淺談高爐爐殼的現(xiàn)場拼裝

郭 剛

(中國十九冶集團有限公司市場營銷部，四川成都 610031)

淺談高爐爐殼的現(xiàn)場拼裝

郭 剛

(中國十九冶集團有限公司市場營銷部，四川成都 610031)

高爐爐殼作為高爐本體的主要核心設備之一，其施工質量的好壞直接決定了高爐的使用壽命。由于高爐爐殼采用分段、分塊壓制成型，在現(xiàn)場拼裝成整體以后進行安裝的施工方法，所以爐殼現(xiàn)場拼裝環(huán)節(jié)就顯得尤為重要。為了提高爐殼現(xiàn)場拼裝質量，文章重點對爐殼拼裝措施和拼裝工序進行了闡述。

高爐爐殼； 拼裝措施； 拼裝工序； 允許偏差

高爐爐殼作為高爐本體的主要核心設備之一，安裝在高爐基礎之上，是不等截面的圓筒體。在高爐爐殼上安裝有出鐵設備、出渣設備、爐體冷卻設備、爐頂設備、煤氣導出管以及各種檢測設備等，結構復雜。此外高爐爐殼除承受自身重量和安裝在其上的各種設備重量以外，還要承受高爐爐料及其熔融產物的壓力，爐內氣體的壓力以及爐內砌筑物的熱膨脹壓力，受力情況相當復雜。由于高爐爐殼直徑、厚度、重量均較大，特別是大容積高爐，因此高爐爐殼在制作時，只能采用分段、分塊進行壓制成型，然后運抵施工現(xiàn)場，對其重新拼裝、焊接成一帶或者數(shù)帶以后，利用起重機具進行安裝到位。所以高爐爐殼的現(xiàn)場拼裝質量，將直接影響高爐安裝后續(xù)工序的施工質量，甚至決定著高爐在投產以后的使用壽命。

1 高爐爐殼的組成

高爐爐殼主要由爐缸段、爐腹段、爐腰段、爐身段、爐喉段、煤氣封罩組成，爐缸段、爐腰段、爐喉段均為圓筒形，爐腹段和爐身段則分別上大下小和上小下大的錐臺形(圖1)。爐殼板厚度依據(jù)爐型大小而定，厚度從20～110 mm不等，材質主要有Q345-B/C、BB503、WSM50C等幾種。

圖1 高爐爐殼組成

2 高爐爐殼拼裝措施

2.1 爐殼拼裝平臺

爐殼拼裝平臺是高爐爐殼拼裝的一項重要措施，搭設時先平整場地，可視場地土質和耐壓力情況而定。爐殼拼裝平臺具體尺寸依據(jù)高爐爐殼直徑而定，同時兼顧熱風圍管現(xiàn)場拼裝需要。拼裝平臺采用C20混凝土澆筑形成8根150 mm×250 mm×L(長度)的混凝土立方體支墩，上面埋設12 mm×80 mm×L(長度)的預埋鐵件，利用水平儀找正水平標高，而且在每次爐殼拼裝前，都需要對平臺爐殼接觸點的標高進行測量，用鋼墊板進行調平(圖2)。當在地基不良地區(qū)，可以直接全部澆筑成80 mm厚混凝土地坪。為了提高爐殼的拼裝進度，爐殼拼裝平臺一般宜設置兩個。

圖2 爐殼拼裝平臺

2.2 爐殼拼裝用裝配夾具

由于高爐爐殼拼裝精度高，拼裝間隙要求均勻一致，因此在爐殼拼裝過程中需要采用專用的裝配夾具。常用的爐殼對口裝配夾具主要由套環(huán)、拉板、圓沖、鐵楔子等組成(圖3)。

圖3 爐殼拼裝用裝配夾具

3 高爐爐殼拼裝工序

下面以昆鋼新區(qū)2 500 m3高爐為例對高爐爐殼的拼裝工序進行介紹。

3.1 工程概況

昆鋼新區(qū)2 500 m3高爐爐體結構高為45.5 m，最大直徑為14.400 m，最小直徑為3.1 m，共分為26帶。爐殼采用WSM50C鋼，板厚分別為：36 mm、38 mm、40 mm、45 mm、50 mm、55 mm、60 mm、65 mm、80 mm 9種規(guī)格，爐殼重約900 t，爐殼上各類焊縫長約1 300 m。高爐本體上設置有3個鐵口、2個排鉛孔、30個風口。

3.2 拼裝前的主要準備工作

(1)編制好施工作業(yè)方案，向制作廠家提出爐殼進場計劃表。

(2)爐殼焊接與一般焊接不同，在爐殼施工前必須做好焊接工藝評定試驗。

(3)掌握爐殼制作及預裝配情況，并對產品合格證和預裝配資料進行核實，向制作廠家索取爐殼預裝配過程中記錄的數(shù)據(jù)資料。

(4)施工現(xiàn)場搭設爐殼拼裝平臺，備齊各類找正、定位裝配夾具。

(5)組織爐殼按順序進場，清點爐殼數(shù)量，檢查爐殼質量。

3.3 爐殼拼裝設施

高爐爐殼采用在現(xiàn)場組成整體后，進行成帶安裝，依據(jù)高爐主吊裝機具的起重性能和爐殼重量，可以進行多帶組合吊裝。因此爐殼拼裝平臺的合理布置就顯得極其重要，一方面既要滿足主吊裝機具吊裝爐殼需要，發(fā)揮其最大的起重能力，另一方面拼裝平臺布置又不能影響現(xiàn)場道路交通通行，干涉到高爐其他系統(tǒng)的正常施工。

(1)拼裝地點選擇：根據(jù)本工程現(xiàn)場實際情況，高爐爐殼拼裝平臺選擇在出鐵場7線B列外側，如圖4所示。

(2)拼裝平臺搭設：設置1個直徑15 m的拼裝平臺(圖4)，用于高爐爐殼拼裝。拼裝平臺搭設前需在場地上鋪設碎石或礦渣，采用鋼筋混凝土拼裝平臺，并在其上鋪設預埋鐵件。

圖4 爐殼拼裝平臺布置

3.4 爐殼拼裝作業(yè)程序

(1)根據(jù)高爐爐殼各帶內徑，在拼裝平臺上，劃上圓弧，標上十字中心線，十字中心線要打上沖孔，用油漆作好標記。

(2)對拼裝平臺的水平度進行檢測，若有偏差，用鋼墊板進行調整。

(3)根據(jù)拼裝平臺上的爐殼標記線，在拼裝平臺上焊接定位擋板。

(4)利用起重機械將分塊出廠的爐殼逐塊吊放至拼裝平臺上，每塊爐殼采用兩根撐桿式固定器將爐殼與平臺進行固定，以防止吊車松鉤時爐殼傾倒，并借以調整爐殼的傾斜度。

(5)當?shù)诙K爐殼吊裝到位松鉤時，除安裝好固定器外，兩塊爐殼之間需要安裝2～3個裝配夾具，接下來是第三、第四塊爐殼的拼裝與前面兩塊爐殼的拼裝方法相同。每一塊爐殼吊裝時，鋼絲繩用卡扣套在爐殼的吊耳上，吊裝過程中要隨時檢查吊耳是否出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

(6)高爐爐殼找正作業(yè)時，主要調整和檢測爐殼上口水平差、最大直徑與最小直徑差、垂直度、錯邊量、坡口根部間隙等指標。找正工具主要利用裝配夾具和爐殼找圓器。當爐殼圓度偏差過大時，還需要借助于千斤頂或手動葫蘆進行找圓。

(7)待爐殼找正合格，經檢查確認以后，進行點焊固定，填寫自檢記錄和工序交接卡，方可交付焊接。

(8)高爐爐殼拼裝精度要求高，爐殼各立縫、橫縫之間的間隙也必須均勻一致，通常采用特定的爐殼對口裝配夾具來控制其拼裝精度。高爐爐殼在拼裝過程中裝配夾具的布置示意見圖5。

圖5 爐殼裝配夾具布置示意

(9)高爐爐殼拼裝作業(yè)程序見圖6。

圖6 爐殼拼裝作業(yè)程序

4 高爐爐殼拼裝允許偏差

高爐爐殼拼裝允許偏差應符合表1的規(guī)定。

5 結束語

由于爐殼分段、分塊壓制成型，在現(xiàn)場進行組裝成帶，因此影響高爐爐殼拼裝質量的因素，不僅僅是施工現(xiàn)場需要采取完善的拼裝措施和嚴格的拼裝工序，而且需要對爐殼設計、爐殼板采購、加工制作等每一道環(huán)節(jié)進行層層把關，只有這樣才能確保高爐爐殼拼裝誤差值控制在規(guī)范要求的范圍以內，為下一步爐殼安裝和爐體設備安裝創(chuàng)造條件，從而提高整個高爐的施工質量。

表1 高爐爐殼拼裝允許偏差

注：①H為預拼裝外殼的高度，D為外殼的設計直徑，t為板厚；②采用自動焊時，對口錯邊量和坡口端部間隙要求，應符合自動焊接工藝規(guī)程的規(guī)定。

[1] GB 50567-2010煉鐵工藝爐殼體結構技術規(guī)范[S].

[2] GB 50372-2006 煉鐵機械設備工程安裝驗收規(guī)范[S].

[3] GB 50755-2012 鋼結構工程施工規(guī)范[S].

[4] GB 50661-2011 鋼結構焊接規(guī)范[S].

[5] GB 50205-2001 鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范[S].

[6] GB 50252-2010 工業(yè)安裝工程施工質量驗收統(tǒng)一標準[S].

[7] 中國十九冶集團有限公司. 高爐煉鐵工程管理與施工技術[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

[8] 樊兆馥. 機械設備安裝工程手冊[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

[9] 費子文, 徐大銓. 中國冶金百科全書——冶金建設[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

郭剛(1971～),男，大學，高級工程師。

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[定稿日期]2015-02-12