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大板坯连铸接收跨吊车滑线变形问题的解决

王荣强

(本钢炼钢厂，辽宁 本溪 117000)

摘 要：深入分析了JGH—240型铜质刚体滑触线随着温度变化而发生收缩和膨胀，并导致滑触线严重变形的原因，提出了科学有效的解决方案。同时，依据现场监测的第一手数据对改造前后该滑触线的变化情况进行了科学的技术分析，对以后炼钢厂新系统建设及设备改造有着积极的借鉴意义。

关 键 词：钢体滑触线；热膨胀与冷收缩；温度补偿

随着本钢的设备升级和技术改造步伐的加快，安全滑触线、铜质钢体滑触线等，导电性更好、运行更稳定、维护量更小的滑触线逐渐取代了轻轨、角钢等老式落后的供电滑线。炼钢厂大板坯连铸机系统于2008年底建成投产，该区域的钢水接收跨有260吨桥式铸造起重机3台，其供电采用JGH—240型铜质拼装式刚体滑触线(侧压式)。但由于其自身设计、安装质量及现场环境影响等原因，使得该型号滑触线在炎热的盛夏和寒冷的严冬，会随着现场温度的急剧变化而出现严重的膨胀和收缩，最终威胁到了吊车的安全运行。目前，在炼钢厂新建及改造工程项目中，吊车已普遍推广使用铜质刚体滑触线(拼装式或复合式)，如何确保其在复杂的冶金环境下稳定运行，关系到能否确保吊车运行的安全稳定和炼钢厂生产目标的顺利实现，具有迫切的现实意义。

1 JGH—240型铜质拼装式刚体滑触线产品介绍

JGH—240型铜质拼装式刚体滑触线是由铜型材为导电材料、优质“几”型钢为基架，采用绝缘子组件，安装在固定支架上的一种滑触线(简称：滑线)，断面图如图1。1、铜质刚体滑触线；2、沉头螺钉；3、绝缘子；4、垫圈；5压板；6、托板；7、螺栓；8、垫圈。滑线每根长6米，固定滑线的固定支架焊接在厂房梁上，每3m焊接1个做为支撑。连接时，将两段滑触线支架，通过内部的钢芯(连接板)用螺栓连接，铜导体则用二块长铜夹板、夹紧在支架上如图2。

该型号滑触线(以下简称滑线)具有结构简单，载流量大，压降小等优点[1]。

2 铜质拼装式刚体滑触线在使用中暴露出的问题

2．1 大板坯连铸钢水接收跨的现场作业环境

炼钢厂大板坯连铸系统的钢水接收跨主要承担大板坯连铸机所需钢水包的吊运、热钢水包维修及钢水包的烘烤预热等工作。有3台260t冶金铸造起重机，轨道标高为26m，下方有连铸机2台、钢包倾翻机(用于热钢水包维修)1台、钢包烘烤器2台、渣罐2个、钢水包运输台车4台，钢包临时放置位10余处。

夏天，由于厂房内的钢水包、热修包、钢包烘烤器、渣罐等热源的表面温度都能达到400℃以上，使吊车上的环境温度能达到近50℃；冬天，当外部气温下降到﹣25℃以下时，厂房环境温度最低能达到﹣20℃左右。因此，该区域全年温差最大时达到了70℃，如此大的温差对吊车滑线的稳定运行是最严峻的挑战。

2．2 JGH—240型滑触线在现场由于温差变化而暴露出的问题

接收跨的吊车滑线于2008年8月份开始安装，全长150．5m。在安装时，施工方按照产品样本中要求，即：当时现场温度为40℃左右，在连接处预留了3～5mm的间隙，同时，由于滑线总长度超过100m，考虑到膨胀问题，在6#柱与7#柱之间设置了一个一段式温度补偿连接器。但是，现场全年温差达到了70℃以上，这是当初设计与施工所没有预料到的，因此，在运行的9个多月的时间(2008年10月至2009年7月间)里出现了一系列因现场温度变化而产生的变形问题。当夏天气温升高时，滑线出现了严重的膨胀，导致每根滑线问的预留间隙完全消失，滑线间相互顶、挤产生变形弯曲，如图3中(a)；当冬季气温降低时，滑线出现了严重的收缩，导致滑线连接钢芯断裂，铜导电棒从连接铜卡板中抽出。如图3中(b)。

以上两种情况最终会使吊车集电器的滑块与滑线接触不良，造成集电器损坏、脱离、打火、短路放炮等恶性设备事故，从而造成整个区域的生产热停。据统计，从2008年10月至2009年7月间，共发生由于滑线变形而引发的故障14起，故障台时为34．5h，而每次处理时都必须要求整个大板坯钢水接收跨的吊车滑线全区域停电(即：停止对两台连铸机的所有吊罐作业和钢包周转)，严重影响了大板坯连铸机的板坯生产，从图4可以发现，环境温度的急剧变化引起了滑线故障的增多。

3 刚体滑触线热膨胀问题的解决

3．1 刚体滑触线解决热膨胀问题的一般方法

国内针对刚体滑触线的热膨胀一般采取温度补偿的方法加以解决，温度补偿分为分散补偿和集中补偿两种方式[2]。

分散补偿法[2]就是在每根滑线之间预留伸缩空间，伸缩空间由安装环境温差确定，并且在每根滑线上加一固定支撑点，其它支撑点采用浮动支撑。如2．2小节所述在安装时，在连接处预留了3～5mm的间隙，就是应用了分散补偿法。

集中补偿法[2]是在全年温差大约30℃，全线长度超过100m的情况下，安装温度补偿装置进行补偿的方法。如2．2小节所述设置温度补偿连接器即是采用了集中补偿法。

3．2 关于钢水接收跨刚体滑触线热膨胀问题的分析

首先，在安装方面，虽然在每两根滑线的连接处预留了3～5mm的间隙作为分散温度补偿，但由于施工人员经验欠缺，在安装时过于紧同压板螺栓，造成部分滑线受热或受冻后不能向两端连接处均匀地伸展或收缩，最终导致了一部分分散补偿的连接间隙没有发挥作用，而局部会因为膨胀过大或收缩严重，造成滑线弯曲变形或断裂。

其次，出于大板坯连铸系统的钢水接收跨全年温差超过了70℃，原设计的一处温度补偿连接器无法满足现场环境条件的要求，补偿效果有限。

3．3 刚体滑触线热膨胀问题的解决方案

3．3．1 提高分散补偿的有效性

2008年12月至2009年7月，先后利用低产期对接收跨的吊车滑线的连接处及支架上的卡板螺栓进行了6次大的调整，对部分发生了变形的滑线连接处的间隙做了重新设置，同时，为了保证刚体滑线在温度变化的情况下能有效地进行伸缩，要求对固定支架上卡板螺栓的紧固进行适度调整，将压力调整为拧至弹簧垫圈压力一半[4]，采用浮动支撑以解决滑线随温度变化进行伸缩的问题。

3．3．2 增加集中温度补偿器

根据滑线总长150．5m、地面热源分布不均匀的实际情况，决定在7#连铸机对面(即3#柱和4#柱之间)、5#RH台车道上方(即1#柱和2#柱之间)的4相滑线(A、B、C、PE)各增加一套温度补偿器，具体安装位置如图5。增加2处补偿器后，使3个补偿器均匀地分布于整条滑线上，相互间距为42m左右，利于补偿器充分发挥温度补偿效用。

通过广泛地对比与调研，选择采用了JGH—240两段式温度补偿连接器[3]，该补偿伸缩器如图6，由滑触线、导电软连接线、滑套和滑杆组成，两个渭触线头部被折弯，两个弯曲的部分相互搭接，两端头经过细致地打磨，每个导电软连接线的两端分别固定在两个滑触线的侧面，两个滑触线底部为滑套，两个滑套之间通过滑杆连接固定。

该装置结构简单、设计合理，强度大，精度高，每个补偿器的伸缩最大设计调整量Lmax可达60mm，可有效吸收温度变化对滑线的不利影响。

2009年7月，利用生产间歇时间对接收跨滑线进行了增设温度补偿器的改造施工，由于滑线固定支架为每3m设置1个，为了使增设的温度补偿器固定可靠，在安装补偿器的位置各增设支架1个，以提高补偿器的稳定性。

通过上述改造，接收跨滑线在原有的集中补偿量的基础上每相(共A、B、C、PE 4相)又增加了2处，各60mm的最大补偿量，即每相滑线新增最大补偿量达为：60×2=120mm。

4 滑线改造后的效果

经过1年多的运行证明：通过分散补偿方式的调整，尤其是温度补偿器的增加，使钢水接收跨滑线热膨胀问题得到了彻底地解决。在1年多的运行过程中，该改造方案经受住了2009年冬季零下20多摄氏度的低温及2010年夏季现场近50℃的高温的严峻考验，实现了零故障运行。同时，通过日常检查监控和测量收集的十几组数据清晰地证明了采用浮动支撑和增设补偿器的有效性。

下面，以对7#连铸机对面滑线C相新增的温度补偿器在一年多的时间里进行的监控测量的数据为依据，假设补偿器的设计最大调整量(Lmax=60mm)的中心点为0点(即：可调整膨胀及收缩都是30mm)，则将滑线膨胀导致补偿器收缩最大设为30mm，滑线收缩导致补偿器伸展最大设为﹣30mm，绘制成图7。通过图7可形象地展示出补偿器随气温变化而发生的伸展及收缩的补偿效果。

图7清晰地表明，温度补偿器的补偿量随着现场环境温度的变化而及时改变，两条曲线(现场温度、补偿量)近乎于平行运行。其中，补偿器在2009年夏季的最大收缩补偿量为+29mm(环境温度为47℃)；在2010年冬季的最大伸展补偿量为﹣27mm(环境温度为﹣20℃)；则从2009年7月至2010年8月，新增温度补偿器的实际最大补偿量(即滑线的实际最大变化量)Lc为：

Lc=29mm－(﹣27mm)=56mm

滑线的实际最大变化量Lc<设计最大补偿量Lmax，由此可知：此次采用增加2处JGH—240型两段式温度补偿连接器的改造方案完全能够满足现场温度变化的补偿要求。

5 结论

钢水接收跨滑线原设计及施工标准不能够满足现有生产环境变化的要求，造成故障频发，严重地影响了大板坯连铸机的生产，必须改造解决。

根据国家相关设计标准及现场实际情况，对钢水接收跨滑线进行了相应的调整及技术改造，采用了浮动支撑并增设了2处温度补偿器，每相滑线新增最大补偿量为120mm，使滑线受温度影响而变形的现象得到了彻底地解决，由改造前的每年引发故障14起，故障台时34．5h，变为改造后的零故障运行。

在一年多的时间里，通过对7#连铸机对面滑线C相新增的温度补偿器进行的监控测量而取得的数据进行的科学分析，充分证明了温度补偿器的补偿量随着现场环境温度的变化而及时改变，滑线的实际最大变化量Lc<设计最大补偿量Lmax，从而证明了上述解决方案科学、有效，符合现场实际要求。

炼钢厂做为大型冶金企业，其工况环境极为特殊，对电气设备的选型、安装、调试都有其特殊的要求。因此，在改造及建设过程中，对新设备的运行监控、统计分析、总结整改，既是为今后的改造及建设提供了借鉴，也对提高设备管理水平具有重

要意义。

参 考 文 献：

[1]   张质文．起重机设计手册[M]．中国铁道出版社，2001年7月．

[2]   吊车供电线路安装．鞍钢集团设计研究院，2006年12月．

[3]   裘为章，吴锡忠．实用起重机电气技术手册[M]．机械工业出版社，2001年12月．

[4]陈延镖，陆乃城，王敏杰．钢铁企业电力设计手册[M]．冶金工业出版社，1996年1月．