鋼結(jié)構(gòu)制造項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)研究

孔憲威

摘 要：本文主要通過(guò)實(shí)際案例，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)制造項(xiàng)目工藝的設(shè)計(jì)原則以及設(shè)備選型進(jìn)行了詳細(xì)的探討，并結(jié)合其工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)提出一些可行性強(qiáng)的優(yōu)化措施，以便為進(jìn)一步提高我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)制造工藝水平提供可靠的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)制造；工藝設(shè)計(jì)；優(yōu)化措施；研究探討

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)制造工藝也提出了較高的要求，規(guī)定其必須在保質(zhì)保量的基礎(chǔ)上，最大化提高鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、美觀性和實(shí)用性，以便可以進(jìn)一步擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。因此，這就給相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)了較大的挑戰(zhàn)，要想實(shí)現(xiàn)最終的生產(chǎn)目標(biāo)，就要對(duì)現(xiàn)有的制造工藝進(jìn)行全面的優(yōu)化，并選擇適宜的生產(chǎn)設(shè)備，這樣才能滿足鋼結(jié)構(gòu)的制造需求，使其各項(xiàng)工藝參數(shù)達(dá)到最高標(biāo)準(zhǔn)。

1.案例分析

某鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)原有的生產(chǎn)能力約為25000t/a，根據(jù)其未來(lái)發(fā)展需求，需要提升新建基地的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，將其最終的生產(chǎn)任務(wù)確定在30000t/a。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，該企業(yè)主要以電站鍋爐配套鋼結(jié)構(gòu)制作為主，同時(shí)也承接建筑、橋梁等項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)制造任務(wù)。因此，保證鋼結(jié)構(gòu)的制造工藝水平、提高鋼構(gòu)件的生產(chǎn)效率和加工精度已成為企業(yè)勢(shì)在必行的工作趨勢(shì)，要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就要對(duì)現(xiàn)有的項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)形式進(jìn)行全面的優(yōu)化。

2 .基本設(shè)計(jì)原則分析

2.1投資成本的有效控制

從目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，其普遍存在利潤(rùn)率低、項(xiàng)目規(guī)模小等問(wèn)題。因此，要想推進(jìn)各生產(chǎn)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，就要確保其能夠在有限物質(zhì)資源的基礎(chǔ)上，將鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)質(zhì)量提升到最大化。另外，在工藝設(shè)計(jì)層面上也要加大管控力度，尤其是生產(chǎn)設(shè)備的合理選擇，例如，在關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，可以選用一些高端、技術(shù)精良的數(shù)控設(shè)備；而一般生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，可以選用一些低成本、性能良好的普通設(shè)備，這樣既可以提升鋼構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量，又能降低總的生產(chǎn)投資成本。

2.2 生產(chǎn)調(diào)節(jié)能力的有效提升

該企業(yè)對(duì)新基線所提出的生產(chǎn)要求屬于理想化的預(yù)測(cè)目標(biāo)，稍有不慎，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)情況與生產(chǎn)目標(biāo)出現(xiàn)較大的差異。因?yàn)槠髽I(yè)的主要生產(chǎn)目標(biāo)是以電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造為主，但是最終的生產(chǎn)任務(wù)也要能夠符合當(dāng)下市場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)發(fā)展需求，再加上建筑用鋼以及工業(yè)用鋼結(jié)構(gòu)的比例變化較大，所以即使所生產(chǎn)的鍋爐鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量達(dá)到相應(yīng)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，但是也導(dǎo)致機(jī)組容量出現(xiàn)很大的差距。因此，要想改善這種現(xiàn)狀，就要按照以下兩點(diǎn)原則對(duì)企業(yè)生產(chǎn)調(diào)節(jié)能力進(jìn)行設(shè)計(jì)：第一，要保證企業(yè)總生產(chǎn)能力，選擇適宜的通用設(shè)備；第二，在開(kāi)展平面布局設(shè)計(jì)工作時(shí)，要盡量將相同或相近的工序進(jìn)行合并，這樣才能提高鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)效率，降低鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)成本。

3.主要生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備的合理選型

3.1 H型鋼生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備選型

3.1.1生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

所謂H型鋼，是指一種截面呈“H”形的鋼結(jié)構(gòu)件，主要由上下翼板和腹板所組成。并且還會(huì)在腹板上增加相應(yīng)的強(qiáng)筋板。其整體工藝設(shè)計(jì)流程可以分為切割下料、拼板接長(zhǎng)、組立裝焊接、校正、端面銑、鉆孔、附件裝配以及噴漆包裝等環(huán)節(jié)。而該企業(yè)所生產(chǎn)的H型鋼產(chǎn)品主要分為兩大類，即規(guī)格較大的板焊H型鋼和規(guī)格相對(duì)較小的熱軋H型鋼，無(wú)論哪種鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，其產(chǎn)量比例都是十分明顯，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的操作規(guī)范以及工藝要求來(lái)進(jìn)行。

3.1.2設(shè)備選型

從焊接生產(chǎn)模式來(lái)看，H型鋼主要以單機(jī)流水線生產(chǎn)和自動(dòng)化生產(chǎn)模式為主。其中，前者生產(chǎn)過(guò)程中所涉及的基本設(shè)備有很多種，如：組立機(jī)、自動(dòng)焊機(jī)、翼緣校正機(jī)等。據(jù)相關(guān)實(shí)踐證明，這種生產(chǎn)模式不僅占地面積小，而且還具有較低的運(yùn)行成本，比較適宜于那些小型的鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)；而自動(dòng)化生產(chǎn)模式所包含的基本設(shè)備除了上述設(shè)備外，還包括：移鋼機(jī)、翻轉(zhuǎn)機(jī)、輸送輥道設(shè)備以及控制系統(tǒng)等，進(jìn)以確保整條生產(chǎn)線都能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制和自動(dòng)化生產(chǎn)。據(jù)相關(guān)實(shí)踐證明，自動(dòng)化生產(chǎn)線的優(yōu)勢(shì)比較明顯，不僅工作效率和工作質(zhì)量高，而且所涉及的是批人工干預(yù)也是十分之少，可以達(dá)到批量生產(chǎn)目標(biāo)。但是不足之處就是投資成本和占地規(guī)模較大，所以，比較適合應(yīng)用在一些大型的鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)中?；诎咐髽I(yè)的生產(chǎn)任務(wù)要求，在選擇生產(chǎn)模式以及生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，可以以單機(jī)生產(chǎn)線為主，并配置組立機(jī)、懸臂式埋弧自動(dòng)焊機(jī)、翼緣校正機(jī)以及小車式埋弧焊機(jī)等固定設(shè)備，這樣才能保質(zhì)保量的在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成H型鋼的總生產(chǎn)任務(wù)。

3.2箱型梁生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備選型

3.2.1生產(chǎn)工藝

所謂箱型梁，是指一種截面為方形的鋼結(jié)構(gòu)件，主要由蓋板、腹板、底板以及隔板所組成。通常，這種鋼結(jié)構(gòu)件都會(huì)應(yīng)用在高層建筑以及大跨度橋梁等工程項(xiàng)目中。從整體制造工藝來(lái)看，型梁的生產(chǎn)工藝十分復(fù)雜，整體工藝流程可以分為以下幾個(gè)步驟，即：底板劃線、隔板組裝及定位焊、腹板組裝及定位焊、隔板三邊焊接、UT檢測(cè)、上翼板組裝、尺寸檢查、鉆孔、隔板電渣焊、四縱縫埋弧焊、校正、端面銑等環(huán)節(jié)。

3.2.2設(shè)備選型

一般情況下，箱型梁的焊接生產(chǎn)模式也分為單機(jī)流水線生產(chǎn)和半自動(dòng)化生產(chǎn)兩種模式。在單機(jī)流水線生產(chǎn)過(guò)程中，所涉及的基本設(shè)備主要包括：組立機(jī)、埋弧自動(dòng)焊機(jī)和電渣焊機(jī)等。而半自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中則需要購(gòu)置翻轉(zhuǎn)架、移鋼機(jī)和輸送輥道等配套設(shè)備。從案例企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀來(lái)看，其在生產(chǎn)箱型梁時(shí)，最佳的生產(chǎn)模式應(yīng)以單機(jī)流水線為主，并采用U型箱型組立機(jī)、懸臂式埋弧自動(dòng)焊機(jī)和電渣焊機(jī)，這樣才能保質(zhì)保量的在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成箱型梁的總生產(chǎn)任務(wù)。

4.相關(guān)優(yōu)化措施

4.1充分明確起重能力

由于該企業(yè)的生產(chǎn)廠房長(zhǎng)度為250m，由4跨生產(chǎn)車間所組成，因此，所生產(chǎn)的鋼結(jié)構(gòu)件的重量也要控制在25t以內(nèi)，相對(duì)，可以采用25t起重機(jī)來(lái)完成構(gòu)件的轉(zhuǎn)運(yùn)要求。但因?yàn)殄仩t鋼架中的大板梁重量較明顯，所以若是1000MW鍋爐大板梁采用疊梁制造工藝來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，則其單片梁的重量就會(huì)超過(guò)155t，這樣就會(huì)與預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)出現(xiàn)較大的差距。所以，為了節(jié)省制造成本，就要根據(jù)廠房的總長(zhǎng)度，在相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)配置2臺(tái)100t起重機(jī)，并按照合抬的方式進(jìn)行起吊，這樣就能滿足大板梁的轉(zhuǎn)運(yùn)要求。

4.2合理劃分工藝物流和功能分區(qū)

由于該企業(yè)H型鋼和箱型梁的制造工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，就要結(jié)合各部件的制造工藝，按照應(yīng)用功能將整個(gè)車間劃分成6個(gè)功能分區(qū)：第一，原材料存放區(qū)，主要貯存外購(gòu)鋼板和型材；第二，切割下料區(qū)，主要為了實(shí)現(xiàn)集中備料，可以容納數(shù)控切割機(jī)和直條切割機(jī)等基本設(shè)備；第三，H型鋼焊接區(qū)，主要為了滿足H型鋼件制造以及各種零部件制造。所以應(yīng)能夠放置多種基本設(shè)備，如：H型鋼組立機(jī)、自動(dòng)焊機(jī)、翼緣校正機(jī)、端面銑床、轉(zhuǎn)角帶鋸床、鎖口機(jī)、三維數(shù)控鉆等設(shè)備；第四，箱型梁焊接區(qū)，主要為了滿足箱型梁及各部件的制造需求。所以應(yīng)能夠容納相應(yīng)的配套設(shè)備，如：U型/箱型組立機(jī)、埋弧自動(dòng)焊機(jī)、電渣焊機(jī)、端面銑床等設(shè)備；第五，鋼結(jié)構(gòu)件附件焊接及周轉(zhuǎn)區(qū)，主要為了所有鋼結(jié)構(gòu)件的焊接和校正、檢驗(yàn)需求；第六，涂裝區(qū)，主要用于用于產(chǎn)品涂裝，所以必須將其劃分成噴丸室和噴漆室兩個(gè)區(qū)域。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，通過(guò)對(duì)案例企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)制造項(xiàng)目工藝的分析，可以看出，要想進(jìn)一步提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，使其獲得相應(yīng)的生產(chǎn)效益，就要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)有的項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面的優(yōu)化，并不斷強(qiáng)化企業(yè)的投資成本和生產(chǎn)調(diào)節(jié)能力，選取適宜的生產(chǎn)設(shè)備，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件的起重能力進(jìn)行充分的明確，合理劃分工藝物流和功能分區(qū)，這樣才能高效、保質(zhì)保量的完成總生產(chǎn)任務(wù)，達(dá)到理想的發(fā)展目標(biāo)。

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