目前，安全滑觸線、銅質(zhì)鋼體滑觸線等取代陳舊的輕軌式吊車供電滑線已成為冶金企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢(shì)，但是，由于工況環(huán)境的影響及生產(chǎn)的制約，現(xiàn)今，在本鋼板材股份有限公司煉鋼廠還有部分區(qū)域仍然沿用輕軌式滑觸線，技術(shù)人員通過技術(shù)革新，取消了原隨輕軌并排鋪設(shè)，并分段補(bǔ)償?shù)亩鄬愉X排，而**性地采用了在輕軌的軌腰兩側(cè)焊接兩條銅排的新型滑觸線，使電壓損耗得到了有效控制，故障率顯著下降，設(shè)備維護(hù)量也大大降低。但是，由于在當(dāng)初改造過程中，并未將輕軌的溫度應(yīng)力問題考慮進(jìn)去，在滑觸線鋪設(shè)距離較長、距現(xiàn)場(chǎng)熱源較近的區(qū)域，新型輕軌滑觸線(簡(jiǎn)稱 NLATL)的溫度應(yīng)力問題就比較突出，從而隨著現(xiàn)場(chǎng)溫度的急劇變化而出現(xiàn)嚴(yán)重的膨脹和收縮的現(xiàn)象，并由此引發(fā)了設(shè)備故障。在本鋼板材煉鋼廠，此種新式的輕軌滑觸線還將在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)繼續(xù)使用，如何確保其在復(fù)雜的冶金環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)系到能否確保吊車的安全穩(wěn)定運(yùn)行和煉鋼廠生產(chǎn)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義。

1 新型輕軌吊車滑觸線的技術(shù)性能

1.1 新型輕軌滑觸線的組成結(jié)構(gòu)

新型 24kg 輕軌滑觸線的安裝結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。

如圖 1 所示，50mm×10mm 導(dǎo)電銅排（圖中 5）被焊接在軌腰的兩側(cè)，結(jié)構(gòu)緊湊牢固。

1.2 新型輕軌滑觸線的優(yōu)點(diǎn)

與老式輕軌滑觸線相比，因?yàn)槿∠朔侄窝a(bǔ)償?shù)亩鄬愉X排、補(bǔ)償電纜及相關(guān)連接組件，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，既減少了故障點(diǎn)，又便于維護(hù)；由軌腰兩側(cè)焊接的兩條銅排替代了導(dǎo)電性較差的鋁排，減少了傳輸過程中的電壓損耗。

1.3 新型輕軌滑觸線運(yùn)行中存在的問題

在煉鋼廠鑄鋼二跨區(qū)域，吊車滑線全長達(dá) 500m 的吊車采用新型輕軌滑觸線供電 (上壓式)，有 260t 橋式鑄造起重機(jī) 2 臺(tái)，225t 橋式鑄造起重機(jī) 1 臺(tái)，由于該區(qū)域滑線標(biāo)高僅為 13.5m，而地面設(shè)置的烤罐器、傾翻機(jī)、運(yùn)送鋼水罐的臺(tái)車等熱源與吊車滑線的直線距離有時(shí)還不到6m如此長的鋪設(shè)距離及復(fù)雜的工況環(huán)境，給沒有任何溫度應(yīng)力補(bǔ)償功能的吊車滑觸線造成了較大影響，使其隨著現(xiàn)場(chǎng)溫度的急劇變化而出現(xiàn)了嚴(yán)重的脹縮現(xiàn)象，并頻繁引發(fā)設(shè)備故障。僅 2011 年全年，因滑觸線脹縮而引發(fā)的故障達(dá) 10 起，故障臺(tái)時(shí)為 270min，其中，8 月 7 日，由于滑線變形導(dǎo)致 11 號(hào) 225t 吊車集電器“下炕”，造成設(shè)備熱停機(jī) 30min，4 號(hào)連鑄機(jī)斷澆，對(duì)煉鋼生產(chǎn)產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。

2 輕軌式吊車滑觸線溫度應(yīng)力的產(chǎn)生

2.1 輕軌滑觸線溫度應(yīng)力的產(chǎn)生輕軌滑觸線的基本應(yīng)力包括：彎曲應(yīng)力和溫度應(yīng)力[1]。其中溫度應(yīng)力 σt：σt=1.6Δt

在溫度應(yīng)力的作用下，輕軌會(huì)出現(xiàn)縱向水平推力，引發(fā)脹軌或縮軌現(xiàn)象。

2.2 輕軌滑觸線溫度應(yīng)力對(duì)生產(chǎn)的**影響

由溫度應(yīng)力引發(fā)的脹軌或縮軌現(xiàn)象，若能通過輕軌滑觸線間的連接軌縫完全吸收和化解，則不會(huì)對(duì)滑觸線本身造成影響。但是，如果輕軌的溫度應(yīng)力過大或鋪設(shè)不合理，每當(dāng)溫度改變 1℃，輕軌就需要承受 1.6t的壓力或拉力。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度升高而脹軌嚴(yán)重時(shí)，滑線變形彎曲（圖 2 a），將造成吊車集電器“下炕”；當(dāng)冬季氣溫降低時(shí)，滑線縮軌嚴(yán)重，導(dǎo)致滑線間連接軌縫過大（圖 2 b），吊車集電器通過時(shí)，會(huì)造成“戧耙子”現(xiàn)象。

3 輕軌式吊車滑觸線溫度應(yīng)力的解決

3.1 新型輕軌滑觸線溫度補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)

針對(duì)新型輕軌滑觸線的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，并結(jié)合 JGH 鋼體銅質(zhì)滑觸線溫度補(bǔ)償裝置的原理，開發(fā)設(shè)計(jì)了新型輕軌滑觸線溫度補(bǔ)償器，如圖 3 所示。

將原有連接銅排的圓形連接孔（圖 2 b）改為長 40mm 的圓角矩形孔，使輕軌可在連接板的束縛下脹縮竄動(dòng)，從而具有吸收溫度應(yīng)力的作用；同時(shí)，為了確保輕軌在脹縮過程中接頭處的導(dǎo)電性，在接頭兩側(cè)各焊接一塊引流板，用 6 根 1×70mm2電纜跨接，具體形式如圖 7 所示。

3.2 預(yù)留軌縫的設(shè)置

為了更好地發(fā)揮溫度補(bǔ)償器的效能，在補(bǔ)償器的安裝過程中，必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求預(yù)留軌縫，其計(jì)算公式為：

a = 0.0118(Tmax ? t)L ? C [1] （1）

式中 a —— 鋪設(shè)時(shí)預(yù)留軌縫（mm）；

Tmax——輕軌可達(dá)到的*高溫度（℃），可采用*高氣溫加 20℃；

t ——鋪設(shè)時(shí)測(cè)定的輕軌溫度（℃）；

L ——輕軌長度（m）；

C ——輕軌接頭應(yīng)力限制輕軌自由脹縮的長度（mm），輕軌小于 15m 時(shí)，取值為 1.5~3mm。

根據(jù)上式，鑄鋼二跨滑觸線年*高溫度為 55℃，輕軌每根長 10m，平均每 4 根加裝 1 套補(bǔ)償器，則 L取 40，改造時(shí)的實(shí)測(cè)溫度為 20~ 30℃間，C 取 1.5，則：

a = 0.0118×40×（55?25）?1.5=12.66

取 15mm.根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在安裝補(bǔ)償器的施工過程中，對(duì)輕軌間的軌縫進(jìn)行了調(diào)整，從而確保了補(bǔ)償器的效能發(fā)揮。

3.3 新型輕軌滑觸線連接矯正器的設(shè)置

舊式輕軌滑線的接頭處采用魚尾板連接，魚尾板能緊密地固定在輕軌的軌腰處，從而限制輕軌發(fā)生錯(cuò)位變形，但是，新型輕軌滑線改用 50mm×10mm 銅排作為連接板后，雖然導(dǎo)電性增強(qiáng)了，但連接板在軌腰處存在 12mm 左右的間隙（如圖 4 所示，上圖為采用銅板連接，下圖為魚尾板連接），極易造成輕軌接頭的錯(cuò)位變形，如圖 5 所示。

為了確保補(bǔ)償器在輕軌接頭處連接可靠，又研究設(shè)計(jì)了輕軌連接矯正器，矯正器由 1 塊連接底板和 4塊卡板組成，如圖 6 b 所示。

安裝時(shí)，先將底板焊接于輕軌接頭的一側(cè)（于軌底處兩側(cè)焊接），然后，將接頭處矯直、軌面矯平，穩(wěn)定后，將 4 塊卡板分別焊接于另一輕軌接頭的軌底兩側(cè)（圖 6 a，粗線為焊接處），從而，既可以實(shí)現(xiàn)輕軌的自由縱向脹縮，又嚴(yán)格限制了輕軌的變形錯(cuò)位。

3.4 新型輕軌滑觸線溫度應(yīng)力補(bǔ)償系統(tǒng)的確立

如上所述，新型輕軌滑觸線溫度應(yīng)力補(bǔ)償系統(tǒng)由溫度應(yīng)力補(bǔ)償器（包括補(bǔ)償連接銅板、引流板、過渡電纜）和輕軌連接矯正器組成，同時(shí)按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接頭的軌縫做好調(diào)整（圖 7），以確保補(bǔ)償系統(tǒng)效能的發(fā)揮。

4 溫度補(bǔ)償系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置與監(jiān)控

4.1 溫度補(bǔ)償系統(tǒng)安裝位置的選擇

鑄鋼二跨的吊車滑線全長 500m，而距離熱源*近、作業(yè)率*高的區(qū)域主要集中在中段，即從 2 號(hào)轉(zhuǎn)爐至 6 號(hào)轉(zhuǎn)爐共 230m 左右的區(qū)域內(nèi)，根據(jù)計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)勘查，計(jì)劃分別于 1 號(hào)轉(zhuǎn)爐對(duì)面、2 號(hào)轉(zhuǎn)爐對(duì)面、3 號(hào)傾翻機(jī)對(duì)面、4 號(hào)轉(zhuǎn)爐對(duì)面、5 號(hào)轉(zhuǎn)爐對(duì)面，每隔 40m 均勻分布安裝溫度補(bǔ)償 5 套。

4.2 補(bǔ)償器系統(tǒng)安裝及效果監(jiān)控

從 2012 年 2 月~10 月 16 日，利用低產(chǎn)期及三次聯(lián)合檢修的時(shí)間，對(duì)鑄鋼二跨輕軌滑線中段進(jìn)行了增設(shè)溫度應(yīng)力補(bǔ)償器系統(tǒng)的改造施工，累計(jì)消耗材料費(fèi)用 18600 元左右（原計(jì)劃費(fèi)用為 23400 元，利用拆吊車留存的舊電纜 60m，節(jié)約近 5000 元），如表 1 所示，累計(jì)施工共 14.5h，在安裝補(bǔ)償器的同時(shí)，對(duì)相應(yīng)的接頭處的預(yù)留軌縫進(jìn)行了調(diào)整（預(yù)留 15mm），并加裝了輕軌連接矯正器，以提高補(bǔ)償器的穩(wěn)定性，安裝效果如圖 7 所示。

通過上述改造，新型輕軌滑線補(bǔ)償器每處可增加 40mm 的*大補(bǔ)償量，即全程新增*大補(bǔ)償量為：

40mm×5=200mm。

經(jīng)過近 1 年的運(yùn)行證明：增設(shè)溫度應(yīng)力補(bǔ)償器系統(tǒng)，使鑄鋼二跨滑線溫度應(yīng)力的問題得到了徹底解決。從 2012 年初開始改造，至 2012 年 12 月（10 月 16 日改造基本完成），改造區(qū)域滑線經(jīng)受住了年初?20 多攝氏度嚴(yán)寒及夏天 40 多攝氏度高溫的考驗(yàn)，沒有發(fā)生一起滑線變形的設(shè)備故障，實(shí)現(xiàn)了零故障運(yùn)行，技術(shù)改造效果非常明顯。

5 結(jié)論

（1）鑄鋼二跨所使用的新型輕軌滑觸線原設(shè)計(jì)及施工標(biāo)準(zhǔn)不能夠滿足現(xiàn)有生產(chǎn)環(huán)境變化的要求，造成故障頻發(fā)，嚴(yán)重地影響了煉鋼生產(chǎn)，必須改造解決。

（2）所設(shè)計(jì)的溫度應(yīng)力補(bǔ)償器系統(tǒng)由補(bǔ)償連接銅板、引流板、連接矯正器及過渡電纜組成，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，科學(xué)合理，且實(shí)效性強(qiáng)。

（3）近 1 年的零故障運(yùn)行，充分證明了上述解決方案的科學(xué)性、有效性，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求。

（4）通過科學(xué)有效的技術(shù)改造，使舊設(shè)備重新煥發(fā)了活力，同時(shí)，通過技術(shù)改造不但取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，也積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提高設(shè)備管理水平具有重要意義。