本鋼板材煉鋼廠新接受跨吊車滑觸線持續(xù)出現縱向單方向竄動，已嚴重威脅吊車運行安全。該問題產生的原因涉及生產工藝、滑觸線的設計安裝及吊車集
電器選型等諸多方面，本文依據現場測量數據和科學分析，找出了導致故障的真正原因，提出了有效的解決方案，并循序漸進地開展整改，取得了良好效果。
問題的出現
接受跨區(qū)域工藝條件
煉鋼廠新接受跨區(qū)域全長近400 m，由薄板坯鑄機(BSP)接受跨和大板坯鑄機(WSC)接受跨兩個區(qū)域組成，兩區(qū)域處于貫通狀態(tài)。其中有260 t冶金鑄造起重機5臺，采用側壓式銅質剛體滑觸線供電(三相四線制，AC 3 kV)。其前道工序的7臺轉爐均處于薄板接受跨側(南側)，2臺電爐和2臺RH處理位也處于南側區(qū)域，而承擔主要生產任務的6#、7#大板坯鑄機處于北側區(qū)域。因此，幾臺260 t吊車長期處于從南側區(qū)域吊起重鋼水包，為北側2臺大板坯鑄機上罐，然后
將空鋼水包吊運回南側區(qū)域，作業(yè)方式見圖1。
滑觸線縱向竄動導致突發(fā)設備故障
2013年4月27日，天氣變化較大，氣溫陡然提升10 ℃，大板坯接受跨區(qū)域B相滑觸線產生向下拱彎變形，滑觸線接頭處的連接板折斷，在此作業(yè)的6#260 t吊車的2相集電器變形損壞，導致整個區(qū)域生產熱停達3 h。
滑觸線發(fā)生縱向竄動的范圍與危害
通過在滑觸線上做標記點與定期測量變化量的方法，發(fā)現滑觸線存在整體縱向單方向向北竄動的現象。該竄動致使大板坯區(qū)域滑觸線3個溫度補償器的補償余量消失，滑觸線無法將因溫度急劇變化而產生的應力消化掉，*終導致故障。竄動主要出現在4#傾翻機上方至4#鑄機對面100 m的區(qū)域內。北部的滑觸線被該區(qū)域滑觸線頂著走，易彎曲變形；南部的滑觸線被該區(qū)域滑觸線拖著走，易發(fā)生連接板斷裂，見圖1。
從出現故障之日起，A相、B相滑觸線的竄動一直持續(xù)發(fā)生，*大累計竄動距離曾達400 mm左右，*大竄動速度為1.2 mm/d。持續(xù)的竄動造成了滑觸線
頻繁出現拱彎變形、連接板斷裂、供電電纜拉伸受力、瓷瓶損壞、吊車集電器損壞、集電器推車變形開焊等故障。據統(tǒng)計，從2013年4月至2014年12月，
該區(qū)域滑觸線竄動共導致熱停故障9起，其中造成嚴重生產熱停3起，故障臺時1048 min，所幸沒有造成相間短路(若3000 V電壓發(fā)生短路，后果不堪設想)。而且，為了控制其劣化趨勢，在21個月的時間內，被迫開展檢修調整32次，區(qū)域性停機檢修合計51 h，對連鑄機的生產造成了嚴重的影響。
原因分析
吊車車體偏移是造成滑觸線竄動的主因
吊車由南向北行駛吊運重鋼水包260 t，吊車由北向南行駛吊運空鋼水包85 t，則吊車在往復運行時吊車輪壓的比值為260:85=3.06，即目前煉鋼廠新接受跨吊車的作業(yè)方式造成了吊車輪壓在往復運行中相差3倍以上。
根據吊車梁設計分析，吊車在運行過程中對吊車梁將產生豎向載荷(P)、橫向載荷(T)及縱向載荷(TL)。根據吊車橫向載荷(T)公式[1]：
T=α2Fkmax (1)
其中，α2為系數，一般軟鉤吊車取0.1；Fkmax為吊車*大輪壓標準值。吊車所受橫向載荷與吊車輪壓成正比，即在新接受跨吊車往復作業(yè)時，吊車對滑觸
線側吊車梁的橫向壓力的變化在3倍以上。
因此，處于吊車滑觸線側吊車梁下方的集電器(如圖2)則表現為：吊車吊運重鋼水包由南向北行駛時，受橫向載荷加大的影響，集電器對滑觸線的壓力同比加大。而吊車在吊運空鋼水包由北向南行駛時，橫向載荷減小，集電器對滑觸線的壓力同比減小。因此，吊車在往復作業(yè)的過程中存在一個由南向北連續(xù)
搟動滑觸線的作用，從而導致了滑觸線的向北竄動。通過對2#260 t吊車和5#260 t吊車車輪在運行中產生的偏移現象分析，也充分證實了吊車往復作業(yè)
時車體載荷不平衡的移動方式是滑觸線出現縱向向北竄動的主要原因，見圖2。
滑觸線在安裝過程中存在偏差過大問題
經現場測量，大板坯區(qū)域的滑觸線在僅70 m長的范圍內偏差超出了40 mm，而薄板坯區(qū)域的滑觸線也存在凹陷現象，偏差超20 mm，超出設計標準(10 mm)[2]。由于存在滑觸線在安裝過程中存在偏差過大的情況，260 t吊車集電器壓力的調整以滿足滑觸線*大凹陷處為準。因此，當吊車行駛到滑觸線
凸出區(qū)域時，集電器的壓力就會過大，搟壓現象更加明顯。經監(jiān)控發(fā)現，兩凹陷區(qū)域之間的相對突出區(qū)域也是滑觸線竄動的“重災區(qū)”。
環(huán)境溫度的突變是*終導致設備故障的誘因
隨著溫度的變化滑觸線會出現脹縮現象，滑觸線間會有溫度應力產生，該溫度應力與集電器的搟壓力形成合力。若溫度短時間內驟然變化，溫度應力突然增大，達到無法通過竄動而消除時，滑觸線就會出現斷裂或拱彎。一般是在4#鑄機以南的薄板區(qū)域出現斷裂，在6#鑄機對面附近區(qū)域出現拱彎。
因此可以說，溫度的驟然變化是*終導致故障發(fā)生的“*后一根稻草”。
解決方案
對滑觸線安裝偏差較大的區(qū)域進行矯正調直針對滑觸線的安裝偏差，在大板坯鑄機區(qū)域和薄板坯鑄機區(qū)域各劃定了1個偏差較大的區(qū)域作為調整矯直區(qū)，將設計制作的8~20 mm厚電木墊板加墊到瓷瓶根部，以消除滑觸線的凹陷使其平直。
對吊車集電器進行姿態(tài)矯正及壓力調整
滑觸線矯直后，可對吊車的集電器進行適當的調整，確保每臺吊車集電器的4相壓力一致，并在保證運行穩(wěn)定的前提下，*大程度地減小對滑觸線的壓力，使集電器壓力更趨于合理。
降低電刷摩擦力和增大滑觸線竄動阻力
滑觸線發(fā)生竄動，從力學的角度分析，是滑觸線竄動阻力小于吊車集電器的搟壓力而導致的，因此，應從降低集電器電刷的摩擦力(即集電器的搟壓力)和
增大滑觸線的竄動阻力這兩方面入手予以解決。
260 t吊車集電器電刷的材質為J164，其摩擦阻力大，對滑觸線搟壓明顯。重新設計材質為J201的電刷包括銅托板，在保證原有電刷強度不變的條件下，具有重量輕、耐磨性好和摩擦阻力小的特點。若替換J164電刷，既能減緩滑觸線的竄動，更可以大幅降低運行成本90%，具體參數比較見表1。滑觸線支架上的瓷瓶固定端與滑觸線為間隙接觸，其壓板緊固到極限位置時，接觸線橋架與固定端之間仍有間隙，對滑觸線的竄動阻力較小。重新設計壓板，使其能夠起到緊固滑觸線增大竄動阻力的作用，效果見圖3。
實施效果
滑觸線矯直措施的實施及效果2014年6月進行了滑觸線矯直調整，施工歷時7 h，累計矯直滑觸線70 m，調整瓷瓶80多個，加墊墊板112塊，使該區(qū)域滑觸線偏差小于±5 mm。
滑觸線矯直后滑觸線竄動現象有所減緩，其中：
A相滑觸線的平均竄動速度由調整前的1.1 mm/d，下降為0.7 mm/d；B相滑觸線則由調整前的1 mm/d，下降為0.5 mm/d。
吊車集電器壓力調整后效果明顯
在滑觸線矯直完成后，又將260 t吊車的集電器向后調整10~20 mm，適當減少了集電器對滑觸線的壓力。該項措施實施后，滑觸線竄動速度明顯降低。
其中，A相滑觸線的平均竄動速度下降為0.5 mm/d，B相滑觸線則下降為0.28 mm/d。
新型電刷和壓板的使用基本解決了滑觸線竄動問題
新型集電器電刷在吊車A相集電器上進行了試用，使用后A相滑觸線竄動速度下降了50%。與此同時，將滑觸線主要竄動區(qū)域內的瓷瓶固定端壓板替換為新設計的壓板，采取每隔一個支架替換一個新壓板的方式(考慮溫度應力的釋放)。措施實施完畢后，經過10個多月(至2015年12月)的連續(xù)跟蹤監(jiān)測，滑觸線單向竄動現象再未發(fā)生。
逐步整改*終徹底解決了滑觸線竄動問題
該設備問題因涉及新接受跨4臺連鑄機、5臺大型吊車的穩(wěn)定運行，為了避免因整改失誤而對生產造成**影響，遵循了先易后難，邊整改，邊監(jiān)控，邊分析論證，邊調整方案的方式。每一階段整改措施在落實后，都設置了1~2個月的監(jiān)控期，用以檢驗整改效果，并針對效果調整下一階段整改方案。在上述措施逐步落實后，新接受跨吊車滑觸線的竄動問題*終得到了徹底解決。考慮到該區(qū)域滑觸線受力沒有發(fā)生根本改變，因此又在該區(qū)域增設滑觸線支架30套(將原有3 m的支架間距縮短為1.5 m)以強化滑觸線的穩(wěn)定性。
結束語
1) 煉鋼廠新接受跨區(qū)域特有的生產工藝造成了吊車作業(yè)時滑觸線受力的不平衡，成為了誘發(fā)設備故障的主因。
2) 吊車滑觸線的安裝精度是確保滑觸線投產后安全穩(wěn)定運行的先決條件，而吊車集電器電刷的型式和材質的選擇也應根據現場工藝條件而定。
3) 通過采取：滑觸線矯直、集電器減壓、電刷改型及壓板增壓等綜合措施，有效解決了滑觸線的竄動問題。
此問題的解決雖歷時兩年，但也充分證明了即使現場工藝布局不盡合理或受外部因素影響，但若能及時掌握設備狀態(tài)信息，準確地找到設備劣化的根源，并科學地開展整改，再復雜的設備問題也能夠解決。在本次設備問題的解決過程中積累的寶貴經驗，對在冶金企業(yè)中發(fā)揮重要作用的大型鑄造起重機的穩(wěn)定運行和滑觸線的維護具有重要意義。
