將起重機(jī)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(rèn)新舊鋼絲繩連接牢固且處于正確位置后，緩慢開啟卷揚(yáng)機(jī)，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(hù)，卷筒上4條舊的鋼絲繩纏繞也要有專人監(jiān)護(hù)，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(dá)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(rèn)4條新鋼絲繩頭部全部牢固固定后，緩慢開啟卷揚(yáng)，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(hù)，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(qiáng)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(jī)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(rèn)無誤后開啟卷揚(yáng)機(jī)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(rèn)無誤后鋼絲繩財算初步安裝完畢。

4.5 試車及試運(yùn)行

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(jìn)行帶負(fù)荷試車，負(fù)荷應(yīng)逐步加大，可分為 20t、50t、100t、150t分步試車，每種負(fù)荷緩慢反復(fù)提升3～5次，使鋼絲繩逐步適應(yīng)工作負(fù)荷。試車過程中注意觀察，每種負(fù)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(yùn)行過程中應(yīng)設(shè)專人對安裝單位，吊車司機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮。始終在場統(tǒng)一協(xié)調(diào)負(fù)責(zé)或指定專人負(fù)責(zé)。

5結(jié)語

2012年按照冶金鑄造起重機(jī)的安裝操作要點(diǎn)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(jī)的磨損滑輪片進(jìn)行了更換，自2012年6月完成更換工作并按鋼絲繩更換要點(diǎn)操作更換鋼絲繩使用至今，以上2臺冶金鑄造起重機(jī)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(hù)成本費(fèi)用的增加。

［1］ 羅又新.起重運(yùn)輸機(jī)械［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1993.