铸造起重机在冶金行业的应用现状与未来

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1引言
随着我国冶金企业生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为液态金属搬运重要设备的铸造起重机在现代化生产过程中的作用越来越大，并且冶金企业对铸造起重机的要求也越来越高。它不但要易于操作和维护，而且安全性、可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性和使用经济性，铸造起重机是桥式起重机系列中技术含量最高的产品。由于科学技术的高速发展，各种高新技术在铸造起重机上得到了广泛的应用，铸造起重机正经历着一场巨大的变革，其未来的发展逐渐受到关注。

2国内铸造起重机的现状
我国起重机最初是从20世纪50年代学习原苏联的技术开始制造的，利用原苏联图纸生产或者参考其产品仿造，1959年生产的3台275t铸造起重机是代表当时行业水平的产品。受国内条件以及传统冶金工艺的制约，改革开放前的30年，国内铸造起重机基本上没有什么发展，只是在原苏联的模式下做一些小的改进。进入20世纪80年代以后，为适应冶金企业发展的要求，国内起重机生产厂家开始进行各种摸索和改进，由于没有经验，其中不乏失败的教训。20世纪90年代以来，以我国起重机龙头企业太原重型机械厂和大连起重机厂为首，一些厂家开始与国外同行接触，进行技术合作，把经过实践检验成熟可靠的技术应用于新的产品中，为我国铸造起重机行业揭开了新的篇章。为了在国际起重制造业上占有一席之地，我们还必须在引进吸收先进技术的同时，举一反三，积极探索铸造起重机的未来发展方向，以形成自己的特色和优势。
目前冶金行业中使用的铸造起重机约2000多台，普遍采用小型PLC控制和调压调速，基本上没有智能化产品。各大钢铁公司基本采用200t～480t起重机，而中小企业大多采用趋于淘汰的75t～160t起重机。这些起重机的更新换代和现代化改造项目，形成了巨大的市场需求．也是科技人员进一步研发的动力。

3铸造起重机的未来
结合科技进步及冶金企业的应用现状，再参考国际起重机制造业的最新应用成果，铸造起重机的未来发展方向可以总结为起重量大型化、速度高速化、结构模块化、控制自动化、调速变频化、操作与维护智能化。
3．1起重量大型化、速度高速化
现代铸造起重机未来发展的主要方向之一，是起重量大型化、速度高速化。随着冶金企业的技术改造和技术进步，大型转炉、连铸、连轧技术的应用，对冶金起重机的大型化和高速度提出了更高的要求。
50年来国内铸造起重机主钩起升速度和起重量均有较大幅度的提高。而在国际上，已出现了400t转炉。铸造起重机起重量已达到580t。
3．2结构模块化
用模块化设计代替传统的整机设计方法。将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合。形成不同类型和规格的起重机。它具有以下几个显著的优点。
(1)降低设计成本，设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。
(2)降低制造成本，可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产。
(3)优化生产组织，企业由产品管理变为模块管理。
(4)满足用户需求，用很少规格数量的模块，即可组成多品种、多规格的系列产品。
(5)提高通用化程度，如对起重机进行改造，只需更换某几个模块。
目前．德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计，并取得了显著的效益。德国DEMAG公司的标准起重机系列改用模块化设计后．比单件设计的设计费用下降12％，生产成本下降45％．经济效益十分可观。
国内则更应向这方面发展。目前起重机生产厂家铸造起重机交货期一般在10个月以上，并且由于市场争夺激烈而不顾生产能力做出交货期承诺，最终因合同较多而往往延误交货期，引起设备采购单位的强烈不满。结构模块化，可以把以往的签定合同——单件设计——单件制造模式，改为模块制造——签定合同——组合模块模式，从而缩短交货期，更好地满足设备采购单位的要求。
3．3控制自动化
起重机的更新和发展．在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。铸造起重机运行过程全部经由PLC进行自动化控制，工作信息自动传给上位机(工业PC)．最终通过遥控与整个工厂的管理和控制系统相联是铸造起重机未来发展的一个主要方向。
大型高效起重机的新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统，PLC已成为起重机控制系统的核心，将完成所有自动控制的功能。它通过现场总线(如PROFIBUS)实现各种信号的检测和对各个调速装置的控制，并采用分布式IO和光缆通讯，该方式通讯信息量大、连线简单、抗干扰能力强、可靠性高。
由于变频调速、遥控数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇模糊控制、吊具三维激光定位、雷达防碰撞、无接触供电及三维条形码等技术将广泛得到应用，使PLC的通讯和信息处理任务越来越繁重，因此PLC的选型也趋向大型化、冗余化。如德国MAN和DEMAG公司近年生产的铸造起重机有很多采用了西门子容错自动化系统$7--400H。西班牙DF公司、芬兰KONE和法国DSD—SECOMETAL公司也经常由TE公司设计使用莫迪康TSXPremium中型PLC。
3-4调速变频化
铸造起重机采用变频或调压调速以后，与转子串电阻调速相比具有以下明显优点：
(1)机构起、制动平稳；
(2)有效地减少制动器闸块的磨损；
(3)被吊物体能准确定位；
(4)减少对金属结构(桥架或小车架)和传动系统的冲击，延长使用寿命；
(5)减少起动对电网的冲击。
调压调速投资比变频较低，因此在国外20世纪80年代、国内20世纪90年代得到大量应用，但如今变频调速取代调压调速已是必然趋势。首先变频调速的调速性能优于调压调速．另外变频调速可进行回馈制动，且低速运行时无转差损耗，而节能是现代企业考虑的重点。现国内企业大多考虑投资问题。起升机构以定子调压为多，运行机构以变频为多。而在国际上，据不完全统计，国外20世纪90年代以来投入使用的铸造起重机，90％以上采用变频调速，包括很多发展中国家如墨西哥、印度，其钢厂也早已大量使用全变频调速铸造起重机。变频调速已成为国外起重机生产厂家的标准设计。宝钢作为世界级的现代化企业，已认识到这一点。例如“十五”规划其宽厚板项目45台起重机，所有机构全部使用了交流变频调速传动。
此外与变频调速同时应用的还有冗余互备等技术。冗余互备技术在国外已大量使用，以公用直流母线部分为例．一般采用两套整流／回馈单元为全车的逆变器提供直流电源，在一套装置故障的情况下，利用另一套装置可以继续全负载工作。又如主起升系统，一般设计为1主1从1备，当一台变频／逆变器发生故障时，另一台可以50％的速度工作，或立即切换到备用变频／逆变器以全速工作。切换是由司机发出指令，PLC控制完成，包括变频／逆变器的动力线路、电机参数及控制信号的切换。冗余互备的目的是最大限度地减少设备故障对生产的影响，提高铸造起重机的可靠性。
3．5操作与维护智能化
随着科学技术的进步，各种监测、传感控制技术在起重机上得到了广泛的应用，从而使起重机的使用性能得到很大地提高，使起重机从以前简单意义上物料搬运工具变成目前的物流、信息流综合传送设备。操作与维护智能化，是铸造起重机发展最引人注目的前景。
之所以将操作与维护放在一起，是因为在现代冶金企业里，人员管理提倡并趋向操检合一，操作人员负有对设备进行一般性维护及处理简单故障的责任。并且操作与维护智能化的终端，都是设在操作室的Pc机、HMI及打印机。而从技术角度来讲，它们是分别在为操作与维护创造最佳条件，还是将其分开描述。
3．5．1操作智能化
操作智能化的主要内容包括遥控数据通讯、程控操作、吊具三维激光定位、吊具防摆模糊控制、雷达防碰撞、安全制动器等，下面逐一进行介绍。在铸造起重机上设置数字式称重装置，使铁水(钢水)重量随时显示，该装置与遥控通讯系统联接，与主控室进行通讯，累计每日的产量。同时数字式称重装置还可通过PLC完成超载断电和报警等功能。工业PC机也可通过遥控通讯系统实现与工厂二级管理系统的联网，通过主控室的控制，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合，从而实现生产管理自动化。
例如可根据连续板坯的大小、块数来决定转炉的装入量和出钢量，减少浪费。此外司机切换到遥控操作后，主控室也可直接控制起重机的运行。司机可切换至程控操作。在司机室的Pc机上设置工艺要求指令，传送至PLC，PLC启动自动控制功能，实现工艺要求的自动控制过程。对于程控操作，铸造起重机可按照人们事先约定的模式执行一定的工作任务，如加兑铁水、吊包、坐包等。PLC将根据工艺要求指令，自动完成工艺过程，确保运行可靠性。故障时，可切换到司机操作，并可随时从任一工艺流程点切入程控过程，这将使效率更高，设备运行更合理。通过激光三维定位装置，吊具在空间的位置可在司机室内的PC机及HMI上显示．定位精度可控制在~10mm以内，可满足遥控或程控操作的工艺要求。而司机操作时也可通过数字直观地确定吊具或物体是否已到达该物体应到达的位置，缩短起吊时间，有效地提高工作效率。
德国近年为解决起重机吊钩的防摆控制，开发了模糊逻辑电路的控制技术，用神经信息和模糊技术来寻找开始加速的最佳时刻，将有经验司机防摆实际操
作的数据输入系统，实现最优控制。模糊控制方式能
确定实施自动工作的控制指令。将人们主观上的模糊量通过模糊集合进行数字化定量，再利用计算机实现
像熟练司机一样的自如操作，取得了更高的效率和安全性。其吊具自动防摆系统能在运行速度200rrgmin、
加速度0．5rrgs的情况下很快使起吊物摇摆振幅减至几毫米。
新型激光式、雷达式防碰撞装置，不仅具有发射、接收功能，还具有对方车号、速度的识别功能。两台起
重机达到预先设定的间距时，就在司机室发出报警，通知已接近哪台起重机及双方的速度、距离，如到达
最近的安全距离则PLC控制自动减速停车，避免发生相撞。
一般在吊运重要物体，如液态金属、核原料、船舶时．起重机主起升机构的卷筒上应设置安全制动器系统。在该卷筒一侧法兰的轮缘上，根据制动力矩的需要可设置4—8台制动器。安全制动器的作用是保证工作制动器与安全制动器之间所有传动链环节中任一传动件损坏或断裂时，被吊物件均可安全。编码器和超速开关安装在各转动轴上，PLC系统通过它们来监测超速或卷筒不同步，进而控制安全制动器的动作，以实现对铸造起重机的自动安全控制。
3．5．2维护智能化
起重机上还将安装微机自诊监控系统，采用先进的智能化故障诊断技术，即PLC通过各种传感器检测手段随时采集起重机各机构运行状态值，PC机通过与PLC的总线通讯获取这些实时数值．再经过数据预处理及故障诊断。向操作维护人员提供设备各机构运行状况。该系统的核心是PLC与Pc机之间的合作，可使二者互补功能上的不足，PLC用于控制方面成熟可靠，而PC机在图形显示、数据处理、打印报表以及中文显示等方面具有优势。该系统主要具有以下几个功能。
(1)状况监控功能
能提供大部分常规维护检查的内容，如齿轮箱油温、油位，车轮轴承温度，电气舱温度，各机构调速器及电器元件的运行参数，起重机的载荷、应力和振动情况，制动器摩擦衬片的寿命及温度状况等。
(2)故障显示功能
在连续生产的冶金企业里，时间就是金钱。在起重机出了故障后，希望维修时间减至最短。故障显示装置可将正发生故障的零部件名称、故障情况及可能的故障原因在司机室内的PC机及HMI上显示出来。易出故障的电气和机械零部件，由冶金企业根据维护经验列出清单，起重机制造厂按要求设置故障显示点，以监测零部件出现故障。
(3)记录打印功能
定期(如每天)汇总设备运行情况，并由打印机打印出来，进入设备管理档案，用于查找故障原因、落实核对责任的需要。

4结束语
目前世界上最大的桥式起重机起重量为1200t，集装箱起重机小车的最大运行速度已达350m／min，堆垛起重机最大运行速度是240m／min，垃圾处理用起重机的起升速度高达100m／min，而这些在20世纪90年代初还是不可想象的事情。因此，我们也要对铸造起重机的发展前景充满信心，紧跟大容量转炉炼钢技术的发展，积极对铸造起重机的未来进行探讨和技术预研。

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450t

LIU1018

很好，下载学习。照片是哪个厂？

dcwcag

日本住友制造的。

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图片不错，正在加料，

fangying2000

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280tx21.5m铸造起重机

dcwcag

小车大减速器型式

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光风霁月

宝钢450t铸造起重机.太重制造

沙尘暴zz

小车大减速器型式是一台小车上有四个卷筒呢？还是两个小车？

wangruihait

资料确实很经典，非常有设计参考价值，请问楼主的联系方式？

沙尘暴zz

哪位大侠有国外铸造起重机起升机构的图片，请传上来！好让我们大家开开眼界！