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[摘 要] 某钢铁厂为消除天车吊重超重带来的一系列安全隐患，决定对天车载重负荷进行改造。在确保安全生产的前提下，对天车载重负荷进行改造、降低了天车吊重，消除安全隐患。
[关键词] 转炉改造扩容 天车吊重超重 确定改造方案 消除安全隐患
一 、前言
根据国家钢铁产业规划调整的要求，我们对三座氧气顶吹转炉进行扩容改造，将20吨氧气顶吹转炉扩容为35吨顶、底复吹转炉，改造后的转炉，符合国家钢铁产业政策要求免遭淘汰。转炉扩容后，出钢量由平均26.5吨提高到平均27.7吨。钢水产量提高以后，调运钢水的天车的负荷增大，基本是满负荷运行，造成安全隐患，为消除天车吊重超重带来的一系列安全隐患，决定对天车调运系统进行改造。
二、 技改方案确定
吊运钢水天车的额定荷载为50吨，该天车吊重为T。 在生产过程中，吊重T≥52吨的比率为 8% ，吊重T≥50吨的比率为 30% ，吊重T≥48吨的比率为 72%，吊重T≥45吨的比率为100%；可以看出天车的载荷状态为特重级别，由于天车运行率高，安全隐患很大。2007年辽宁铁岭某钢厂发生液体钢包坠落事故后，我们对天车安全问题高度重视，为消除天车超重带来的一系列安全隐患，决定对吊重天车进行改造。我们设计出两套改造方案。方案一：减轻天车的吊重，消除天车吊重超重隐患。方案二：更换一台大吨位的天车，满足生产吊重要求。
经过多方面的论证和科学设计，技改小组认为方案一可行。方案一通过对钢水包、龙门钩、铸机大包座架、大包工操作平台以及钢包滑动水口等进行系统优化改造，以达到降低天车载重负荷、消除天车超重隐患的目的，确保安全生产。方案二由于要扩大生产场地，停产时间长，改造投入成本高等原因遭到淘汰。改造方案确定后我们决定在确保安全生产的前提下，对天车载荷进行有效的降低，使其达到安全运行标准。
三 、实施方案
对天车重负荷运行安全问题我们采取下列几项措施进行改进，确保天按车安全运行。
（一）对钢水包的结构优化
天车满负荷运行，存在行车安全隐患，减轻钢包重量势在必行。铸锭跨液体天车为50/10的铸造起重机，现场天车实际载重包括钢包净重、钢水量、渣量、保温盖、龙门钩等，由于目前生产工艺比较稳定，钢水量、渣量、保温盖、龙门钩，再加上钢包重量，天车载重已经达到其最大起重量。由于铸锭跨液体天车长期处于满负荷运行中，给炼钢生产带来了严重的安全隐患，生产过程中通过取消使用钢包保温盖，牺牲钢包保温盖的保温功能，同时稳定出钢量控制，来保证天车行车安。为了进一步满足安全生产和炼钢系统温度控制需求，经过可行性分析，我们从钢包结构出发对钢包进行优化改造，通过降低钢包重量来减轻天车负荷。
1 . 改造前钢包情况
（1）钢包包壳工艺现状：钢包包壳用20㎜厚的钢板制作，钢包包口上沿加20㎜宽的钢制加强圈，耳轴与耳轴底座均为整体铸钢件，并用铆钉将其铆固，在耳轴底座上加固60㎜厚的钢制护板， 包身中下部打有直径为15㎜的排气孔，包底由30㎜厚钢板与包身焊接而成，并在底部焊接钢制加强筋，包壳钢结构总重量7吨多。
（2）钢包耐材工艺现状：钢包耐材工作层为铝镁浇注料整体套浇而成，并在出钢时容易冲刷侵蚀的迎钢冲击区部位（包衬侧壁和包底）增加耐材加强块，使该部位的耐材厚度增加，提高钢包使用寿命。钢包配套使用底吹透气砖、座砖与B-50型滑动机构，钢包耐材总重8吨多左右。
（3）钢包重量：钢包总体净重由钢包钢结构重量与钢包耐材重量组成，总重16吨左右。
（4）钢包存在问题：钢包重心偏高，吊运过程平稳性差。
钢包重心偏高，吊运过程平稳性差。钢包原设计重心偏高，在天车吊运钢水过程中不平稳时，钢包容易小幅倾斜而洒落部分钢滴与渣滴，不利于地面工作人员的安全操作，同时在钢水浇注过程中不利于钢包滑动水口对准中间包冲击板，从而使钢水冲击到中间包包壁上，容易导致中间包穿钢事故，给炼钢生产的安全运行带来安全隐患。钢包包底易开焊，影响安全生产。钢包包底由30㎜厚的钢板与包身钢板垂直拼组焊接而成(如图1所示)，并在包底焊接钢制加强筋。由于在生产过程中经常进行碰撞磕包与机械拆包，容易导致钢包包底立缝开焊，严重影响了钢包的安全使用。
2. 改进措施
（1）优化钢包耳轴底座, 减轻钢包重量。
通过对钢包整体结构及钢包耳轴底座受力分析，得出可以对钢包耳轴底座进行结构优化来减轻其重量。其中改进耳轴底座的制作工艺及材质，使耳轴底座由整体铸钢件改为30㎜厚钢板焊接件，底座护板由60㎜厚钢板改为40㎜厚钢板，在保证钢包安全使用的前提下，总体减轻耳轴底座重量1.1吨左右，大大减轻了钢包总重。
（2）优化钢包结构，增加钢包稳定性。
为保证钢包车、龙门钩、钢包回转台等钢包配套工艺设备不作改造，要求钢包优化改造后外形尺寸不变，同时要满足钢包容量和钢包稳定性需求。通过科学计算，将钢包耳轴底座护板减薄的20㎜增为钢包包壳内腔尺寸，即上口内径比原钢包加大40㎜，下口内径也增加40㎜，将钢包高度降低100㎜，同时钢包耐材在厚度不变的基础上，内衬上、下口直径分别扩大40㎜，高度减小100㎜，使钢包结构由瘦高型向矮胖型优化，并通过减少耳轴至包身距离，合理增加配重，使钢包重心下移到安全合理位置，大大提高了钢包在运行过程中的平稳性，杜绝了钢包倾斜洒落钢滴、渣滴现象，规范了钢水浇注位置，稳定了连铸操作，减少了中间包穿钢事故，促进安全生产。在减高扩径增加钢包稳定性的同时，钢包包壳重量减轻0.1吨，耐材重量减轻0.15吨，为减轻钢包重量提供了有力支撑。
（3）改进钢包包底结构，杜绝开焊。
通过对钢包包底进行受力分析，优化钢包包底结构，采用挤压弯边包底，上移焊接缝位置，将钢包包底由原来的直接用钢板与包身钢板垂直拼组焊接优化为由钢板整体压制而成，焊接部位由原先的角焊接改为∨形焊接（见下图），不仅减小了应力集中，杜绝了钢包底部开焊，满足了安全需求，而且省去了包底的加强筋，减轻钢结构重量0.05吨左右。
（二）对“十字”龙门钩的结构优化。
为了减轻铸锭跨天车载重负荷，提高安全生产系数，将大包龙门钩由“十字形”改为“一字形”。连铸1＃、2＃机所使用的“十字”龙门钩的具体尺寸有很大的区别，龙门钩销堵外尺寸2950mm成为防碍大包顺利进入1#、2#机小车的关键尺寸。为使优化后的龙门钩能够在三台连铸机上互换使用，必须对1＃、2＃连铸机的大包小车和3＃连铸机的旋转台进行优化。
（三）大包、小车及旋转台优化
分别计算销堵到小车北、南侧距离，保证大包顺利进入1#、2#机小车。3#铸机大包转台相应加挡块及改垫块。
（1）1#铸机大包小车不用改造，2#铸机大包小车南侧相应割掉250mm。可满足要求。计算过程如下：
1#连铸机计算：浇注点到中包沿距离为350mm，包沿至支撑柱南侧（即小车北内侧）距离为1620mm，所以小车北内侧到浇注中心线距离为1970 mm，浇注点（钢包水口中心）到钢包中心线距离改造后为314 mm。小车北内侧到钢包中心线距离为1656 mm>龙门钩销堵外尺寸2950mm/2=1475 mm，间距为181 mm。同时南侧距离为1874 mm龙门钩销堵外尺寸2950mm/2=1475 mm，间距为1399 mm。所以不用改动。
2#连铸机计算：浇注点到中包沿距离为350mm，包沿至支撑柱南侧（即小车北内侧）距离为1520mm，所以小车北内侧到浇注中心线距离为1870 mm，浇注点（钢包水口中心）到钢包中心线距离改后为314 mm。所以小车北内侧到钢包中心线距离为1556 mm>龙门钩销堵外尺寸1475 mm，间距为81 mm。同时南侧距离为1404 mm<龙门钩销堵外尺寸1475 mm，间距为-71 mm。所以相应割掉250mm，可产生间距为179 mm。
（2）3#连铸机大包转台相应加挡块及改垫块。
3#连铸机大包转台因浇注点（大包水口中心）北移120mm，所以在回转台后加120mm挡块，使大包相应向南移120mm，减少大包注流对中包外弧的侵蚀。
（四）钢水包滑动水口的优化
为了能够和“一字”龙门钩配合使用，需要对钢水包的滑动水口进行优化改造，将原水口以钢包底中心为圆心，水口中心线与钢包耳轴成450角，向左平移23.7mm、向下（靠近耳轴方向）平移120mm，透气砖位置和迎钢面及冲击区不用改动。
（五）连铸机大包浇钢平台及压把优化
大包机件与耳轴成450角后，1#、2#及3#铸机大包压把插入方向由向北垂直变为分别向西（1#、2#）、向东（3#）偏斜，同时大包机件向包底内缩入约80mm。给大包工操作带来困难，为解决这一问题，使浇钢平台相应突出一小块并加焊栏杆，方便压把插入。将大包压把最前头加长80mm,同时第二段倾斜角度可相应加大。这样就可以让大包工顺利的对大包滑动水口进行操作。
四 、改造后效果
对“十字”龙门钩、钢水包优化后的效果
1在保证龙门钩强度满足使用要求前提下，“十字”龙门钩原重量为5.2t，4#机“一字”龙门钩实称为4t，改造后1#、2#“一字”龙门钩比4#机“一字”龙门钩短1380mm，相应重量计算应减轻0.309t。优化后龙门钩共减轻重量为1.509t。
2在满足安全生产需求的前提下，通过改进钢包结构，优化钢包耳轴底座、包底的材质与制造工艺，减轻了钢包重量1.4t。
3钢包在三台方坯铸机还保持原互换性。三台方坯中间包的冲击区不用动，中间包不用改。原钢包及改造后钢包可顺利实现新老更换。
4 1#、2#“十字”龙门钩及改造后“一字”龙门钩可顺利实现新老更换。
而且1#、2#机、3#“一字”龙门钩可统一使用，具有互换性。
5在钢包使用过程中，去掉保温盖，可减轻吊重1.3t
6去掉保温盖,通过对“十字”龙门钩、钢水包优化后，天车吊重总共减轻4.209t，使天车在允许范围内吊运，为其安全、可靠、稳定运行打下坚实的基础。
综上所述，通过对“十字”龙门钩、钢水包等进行优化，大大减轻了天车载重负荷，消除了长期以来的安全隐患，保证了天车安全、可靠、稳定运行，给生产顺序提供保障。
五、运行效果
改造后，减轻了吊车梁、大车道轨、厂房立柱以及厂房的压力，消除厂房安全隐患。改造后，龙门钩和钢包能够在3台连铸机上互换使用，提高生产组织性。改造后，龙门钩和钢包减轻后，能够使转炉出钢量年增加，年增加利润约300万元，节约备件费用、维修费用、人工成本费约10万元。总之改造后，天车由超负荷运行状态变为安全范围内运行，消除了天车超重隐患，实现安全创效的目的。
作者简介：
任孟梅（1964-），女，汉族，安阳职业技术学院，工程师， 毕业于中南工业大学机电专业，从事电气仪表的应用工作、教学工作 。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
[关键词] 转炉改造扩容 天车吊重超重 确定改造方案 消除安全隐患
一 、前言
根据国家钢铁产业规划调整的要求，我们对三座氧气顶吹转炉进行扩容改造，将20吨氧气顶吹转炉扩容为35吨顶、底复吹转炉，改造后的转炉，符合国家钢铁产业政策要求免遭淘汰。转炉扩容后，出钢量由平均26.5吨提高到平均27.7吨。钢水产量提高以后，调运钢水的天车的负荷增大，基本是满负荷运行，造成安全隐患，为消除天车吊重超重带来的一系列安全隐患，决定对天车调运系统进行改造。
二、 技改方案确定
吊运钢水天车的额定荷载为50吨，该天车吊重为T。 在生产过程中，吊重T≥52吨的比率为 8% ，吊重T≥50吨的比率为 30% ，吊重T≥48吨的比率为 72%，吊重T≥45吨的比率为100%；可以看出天车的载荷状态为特重级别，由于天车运行率高，安全隐患很大。2007年辽宁铁岭某钢厂发生液体钢包坠落事故后，我们对天车安全问题高度重视，为消除天车超重带来的一系列安全隐患，决定对吊重天车进行改造。我们设计出两套改造方案。方案一：减轻天车的吊重，消除天车吊重超重隐患。方案二：更换一台大吨位的天车，满足生产吊重要求。
经过多方面的论证和科学设计，技改小组认为方案一可行。方案一通过对钢水包、龙门钩、铸机大包座架、大包工操作平台以及钢包滑动水口等进行系统优化改造，以达到降低天车载重负荷、消除天车超重隐患的目的，确保安全生产。方案二由于要扩大生产场地，停产时间长，改造投入成本高等原因遭到淘汰。改造方案确定后我们决定在确保安全生产的前提下，对天车载荷进行有效的降低，使其达到安全运行标准。
三 、实施方案
对天车重负荷运行安全问题我们采取下列几项措施进行改进，确保天按车安全运行。
（一）对钢水包的结构优化
天车满负荷运行，存在行车安全隐患，减轻钢包重量势在必行。铸锭跨液体天车为50/10的铸造起重机，现场天车实际载重包括钢包净重、钢水量、渣量、保温盖、龙门钩等，由于目前生产工艺比较稳定，钢水量、渣量、保温盖、龙门钩，再加上钢包重量，天车载重已经达到其最大起重量。由于铸锭跨液体天车长期处于满负荷运行中，给炼钢生产带来了严重的安全隐患，生产过程中通过取消使用钢包保温盖，牺牲钢包保温盖的保温功能，同时稳定出钢量控制，来保证天车行车安。为了进一步满足安全生产和炼钢系统温度控制需求，经过可行性分析，我们从钢包结构出发对钢包进行优化改造，通过降低钢包重量来减轻天车负荷。
1 . 改造前钢包情况
（1）钢包包壳工艺现状：钢包包壳用20㎜厚的钢板制作，钢包包口上沿加20㎜宽的钢制加强圈，耳轴与耳轴底座均为整体铸钢件，并用铆钉将其铆固，在耳轴底座上加固60㎜厚的钢制护板， 包身中下部打有直径为15㎜的排气孔，包底由30㎜厚钢板与包身焊接而成，并在底部焊接钢制加强筋，包壳钢结构总重量7吨多。
（2）钢包耐材工艺现状：钢包耐材工作层为铝镁浇注料整体套浇而成，并在出钢时容易冲刷侵蚀的迎钢冲击区部位（包衬侧壁和包底）增加耐材加强块，使该部位的耐材厚度增加，提高钢包使用寿命。钢包配套使用底吹透气砖、座砖与B-50型滑动机构，钢包耐材总重8吨多左右。
（3）钢包重量：钢包总体净重由钢包钢结构重量与钢包耐材重量组成，总重16吨左右。
（4）钢包存在问题：钢包重心偏高，吊运过程平稳性差。
钢包重心偏高，吊运过程平稳性差。钢包原设计重心偏高，在天车吊运钢水过程中不平稳时，钢包容易小幅倾斜而洒落部分钢滴与渣滴，不利于地面工作人员的安全操作，同时在钢水浇注过程中不利于钢包滑动水口对准中间包冲击板，从而使钢水冲击到中间包包壁上，容易导致中间包穿钢事故，给炼钢生产的安全运行带来安全隐患。钢包包底易开焊，影响安全生产。钢包包底由30㎜厚的钢板与包身钢板垂直拼组焊接而成(如图1所示)，并在包底焊接钢制加强筋。由于在生产过程中经常进行碰撞磕包与机械拆包，容易导致钢包包底立缝开焊，严重影响了钢包的安全使用。
2. 改进措施
（1）优化钢包耳轴底座, 减轻钢包重量。
通过对钢包整体结构及钢包耳轴底座受力分析，得出可以对钢包耳轴底座进行结构优化来减轻其重量。其中改进耳轴底座的制作工艺及材质，使耳轴底座由整体铸钢件改为30㎜厚钢板焊接件，底座护板由60㎜厚钢板改为40㎜厚钢板，在保证钢包安全使用的前提下，总体减轻耳轴底座重量1.1吨左右，大大减轻了钢包总重。
（2）优化钢包结构，增加钢包稳定性。
为保证钢包车、龙门钩、钢包回转台等钢包配套工艺设备不作改造，要求钢包优化改造后外形尺寸不变，同时要满足钢包容量和钢包稳定性需求。通过科学计算，将钢包耳轴底座护板减薄的20㎜增为钢包包壳内腔尺寸，即上口内径比原钢包加大40㎜，下口内径也增加40㎜，将钢包高度降低100㎜，同时钢包耐材在厚度不变的基础上，内衬上、下口直径分别扩大40㎜，高度减小100㎜，使钢包结构由瘦高型向矮胖型优化，并通过减少耳轴至包身距离，合理增加配重，使钢包重心下移到安全合理位置，大大提高了钢包在运行过程中的平稳性，杜绝了钢包倾斜洒落钢滴、渣滴现象，规范了钢水浇注位置，稳定了连铸操作，减少了中间包穿钢事故，促进安全生产。在减高扩径增加钢包稳定性的同时，钢包包壳重量减轻0.1吨，耐材重量减轻0.15吨，为减轻钢包重量提供了有力支撑。
（3）改进钢包包底结构，杜绝开焊。
通过对钢包包底进行受力分析，优化钢包包底结构，采用挤压弯边包底，上移焊接缝位置，将钢包包底由原来的直接用钢板与包身钢板垂直拼组焊接优化为由钢板整体压制而成，焊接部位由原先的角焊接改为∨形焊接（见下图），不仅减小了应力集中，杜绝了钢包底部开焊，满足了安全需求，而且省去了包底的加强筋，减轻钢结构重量0.05吨左右。
（二）对“十字”龙门钩的结构优化。
为了减轻铸锭跨天车载重负荷，提高安全生产系数，将大包龙门钩由“十字形”改为“一字形”。连铸1＃、2＃机所使用的“十字”龙门钩的具体尺寸有很大的区别，龙门钩销堵外尺寸2950mm成为防碍大包顺利进入1#、2#机小车的关键尺寸。为使优化后的龙门钩能够在三台连铸机上互换使用，必须对1＃、2＃连铸机的大包小车和3＃连铸机的旋转台进行优化。
（三）大包、小车及旋转台优化
分别计算销堵到小车北、南侧距离，保证大包顺利进入1#、2#机小车。3#铸机大包转台相应加挡块及改垫块。
（1）1#铸机大包小车不用改造，2#铸机大包小车南侧相应割掉250mm。可满足要求。计算过程如下：
1#连铸机计算：浇注点到中包沿距离为350mm，包沿至支撑柱南侧（即小车北内侧）距离为1620mm，所以小车北内侧到浇注中心线距离为1970 mm，浇注点（钢包水口中心）到钢包中心线距离改造后为314 mm。小车北内侧到钢包中心线距离为1656 mm>龙门钩销堵外尺寸2950mm/2=1475 mm，间距为181 mm。同时南侧距离为1874 mm龙门钩销堵外尺寸2950mm/2=1475 mm，间距为1399 mm。所以不用改动。
2#连铸机计算：浇注点到中包沿距离为350mm，包沿至支撑柱南侧（即小车北内侧）距离为1520mm，所以小车北内侧到浇注中心线距离为1870 mm，浇注点（钢包水口中心）到钢包中心线距离改后为314 mm。所以小车北内侧到钢包中心线距离为1556 mm>龙门钩销堵外尺寸1475 mm，间距为81 mm。同时南侧距离为1404 mm<龙门钩销堵外尺寸1475 mm，间距为-71 mm。所以相应割掉250mm，可产生间距为179 mm。
（2）3#连铸机大包转台相应加挡块及改垫块。
3#连铸机大包转台因浇注点（大包水口中心）北移120mm，所以在回转台后加120mm挡块，使大包相应向南移120mm，减少大包注流对中包外弧的侵蚀。
（四）钢水包滑动水口的优化
为了能够和“一字”龙门钩配合使用，需要对钢水包的滑动水口进行优化改造，将原水口以钢包底中心为圆心，水口中心线与钢包耳轴成450角，向左平移23.7mm、向下（靠近耳轴方向）平移120mm，透气砖位置和迎钢面及冲击区不用改动。
（五）连铸机大包浇钢平台及压把优化
大包机件与耳轴成450角后，1#、2#及3#铸机大包压把插入方向由向北垂直变为分别向西（1#、2#）、向东（3#）偏斜，同时大包机件向包底内缩入约80mm。给大包工操作带来困难，为解决这一问题，使浇钢平台相应突出一小块并加焊栏杆，方便压把插入。将大包压把最前头加长80mm,同时第二段倾斜角度可相应加大。这样就可以让大包工顺利的对大包滑动水口进行操作。
四 、改造后效果
对“十字”龙门钩、钢水包优化后的效果
1在保证龙门钩强度满足使用要求前提下，“十字”龙门钩原重量为5.2t，4#机“一字”龙门钩实称为4t，改造后1#、2#“一字”龙门钩比4#机“一字”龙门钩短1380mm，相应重量计算应减轻0.309t。优化后龙门钩共减轻重量为1.509t。
2在满足安全生产需求的前提下，通过改进钢包结构，优化钢包耳轴底座、包底的材质与制造工艺，减轻了钢包重量1.4t。
3钢包在三台方坯铸机还保持原互换性。三台方坯中间包的冲击区不用动，中间包不用改。原钢包及改造后钢包可顺利实现新老更换。
4 1#、2#“十字”龙门钩及改造后“一字”龙门钩可顺利实现新老更换。
而且1#、2#机、3#“一字”龙门钩可统一使用，具有互换性。
5在钢包使用过程中，去掉保温盖，可减轻吊重1.3t
6去掉保温盖,通过对“十字”龙门钩、钢水包优化后，天车吊重总共减轻4.209t，使天车在允许范围内吊运，为其安全、可靠、稳定运行打下坚实的基础。
综上所述，通过对“十字”龙门钩、钢水包等进行优化，大大减轻了天车载重负荷，消除了长期以来的安全隐患，保证了天车安全、可靠、稳定运行，给生产顺序提供保障。
五、运行效果
改造后，减轻了吊车梁、大车道轨、厂房立柱以及厂房的压力，消除厂房安全隐患。改造后，龙门钩和钢包能够在3台连铸机上互换使用，提高生产组织性。改造后，龙门钩和钢包减轻后，能够使转炉出钢量年增加，年增加利润约300万元，节约备件费用、维修费用、人工成本费约10万元。总之改造后，天车由超负荷运行状态变为安全范围内运行，消除了天车超重隐患，实现安全创效的目的。
作者简介：
任孟梅（1964-），女，汉族，安阳职业技术学院，工程师， 毕业于中南工业大学机电专业，从事电气仪表的应用工作、教学工作 。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文