120萬噸氧化球團回轉(zhuǎn)窯筒體吊裝技術(shù)

張興艾

(中國五冶集團機電分公司，四川成都610066)

氧化球團回轉(zhuǎn)窯是用于生產(chǎn)高爐用氧化球團礦的主要設(shè)備。回轉(zhuǎn)窯球團礦優(yōu)點是含鐵品位高，化學(xué)成分穩(wěn)定，有害雜質(zhì)少，機械強度好，粒度均勻，冶金性能好，是高爐“精料”的重要組成部分。因此以回轉(zhuǎn)窯球團礦代替燒結(jié)礦和豎爐球團礦將是鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展的方向。

回轉(zhuǎn)窯主要由支撐裝置、筒體、傳動裝置和窯頭罩、窯尾罩和冷風(fēng)裝置等組成?；剞D(zhuǎn)窯筒體吊裝特點是單件重量大、安裝位置較高、高空作業(yè)量大等。由于回轉(zhuǎn)窯筒體體積大、長度長，一般分成幾段按部件發(fā)貨進(jìn)入安裝現(xiàn)場后再進(jìn)行組裝。傳統(tǒng)的窯體吊裝方法是從窯尾至窯頭按順序吊裝。該方法需制作臨時支架或平臺來支撐兩個支承裝置之間懸空的筒體，才能完成筒體的組裝。支架的制作和拆除往往要耗費大量的人力、機械臺班及材料。我公司從多年來安裝類似回轉(zhuǎn)窯的實踐經(jīng)驗中，探索出無需制作鋼支架或平臺，利用專用組裝工裝并通過調(diào)整筒體吊裝順序，達(dá)到安全、經(jīng)濟并在保證質(zhì)量和工期的前提下完成吊裝任務(wù)。這里以120萬噸氧化球團5 m×33 m，安裝標(biāo)高為15.22 m的回轉(zhuǎn)窯筒體吊裝為例，闡述這一吊裝方法。

1 施工準(zhǔn)備及吊裝順序

1.1 吊裝機具準(zhǔn)備

220 t汽車起重機一臺;100 t液壓千斤頂2臺;20 t螺旋千斤頂4個;5 t手拉葫蘆2個;鋼絲繩φ39 mm×25 m兩對;圓弧形鋼托座兩個;M42雙頭螺栓24組;枕木若干;木楔若干;對焊縫錯邊調(diào)整裝置若干套。

1.2 回轉(zhuǎn)窯吊裝順序

回轉(zhuǎn)窯吊裝順序如圖1所示:窯尾段筒體吊裝——1#輪帶吊裝——第二段筒體吊裝——窯頭段筒體吊裝——2#輪帶吊裝——第三段筒體吊裝——筒體調(diào)校焊接——1#、2#輪帶調(diào)?！簖X圈吊裝。

2 回轉(zhuǎn)窯筒體的吊裝

2.1 窯尾段筒體吊裝

窯尾段筒體吊裝前，通過平臺冷風(fēng)管道預(yù)留孔設(shè)置一鋼性支撐，在2#支承輪上安放一對圓弧鋼托座，以承載窯尾端筒體，圓弧鋼托座的高度略大于輪帶的厚度，以便于吊裝1#輪帶。在2#支承輪基礎(chǔ)靠窯尾端一側(cè)設(shè)一鋼支座，支座上放兩個100 t千斤頂和鋼托座(圖2)。

圖1 吊裝順序

圖2 窯尾段筒體吊裝示意

用220 t汽車吊吊起窯尾段筒體，筒體尾端落在鋼支撐上，并在筒體兩邊塞上木楔防止筒體滾動。另一端落在2#支承裝置的圓弧鋼托座上，注意筒體上輪帶墊板的中心線對準(zhǔn)支承輪的中心線。緩緩松下吊車鋼絲繩，檢查各支撐和筒體的穩(wěn)定性，確定安全可靠后，再全部松下吊車鋼絲繩。

2.2 1#輪帶的吊裝

在輪帶的兩邊用δ30鋼板對稱焊接兩個吊耳，吊裝前將輪帶內(nèi)表面和筒體上輪帶墊板表面清洗干凈，并標(biāo)出輪帶定位中心線。由于輪帶自身重量大，吊裝時內(nèi)徑可能稍微呈橢圓狀，當(dāng)輪帶套入筒體上輪帶墊板后，可能無法自由套入。在筒體圓周四個等分點上焊4個千斤頂支座，用4個20 t螺旋千斤頂同步頂升，將輪帶均速套入到輪帶墊板上。按已劃出的輪帶安裝位置調(diào)整定位，并按已畫出的擋塊位置在輪帶兩側(cè)各安裝4塊擋塊，擋塊應(yīng)點焊，并在擋塊與輪帶之間點焊2 mm膨脹墊。1#輪帶安裝定位后，用100 t千斤頂將筒體頂起，取出圓弧形鋼托座，緩緩降下千斤頂，使輪帶和窯尾段筒體重量全部承受在2#支承輪和尾部鋼支架上。將千斤頂支座、千斤頂及鋼托座移至第二段筒體安裝位置下方，準(zhǔn)備吊裝第二段筒體。

2.3 第二段筒體吊裝

第二段筒體吊裝時與窯尾段筒體縱向焊縫應(yīng)錯開30°～60°，兩段筒體組對用M42雙頭螺栓，沿筒體圓周8個方向均勻布置(圖3)，焊縫錯邊調(diào)整工具使用數(shù)量可根據(jù)焊縫具體錯邊情況來確定，焊縫間隙用調(diào)整螺栓調(diào)節(jié)保證3 mm。待圓周8組調(diào)節(jié)螺栓全部均勻受力后，鎖緊螺栓兩端的雙螺母。同時使用吊裝窯尾段筒體支撐裝置頂升鋼支座上的兩個千斤頂，使第二段筒重量承受在千斤頂和8組調(diào)整螺栓上(圖3)。緩緩松下起重機吊鉤，檢查鋼支座受重后的穩(wěn)定性和安全性，確認(rèn)沒問題后準(zhǔn)備下一段吊裝。

圖3 第二段簡體吊裝

2.4 窯頭段筒體與1#輪帶的吊裝

窯頭段筒體吊裝前，在環(huán)冷機靠近回轉(zhuǎn)窯的鋼平臺橫梁上設(shè)置一臨時鋼支撐，使其與1#支承裝置共同支承窯頭段筒體。窯頭段筒體與1#輪帶的吊裝與窯尾段筒體和2#輪帶的吊裝方法相似(圖4)。此時應(yīng)注意所預(yù)留第三段筒體的安裝空間應(yīng)比其實際長度稍大。1#輪帶與筒體也只用擋塊在4個方向暫時定位，等整個回轉(zhuǎn)窯筒體調(diào)校合格并完成焊接后，1#、2#輪帶一起精調(diào)定位。

2.5 第三段筒體吊裝

第三段筒體吊裝應(yīng)緩慢就位(圖4)，先與第二段筒體組對連接，再與窯頭段筒體組對連接，因為第三段筒體安裝所留間隙要比本身長度大，組對最后一條焊縫時，要靠調(diào)整螺栓的拉緊力移動窯頭段和1#輪帶從而完成組對。第三段筒體下面無需設(shè)置支承，靠兩端焊縫的調(diào)整螺栓足夠支承筒體的重量(兩端焊縫8組M42調(diào)整螺栓均布)。

圖4 第三段筒體吊裝

2.6 回轉(zhuǎn)窯筒體找正

筒體直線度的找正利用每道焊縫的8組調(diào)整螺栓來進(jìn)行。筒體自身的橢圓度在吊裝前已經(jīng)檢查并調(diào)整合格，此時不需再做檢查。通過在筒體圓周上，用稍大于半徑的長度畫圓弧找出每道組對焊縫和窯頭、窯尾的中心，并標(biāo)記在“米”字支撐中心的鋼板上。并把窯頭端和中間三處組對焊縫支撐上的中心標(biāo)志做成活動窗口形式，以便激光準(zhǔn)直儀光束通過并檢測到遠(yuǎn)點的位置。檢測時把激光準(zhǔn)直儀架設(shè)在回轉(zhuǎn)窯窯頭端的臨時平臺上(觀測人員所站平臺和儀器架設(shè)的平臺分開設(shè)置)，調(diào)整準(zhǔn)直儀的位置，使激光束通過窯頭端和窯尾端筒體的中心(圖5)。

圖5 激光調(diào)邊回轉(zhuǎn)窯中心

按順序檢查中間三處組對焊縫圓心與激光點的偏差。這時偏差值通過調(diào)整螺栓來減小偏差直至允許范圍內(nèi)。每調(diào)整一次，檢查激光準(zhǔn)直線是否在窯頭與窯尾處的中心標(biāo)記上，若有偏差，調(diào)整至重合。再檢查前面所調(diào)焊縫的中心與激光準(zhǔn)直線的重合情況，若有偏差，再進(jìn)行調(diào)整。這樣經(jīng)過幾次反復(fù)調(diào)整，使整個筒體中心的直線度公差小于或等于3 mm，筒體調(diào)整即為合格。

2.7 筒體的焊接

筒體的組裝質(zhì)量檢查合格后，把每道焊口的8組M42調(diào)整螺栓的雙螺母并緊，并用500×300×18 mm與窯體材質(zhì)相同的鋼板把相鄰兩筒體連接，每道焊口8塊均勻布置，兩端均滿焊(圖6)。

筒體焊接前應(yīng)對焊縫進(jìn)行點焊，筒體點焊采用與正式焊接相同材質(zhì)的焊條，點焊位置應(yīng)對稱均勻布置，點焊長度大至相等。

筒體焊接應(yīng)按照回轉(zhuǎn)窯安裝使用說明書上的焊接方法和順序施焊，以控制焊接變形。焊縫質(zhì)量經(jīng)無損探傷檢測合格后，割去筒體內(nèi)連接板和定位螺栓以及支撐，并打磨平整。

2.8 輪帶的調(diào)整

圖6 筒體焊接

筒體焊接完畢后，由于焊縫收縮，軸向長度有變化，需要重新校核1#、2#輪帶中心線與托輪橫向中心線的距離。復(fù)測2#滾圈中心與托輪中心是否重合，若位移需調(diào)整至重合，允許偏差為2 mm，1#輪帶與托輪中心線距離為47 mm(托輪中心向窯頭端偏移)，輪帶與托輪接觸長度不小于工作寬度的98%。調(diào)整正確后，盤動筒體檢查輪帶的端面跳動，允許3 mm偏差。合格后按設(shè)計要求焊接輪帶擋塊和壓板。

2.9 齒圈的吊裝

將兩個半齒圈接合面清洗干凈，將筒體上安裝齒圈位置的焊縫用砂輪磨平，磨平長度稍寬于齒圈寬度。齒圈彈簧板應(yīng)在地面組裝，組裝時注意齒圈接合面的編號要對應(yīng)，彈簧板的方向要一致。用鐵線把彈簧板牢固的固定在齒圈上，以防吊裝時彈簧板擺動影響安裝。

在筒體上齒圈安裝中心線的半圓周上安裝三個調(diào)整工裝(圖7)，來調(diào)整齒圈的徑向和軸向誤差。

圖7 齒輪吊裝

齒圈吊裝時接合面向下，確定彈簧板的方向與回轉(zhuǎn)窯工作方向一致，扣在筒體上。把齒圈臨時固定在筒體上，轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)窯筒體，把齒圈轉(zhuǎn)到回轉(zhuǎn)窯的下部。然后再吊裝另一半齒圈(圖7)。連接兩個半圓齒圈，測量齒輪接合面處的齒距，其尺寸誤差不得大于0.005 m(m為齒輪模數(shù))。

兩個半圓齒圈連接合格后即可進(jìn)行調(diào)整。首先調(diào)整大齒圈與1#輪帶的橫向中心線的距離，其偏差不大于3 mm。齒圈的徑向和軸向誤差通過工裝上的調(diào)整螺栓來調(diào)節(jié)，徑向誤差不大于1.5 mm，端面誤差不大于1 mm。合格后將彈簧板與筒體點焊牢固。松開調(diào)整工具，再次復(fù)測齒圈的徑向和軸向誤差，若不符合則應(yīng)重新調(diào)整。合格后將彈簧板與筒體接觸部分全部連續(xù)焊接，焊縫高度應(yīng)符合設(shè)計要求。至此，回轉(zhuǎn)窯筒體吊裝全部完成。

3 回轉(zhuǎn)窯筒體吊裝技術(shù)的對比

3.1 傳統(tǒng)的吊裝方法

回轉(zhuǎn)窯筒體傳統(tǒng)的吊裝順序是:窯頭段筒體——1#輪帶——第二段筒體——第三段筒體——窯尾段筒體——2#輪帶——大齒圈。

3.2 傳統(tǒng)吊裝方法與本吊裝方法的對比

本吊裝方法把第三段筒體的吊裝調(diào)在窯尾段筒體和2#輪帶吊裝之后。

采用傳統(tǒng)方法按順序吊裝時，由于第二、三段筒體無支承全部懸空，需要在一、二號支承裝置之間做鋼桁架，以承載二、三段筒體的重量。采取這樣的吊裝順序在吊裝2#輪帶非常復(fù)雜。以直徑5 m，長33 m回轉(zhuǎn)窯吊裝為例，若制作桁架，制作安裝、拆除費用以及機械、材料費用需要5萬元左右;若不制作桁架，把第三段筒體和窯頭段筒體在地面組裝成整體一次性吊裝，重量則達(dá)到94 t，在一般施工現(xiàn)場基本沒有這樣大起重能力的起重設(shè)備資源。

采用本吊裝方法，僅需在窯頭、窯尾設(shè)一臨時支撐，在第二段筒體下方設(shè)一活動鋼支架，就能完成整個吊裝與調(diào)校過程。投入很少的技術(shù)措施，既保證了施工的安全性，又保證了筒體組裝的精度，還大大縮短了工期。經(jīng)濟效益和社會效益都很顯著。

4 結(jié)論

通過調(diào)整回轉(zhuǎn)窯筒體吊裝的先后順序，利用專用的組對工裝，以回轉(zhuǎn)窯的支承裝置作為窯體吊裝的主要支撐點，這一吊裝方法既保證了吊裝的安全性、筒體組裝的精度，又取消了原來制作鋼桁架的大量人力、材料和機械的投入，縮短了整個回轉(zhuǎn)窯安裝的工期，取得了明顯的經(jīng)濟和社會效益。

［1］GB 50551－2010球團機械設(shè)備安裝工程施工工程質(zhì)量驗收規(guī)范［S］