張生存，喬 根，馬一波，時清明，常永慧，陸小明

（共享鑄鋼有限公司，寧夏 銀川 750021）

1 背 景

大型鑄鋼件在澆注作業(yè)時，是由冶金起重機吊運盛滿鋼水的鋼包至砂箱上方，由于鋼包的滑動水口與冒口需要對正才能進行澆注作業(yè)，所以需要將鋼包進行轉(zhuǎn)動。目前的轉(zhuǎn)包措施主要是采用人力轉(zhuǎn)動鋼包，即在鋼包上插一根鐵桿，由人推動鐵桿來實現(xiàn)鋼包的轉(zhuǎn)動，達到對齊的目的。但是由于鋼包非常重，需要多人進行才能轉(zhuǎn)動，而且慣性較大，對準(zhǔn)非常困難，而且工人距離鋼包非常近，安全隱患巨大。

2 不同專利方案的對比分析

針對上述問題，通過查閱相關(guān)專利資料發(fā)現(xiàn)，目前有兩個解決問題的相關(guān)發(fā)明專利：1）一種用于大型鋼包澆注的轉(zhuǎn)包對準(zhǔn)裝置（專利號：CN107685146B）；2）一種橫軸式旋轉(zhuǎn)吊鉤（專利號：CN202625611U）.

2.1 一種用于大型鋼包澆注的轉(zhuǎn)包對準(zhǔn)裝置（專利號：CN107685146B）

如圖1 所示，通過制作專用的鋼包轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)機構(gòu)（5），然后在鋼包上安裝外齒圈（4），通過旋轉(zhuǎn)裝置的電機帶動主動齒輪（12）轉(zhuǎn)動，通過齒輪嚙合，帶動鋼包上的外齒圈（4）轉(zhuǎn)動，進而帶動鋼包旋轉(zhuǎn)。

圖1 一種用于大型鋼包澆注的轉(zhuǎn)包對準(zhǔn)裝置專利圖

仔細研究該技術(shù)方案并且咨詢相關(guān)廠家，要在鋼包外圍安裝一個大齒圈，難度非常大。首先，鋼包外徑達到3.7 m，制作如此大的齒圈成本很高，而且鋼包盛滿鋼水之后外壁溫度也會很高，普通齒圈無法使用。另外，鋼包高度較高，鋼包轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)機構(gòu)也需要在相應(yīng)的高度上，才能保證齒輪與齒圈的嚙合，鋼包轉(zhuǎn)動機構(gòu)的高度怎樣平穩(wěn)保持也是難題，起重機已經(jīng)在吊運鋼包，無法使用，預(yù)計需要制作工裝。但是，由于本公司生產(chǎn)的產(chǎn)品多為單件、小批量、大噸位的，這就導(dǎo)致產(chǎn)品的澆注位置不定，是每次都在變化的，如果應(yīng)用此裝置，則需要經(jīng)常移動，而且支撐鋼包轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)機構(gòu)用的工裝也需要可以調(diào)節(jié)高度。

照此案例實施的話，將存在多個需要配合的環(huán)節(jié)：首先是將鋼包轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)機構(gòu)和其支撐工裝吊運至澆注區(qū)域放置，然后吊運鋼包過來調(diào)整好高度，根據(jù)鋼包上外齒圈的高度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動機構(gòu)的工裝高度，待高度一樣后，需要再次調(diào)節(jié)主動齒輪及外齒圈的距離，使其嚙合，完成這一系列操作后，才能啟動轉(zhuǎn)動機構(gòu)，對鋼包進行旋轉(zhuǎn)，這期間如果有哪一步耽誤時間的話，將會造成鋼水溫度偏低，影響鑄件質(zhì)量。

2.2 一種橫軸式旋轉(zhuǎn)吊鉤

一種橫軸式旋轉(zhuǎn)吊鉤（專利號：CN202625611U），主要部件如圖2 所示，包括滑輪組（1）、吊鉤總成（2）、配電塊（3）、大齒輪（4）、電機減速器（5）、摩擦式扭矩限制器（6）、小齒輪（7）、橫軸（8）等。

圖2 橫軸式旋轉(zhuǎn)吊鉤專利圖

該方案主要受力為橫軸（8），橫軸（8）的兩端設(shè)有滑輪組（1），橫軸（8）中部位置設(shè)置有吊鉤總成（2），在吊鉤總成（2）鉤頭上部安裝大齒輪（4），在吊鉤總成（2）左右兩側(cè)，方向與橫軸（8）垂直，一端設(shè)置電機減速器（5）、小齒輪（7）、摩擦式扭矩限制器（6）等傳動機構(gòu)，另一端設(shè)置有配重塊（3）.其中，通過電機減速器（5）旋轉(zhuǎn)，帶動小齒輪（7）、大齒輪（4）旋轉(zhuǎn)，進而與驅(qū)動吊鉤旋轉(zhuǎn)。另外，設(shè)置了摩擦式扭矩限制器（6），旋轉(zhuǎn)過程中，如果吊鉤遇到阻礙停止轉(zhuǎn)動，摩擦片就會自動打滑，防止電機因堵轉(zhuǎn)而損壞。

結(jié)構(gòu)上，該發(fā)明案例結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，而且是將旋轉(zhuǎn)裝置集成在起重機吊鉤上，可以隨時隨地跟隨起重機移動，滿足使用要求。在使用方面，控制吊鉤旋轉(zhuǎn)即可控制鋼包旋轉(zhuǎn)，中間沒有多余步驟，可以非?？焖俚剡_到對包要求，方案可行。

該方案由于是在冶金起重機上使用，對其安全性要進行深入研究。首先，吊鉤旋轉(zhuǎn)機構(gòu)能否在高溫環(huán)境正常運轉(zhuǎn)，在設(shè)計時是否有隔熱保護，該專利案例沒有詳細敘述。另外改造之后吊鉤的承載能力是否有所變化也沒有展開講解。對于這些內(nèi)容進一步和廠家進行討論。針對高溫情況，在制造旋轉(zhuǎn)吊鉤時，使用的配件都是耐高溫的，而且設(shè)備工況也僅是在澆注時刻存在高溫情況，多方研討之下，得出結(jié)論，旋轉(zhuǎn)吊鉤式可以在冶金起重機上應(yīng)用。

3 旋轉(zhuǎn)吊鉤在冶金起重機中應(yīng)用方案的實施

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該旋轉(zhuǎn)吊鉤專利已經(jīng)經(jīng)過優(yōu)化轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品，并且在一些小噸位起重機上得到了應(yīng)用，使用單位反饋效果很好，向廠家反饋了公司起重機基本參數(shù)后，廠家給出設(shè)計結(jié)構(gòu)圖，如圖3 所示。與上述專利對比發(fā)現(xiàn)，僅在與動滑輪組連接處有點差異，原專利是利用一根橫軸受力，將吊鉤的鉤柄傳過橫軸，以此來固定吊鉤。而改進后的結(jié)構(gòu)是與起重機原吊鉤組結(jié)構(gòu)一樣，是將吊鉤安裝在一個箱體上，箱體再與動滑輪組連接，這樣做的優(yōu)點在于既保證吊鉤受力均勻，也使得安裝吊鉤非常簡單。其他結(jié)構(gòu)均沒有變化，旋轉(zhuǎn)功能也可以正常實現(xiàn)。

另外，與廠家溝通，旋轉(zhuǎn)吊鉤能否在冶金起重機上使用，主要原因就是懸掛盛滿鋼水的鋼包時，溫度會升高，擔(dān)心電機等原件故障。廠家也給出了解決方案：1）將原有電機更換為高等級防爆電機，保證其安全性、可靠性；2）加厚箱體的厚度，并在箱體里面增加隔熱保護。

圖3 旋轉(zhuǎn)吊鉤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

多次論證之后，最終決定試用一下旋轉(zhuǎn)吊鉤，隨即與廠家溝通最終設(shè)計方案并且制作，由于旋轉(zhuǎn)吊鉤與動滑輪組配合沒有發(fā)生變化，所以只用安裝旋轉(zhuǎn)吊鉤即可。安裝完成后，再對吊鉤及固定底座進行無損探傷檢測，確保各項標(biāo)準(zhǔn)符合國家規(guī)定后開始使用。使用結(jié)果與最初的結(jié)論相符，旋轉(zhuǎn)吊鉤可以很好地應(yīng)用于鋼包旋轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)輕松對包工作。

4 旋轉(zhuǎn)吊鉤應(yīng)用的優(yōu)點

旋轉(zhuǎn)吊鉤相比于轉(zhuǎn)包裝置來說，旋轉(zhuǎn)吊鉤更適用于大型鑄造企業(yè)。在整體結(jié)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)吊鉤結(jié)構(gòu)緊湊、簡單明了、易安裝；在操作方面，更是簡潔，可以跟隨起重機走到任意位置，不會受到澆注位置的制約，而且快速、有效完成對包工作；在改造成本上，旋轉(zhuǎn)鉤頭也是非常經(jīng)濟。

5 結(jié)論

通過對比分析以及實際使用可以看出，電動旋轉(zhuǎn)吊鉤非常適合冶金起重機在大型澆注現(xiàn)場使用，不僅可以輕松轉(zhuǎn)包，而且可以精確對包，高效解決了澆注操作難度大的問題，同時在一些較大砂箱、鑄件旋轉(zhuǎn)時也非常適用。為了降低安全風(fēng)險，要繼續(xù)研究旋轉(zhuǎn)吊鉤的應(yīng)急處理，比如吊運鋼包澆注時旋轉(zhuǎn)吊鉤的電機、減速機或其他部件故障無法轉(zhuǎn)動時，怎么使旋轉(zhuǎn)裝置與吊鉤脫離，緊急人工轉(zhuǎn)動，進行澆注；或者能否再安裝一套旋轉(zhuǎn)裝置，以作備用。