三機(jī)架精軋機(jī)組離線組裝整體推移安裝設(shè)計(jì)
——泰鋼1 800 mm爐卷軋線技改工程

唐洪志

(1.西安建筑科技大學(xué), 陜西西安 710055； 2.中國(guó)十九冶集團(tuán)有限公司， 四川成都 610031)

三機(jī)架精軋機(jī)組離線組裝整體推移安裝設(shè)計(jì)
——泰鋼1 800 mm爐卷軋線技改工程

唐洪志1， 2

(1.西安建筑科技大學(xué), 陜西西安 710055； 2.中國(guó)十九冶集團(tuán)有限公司， 四川成都 610031)

結(jié)合大型軋機(jī)離線組裝整體推移安裝技術(shù)在泰鋼1 800 mm爐卷軋線技改工程中的應(yīng)用，對(duì)大型軋機(jī)離線組裝整體推移安裝技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，論證了實(shí)現(xiàn)大型軋機(jī)離線組裝整體推移安裝的技術(shù)設(shè)施和關(guān)鍵問(wèn)題。該技術(shù)相關(guān)科技成果經(jīng)鑒定達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，可供有關(guān)技術(shù)人員參考。

大型軋機(jī)； 整體推移； 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 工程概況

山東泰鋼1 800 mm爐卷軋線投產(chǎn)于2008年7月，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能80×104t。2012年為使軋鋼工序的生產(chǎn)能力與技術(shù)升級(jí)改造后的上游煉鐵、煉鋼工序生產(chǎn)能力相配套，并提升軋制產(chǎn)品的品質(zhì)，泰鋼決定對(duì)該生產(chǎn)線進(jìn)行升級(jí)改造。其主要內(nèi)容就是在爐卷軋機(jī)后的輸出輥道區(qū)域增設(shè)三機(jī)架精軋機(jī)組。為確保停產(chǎn)改造時(shí)間最短，經(jīng)過(guò)前期與相關(guān)單位進(jìn)行技術(shù)交流和協(xié)商，決定采用三機(jī)架精軋機(jī)組離線組裝整體推移安裝技術(shù)(簡(jiǎn)稱：軋機(jī)整體推移技術(shù))來(lái)安裝三臺(tái)新增的精軋機(jī)組本體設(shè)備。經(jīng)過(guò)招標(biāo)，最終決定該工程的施工由中國(guó)十九冶集團(tuán)有限公司承擔(dān)。

軋機(jī)整體推移技術(shù)的主要內(nèi)容是：

(1)利用軋線第一次停產(chǎn)，拆除原有層流冷卻、輸出輥道的部分設(shè)備，并拆除該段設(shè)備基礎(chǔ)，架設(shè)臨時(shí)輥道橋，然后恢復(fù)生產(chǎn)。

(2)在軋線正常生產(chǎn)的同時(shí)，繼續(xù)拆除部分舊基礎(chǔ)，在偏移軋制中心線一定距離的位置施工軋機(jī)組裝平臺(tái)，并施工軋機(jī)本體基礎(chǔ)和軋機(jī)傳動(dòng)裝置基礎(chǔ)，安裝軋機(jī)推移裝置，安裝軋機(jī)本體設(shè)備及機(jī)體配管，安裝軋機(jī)傳動(dòng)裝置，安裝新增軋機(jī)的液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)備及相應(yīng)的車間管線。

(3)軋線第二次停產(chǎn)，將三機(jī)架精軋機(jī)組整體推移至安裝位置，然后施工軋機(jī)離線組裝區(qū)的換輥裝置基礎(chǔ)并安裝軋機(jī)換輥裝置，連接車間管路與軋機(jī)本體管路，連接電纜，然后進(jìn)行相應(yīng)調(diào)試。相較于常規(guī)安裝方法所需180～210 d的停產(chǎn)時(shí)間，本項(xiàng)目利用大型軋機(jī)離線組裝整體推移安裝技術(shù)軋線僅停產(chǎn)39 d，大幅減少了泰鋼的停產(chǎn)損失。

泰鋼1 800 mm爐卷軋線增設(shè)三機(jī)架精軋機(jī)組采用整體推移安裝的技術(shù)參數(shù)：整體推移距離6 600 mm；推移重量1 350 t(不含軋輥)。泰鋼爐卷軋線增設(shè)三機(jī)架精軋機(jī)組整體推移安裝創(chuàng)造了中國(guó)第一、全世界第二的記錄，成套技術(shù)經(jīng)行業(yè)內(nèi)專家鑒定，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

2 三機(jī)架精軋機(jī)組整體推移技術(shù)的主要技術(shù)措施

三機(jī)架精軋機(jī)組離線組裝整體推移安裝技術(shù)措施主要包括：臨時(shí)輥道鋼過(guò)橋的設(shè)計(jì)、原有設(shè)備基礎(chǔ)拆除措施、軋機(jī)離線組裝混凝土平臺(tái)設(shè)計(jì)、軋機(jī)整體推移系統(tǒng)設(shè)計(jì)、利用軟件優(yōu)化施工技術(shù)方案和輔助施工過(guò)程管理。

2.1 臨時(shí)輥道鋼過(guò)橋的設(shè)計(jì)

需要拆除的原有設(shè)備基礎(chǔ)跨度達(dá)31.335 m，為保證在兩次停產(chǎn)器之間的保產(chǎn)階段生產(chǎn)的產(chǎn)品合格，臨時(shí)輥道的功能必須滿足以下要求。

(1)每根輥道必須正常運(yùn)轉(zhuǎn)(輥道表面速度必須與帶材運(yùn)行速度一致)。

(2)臨時(shí)輥道必須設(shè)置冷卻水，且冷卻水必須集中并排放至原有的濁環(huán)水系統(tǒng)。

(3)臨時(shí)輥道鋼過(guò)橋必須具有輥道運(yùn)行和軋機(jī)正常軋制所需的剛度。

(4)臨時(shí)輥道過(guò)橋必須具有防止飛鋼的保護(hù)設(shè)施，保護(hù)施工人員的人身安全。

(5)臨時(shí)輥道過(guò)橋必須具有適當(dāng)?shù)母魺岽胧?，保護(hù)施工人員不受熱輻射傷害。

(6)臨時(shí)輥道過(guò)橋與新增精軋機(jī)組設(shè)備基礎(chǔ)必須有一定的距離，為施工作業(yè)提供足夠的作業(yè)空間。

根據(jù)上述要求，設(shè)計(jì)的臨時(shí)輥道鋼過(guò)橋見(jiàn)圖1。

圖1 臨時(shí)輥道鋼過(guò)橋

2.2 原有設(shè)備基礎(chǔ)拆除措施

在本次改造項(xiàng)目中，原有設(shè)備基礎(chǔ)需要拆除約2 400 m3，并且拆除的主要工作量在兩次停產(chǎn)期間完成，在這期間軋鋼生產(chǎn)線仍然要維持生產(chǎn)，因此在基礎(chǔ)拆除方法選擇方面必須考慮以下5個(gè)因素：

(1)人員、設(shè)備的安全。

(2)保證軋制產(chǎn)品質(zhì)量。

(3)減少振動(dòng)和噪聲。

(4)減少粉塵。

(5)提高效率。

舊有設(shè)備基礎(chǔ)混凝土拆除通常有4種方式：人工氣錘鑿除、液壓錘鑿除、靜態(tài)爆破、繩鋸切割。

通過(guò)比較，擬選擇繩鋸切割方式破除混凝土，選擇這種方式要注意以下問(wèn)題：

(1)設(shè)備基礎(chǔ)的分塊設(shè)計(jì)。

(2)繩鋸切割的順序設(shè)計(jì)。

(3)繩鋸切割梁板的安全支撐體系設(shè)計(jì)。

(4)切割面冷卻水與切割粉末組成的泥漿清理收集、清理措施。

(5)冬季施工技術(shù)措施。

2.3 軋機(jī)離線組裝混凝土平臺(tái)設(shè)計(jì)

軋機(jī)離線組裝平臺(tái)(圖2)主要有以下5個(gè)方面的作用：

(1)作為軋機(jī)本體設(shè)備離線組裝的平臺(tái)。

(2)作為推移系統(tǒng)設(shè)備的安裝平臺(tái)。

(3)作為新增軋機(jī)地下液壓站設(shè)備管道與上部軋機(jī)組裝同步進(jìn)行的隔離設(shè)施。

(4)作為軋機(jī)推移就位后施工軋機(jī)換輥裝置基礎(chǔ)的底模。

(5)優(yōu)化混凝土平臺(tái)外形尺寸，軋機(jī)推移就位后不需要拆除，嵌入換輥裝置基礎(chǔ)，減少建筑垃圾的產(chǎn)生。

圖2 軋機(jī)離線組裝平臺(tái)及軋機(jī)本體基礎(chǔ)

2.4 軋機(jī)整體推移系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目3臺(tái)軋機(jī)總重量2 600 t，每臺(tái)精軋機(jī)組(不含軋輥及機(jī)架間活套)重量約為450 t。根據(jù)國(guó)內(nèi)外建筑物、高爐等整體推移的案例，考慮到成本、技術(shù)難度等方面的原因，本項(xiàng)目決定采用1套雙軌雙缸智能同步推移裝置將三臺(tái)精軋機(jī)組分別推移就位，即只需租用1套雙缸智能同步推移裝置，設(shè)計(jì)3套推移鋼梁、滑軌。

采用滑動(dòng)推移方式，因?yàn)椴捎玫脑h(yuǎn)遠(yuǎn)少于滾動(dòng)推移方式，其承載情況也遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于滾動(dòng)推移方式，因此在推移過(guò)程中出現(xiàn)故障的可能性也大為降低。

泰鋼1 800 mm爐卷軋機(jī)生產(chǎn)線新增三機(jī)架精軋機(jī)組軋機(jī)本體底板位置的二次灌漿層設(shè)計(jì)厚度為200 mm，滑軌和滑靴所占的凈空高度應(yīng)不超過(guò)200 mm為宜，滑軌本身的高度還要考慮智能同步推移裝置的液壓爬行器的自鎖裝置能夠鎖緊滑軌，高度過(guò)低將導(dǎo)致液壓鎖軌器與滑軌的接觸面壓強(qiáng)過(guò)大，導(dǎo)致滑軌在鎖軌器反作用力的作用下變形甚至被切削，而使同步推移裝置無(wú)法正常工作。

2.5 利用軟件優(yōu)化施工技術(shù)方案和輔助施工過(guò)程管理

在本項(xiàng)目中，以作者本人為首的工程技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)靈活運(yùn)用了多種軟件進(jìn)行施工技術(shù)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括：

(1)利用Sketchup軟件進(jìn)行了軋機(jī)整體推移技術(shù)方案的初步設(shè)計(jì)和原有設(shè)備基礎(chǔ)拆除的繩鋸切割分塊方案。

(2)利用inventor軟件對(duì)臨時(shí)輥道鋼過(guò)橋及軋機(jī)離線組裝平臺(tái)進(jìn)行了初步的有限元分析，并進(jìn)行三維仿真模擬了軋機(jī)整體推移過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了多處干涉，從而提前制定了解決方案(圖3)。

(a)臨時(shí)輥道鋼過(guò)橋有限元分析的位移分析結(jié)果

(b)軋機(jī)整體推移三維仿真圖3 Inventor軟件應(yīng)用

(3)利用品茗軟件進(jìn)行了繩鋸切割混凝土塊體下部支撐體系的強(qiáng)度驗(yàn)算。

(4)利用Project軟件對(duì)施工進(jìn)度計(jì)劃編制、施工過(guò)程資源配置調(diào)整等進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的管理。

3 軋機(jī)整體推移技術(shù)實(shí)踐

泰鋼原計(jì)劃1 800 mm爐卷軋線第一次停產(chǎn)20 d、第二次停產(chǎn)40 d完成技術(shù)升級(jí)改造工程。以筆者為首的工程技 術(shù)團(tuán)隊(duì)從項(xiàng)目招投標(biāo)階段開(kāi)始，即通過(guò)BIM技術(shù)相關(guān)軟件對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行精心策劃，提出第一次停產(chǎn)13d、第二次停產(chǎn)26d完成改造工程的施工計(jì)劃，向業(yè)主做出承諾。在施工過(guò)程中，筆者帶領(lǐng)工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員及作業(yè)人員進(jìn)行了耐心充分的技術(shù)指導(dǎo)，施工單位最終于2013年6月如期完成本項(xiàng)目的施工。

4 結(jié)論

泰鋼1 800 mm爐卷軋線技術(shù)升級(jí)改造工程成功的將大型軋機(jī)離線組裝整體推移安裝技術(shù)用于既有軋線增設(shè)軋機(jī)機(jī)組的工程中，可以使軋線技術(shù)升級(jí)改造工程的工期、尤其是停產(chǎn)周期大幅縮短，軋線改造工程的施工質(zhì)量也得到突破性的提高，施工單位再也不用像過(guò)去那樣用人海戰(zhàn)術(shù)來(lái)應(yīng)付停產(chǎn)改造期間繁重的施工任務(wù)，為施工企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為軋線升級(jí)改造工程提供了一個(gè)全新的思路。

唐洪志(1972～)，男，工程碩士研究生，教授級(jí)高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事機(jī)械設(shè)備安裝工程技術(shù)管理和建設(shè)工程項(xiàng)目管理。

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[定稿日期]2014-10-20