銅冶煉系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐新型煙罩施工技術(shù)

強(qiáng)永厚

（八冶建設(shè)集團(tuán)有限公司，金昌 737100）

1 工程概況

在銅冶煉工藝中，轉(zhuǎn)爐為圓筒狀回轉(zhuǎn)型冶金設(shè)備。爐門一般分布在爐體中間位置。在冶煉過程中，爐門為關(guān)閉狀態(tài)，防止液態(tài)金屬、煙氣溢出。在液態(tài)金屬出爐時(shí)，煙罩需要完全開啟，而一般的轉(zhuǎn)爐煙罩為旋轉(zhuǎn)式。由于轉(zhuǎn)爐工作時(shí)溫度高，煙罩受熱容易變形。傳動(dòng)裝置由于長期受灰塵浸蝕，導(dǎo)致煙罩很難靈活開啟。旋轉(zhuǎn)式煙罩開啟后占用空間較大，很容易被抬包碰撞變形，存在很大的安全隱患。近年來，隨著對轉(zhuǎn)爐設(shè)備技術(shù)的改進(jìn)，轉(zhuǎn)爐煙罩由傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式改進(jìn)為平開式。新型轉(zhuǎn)爐煙罩由移動(dòng)小車、左右推拉門、導(dǎo)向裝置、上下部固定煙罩及擋火門等主要部件組成。煙罩開啟時(shí)，左右推拉門由移動(dòng)小車帶動(dòng)沿軌道移動(dòng)，不占用車間空間，且抬包也不會(huì)碰撞煙罩。該新型煙罩采用循環(huán)水冷卻，大大降低了煙罩本體的溫度，最大限度減少了煙罩變形情況，延長了煙罩使用壽命，降低了生產(chǎn)成本，具有廣闊的使用價(jià)值。

以公司承建的某銅業(yè)公司轉(zhuǎn)爐煙罩改造工程為例，公司熔煉車間3臺(tái)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了煙罩改造安裝，以確保轉(zhuǎn)爐煙氣實(shí)現(xiàn)充分收集處理。在距離轉(zhuǎn)爐縱向中心線3 300 mm位置，制作安裝兩個(gè)H型鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)，平臺(tái)頂部標(biāo)高為7.380 m。在H型鋼平臺(tái)頂部鋪設(shè)QU80型起重機(jī)軌道，移動(dòng)小車可置于軌道上。同時(shí)，在16.395 m標(biāo)高鋼結(jié)構(gòu)安裝H型鋼軌道，以輔助左右推拉門運(yùn)行。通過移動(dòng)小車門座連接耳板，使其與集煙罩推拉門承插耳板連接。通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)小車，帶動(dòng)煙罩推拉門實(shí)現(xiàn)左右開合。左右推拉門采用循環(huán)冷卻水進(jìn)行冷卻。

2 重點(diǎn)難點(diǎn)分析

本工程中銅冶煉轉(zhuǎn)爐新型煙罩屬于典型非標(biāo)機(jī)械設(shè)備，包括結(jié)構(gòu)主體、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、水冷循環(huán)系統(tǒng)以及自動(dòng)化檢測系統(tǒng)等[1]。一是該新型煙罩結(jié)構(gòu)復(fù)雜、所用材料種類多，制作安裝工序繁多，制作安裝精度要求高。二是轉(zhuǎn)爐新型煙罩采用現(xiàn)場加工制作方式。推拉門體積大、形狀為圓弧不規(guī)則形，一側(cè)為封閉結(jié)構(gòu)，另一側(cè)為簸箕形結(jié)構(gòu)，加工精度要求高。需針對推拉門設(shè)計(jì)制作專用胎具，在胎具上整體裝配，成對制作，減小制作誤差。因此，專用胎具的設(shè)計(jì)是新型煙罩制作的關(guān)鍵。三是新型煙罩冷卻系統(tǒng)中冷卻排管的加工尺寸控制至關(guān)重要。冷卻排管采用的角鋼需設(shè)計(jì)專用的輥制胎具，在卷板機(jī)上進(jìn)行壓制弧度。胎具的弧度按照推拉門設(shè)計(jì)的弧度確定，其中保證角鋼輥制的弧度及扭曲變形控制是加工難點(diǎn)。四是轉(zhuǎn)爐新型煙罩安裝過程中，如何保證安裝精度和如何檢測是安裝關(guān)鍵。這里采用左右同步對稱模塊化安裝。安裝過程中，利用激光水平儀和激光垂準(zhǔn)儀隨時(shí)檢測構(gòu)件水平度和垂直度，若出現(xiàn)偏差，及時(shí)調(diào)整，確保安裝精度符合相關(guān)要求。五是項(xiàng)目技術(shù)改造施工需高度重視制作、安裝、調(diào)試時(shí)間節(jié)點(diǎn)，做好多個(gè)部門的統(tǒng)籌協(xié)作，保證安全，高質(zhì)量完成施工任務(wù)。

3 轉(zhuǎn)爐煙罩制作

3.1 鋼平臺(tái)制作

施工過程中，轉(zhuǎn)爐煙罩鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)采用Q345B材質(zhì)，分為4.060 m平臺(tái)和7.380 m兩層鋼平臺(tái)。鋼平臺(tái)上鋪設(shè)花紋鋼板。在7.380 m平臺(tái)上安裝QU80型軌道，采用GDGL-5型軌道固定件固定，用于轉(zhuǎn)爐煙罩移動(dòng)小車的安裝。工程新增13根鋼柱，分別與熔煉車間轉(zhuǎn)爐工段原有平臺(tái)鋼柱連接，使其形成框架結(jié)構(gòu)。鋼柱鋼梁采用熱軋H型鋼進(jìn)行制作，在車間原有B軸線鋼柱16.920 m標(biāo)高位置焊接支撐三角支架，用于轉(zhuǎn)爐煙罩導(dǎo)向軌支撐梁的安裝[2]。圖1為鋼平臺(tái)示意圖。

圖1 轉(zhuǎn)爐煙罩鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)

3.2 移動(dòng)小車制作

移動(dòng)小車車架及配重在加工廠進(jìn)行制作。減速機(jī)成套采購。裝配由生產(chǎn)廠家進(jìn)行工廠裝配。每臺(tái)轉(zhuǎn)爐煙罩包含兩臺(tái)移動(dòng)小車，且對稱制作。移動(dòng)小車由車架、配重及減速機(jī)組成。車架框架由HW 300 mm×300 mm×10 mm×15 mm熱軋H型鋼焊接而成。所有焊縫均為連續(xù)角焊縫，焊縫高度為焊件中薄件厚度，且焊后應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力消除。骨架為熱軋H型鋼組對，小型構(gòu)件數(shù)量多，切割容易變形，零部件全部需要現(xiàn)場矯正處理。組裝后焊接量大，焊接變形大，需做矯正處理。小車與主動(dòng)車輪組進(jìn)行裝配，組裝精度及制孔精度要求很高，裝配處的焊縫組要打磨平整。安裝前需要在加工廠進(jìn)行裝配，裝配合格后才能進(jìn)行現(xiàn)場安裝[3]。

3.3 轉(zhuǎn)爐煙罩頂蓋制作

煙罩頂蓋由角鋼和密封擋板組成，頂蓋組對在鋼平臺(tái)上進(jìn)行。密封擋板為3 mm不銹鋼板，與角鋼骨架焊接時(shí)采用A302不銹鋼焊條。兩端面為3 mm不銹鋼板，現(xiàn)場切割焊接。本部件制作主要控制焊接變形，角鋼與鋼板四周焊接全部為滿焊，焊縫高度為3 mm。為了防止較大的焊接變形，中間部分焊縫采用間斷焊。焊接完成后，需要對頂蓋進(jìn)行機(jī)械矯正。矯正采用4臺(tái)千斤頂，在鋼平臺(tái)上制作矯正胎具，最終矯正直線度控制在L/1 000。矯正完成后，按圖紙要求進(jìn)行制孔。制作完成后對不銹鋼焊縫進(jìn)行鈍化，其余部分進(jìn)行除銹和涂裝。構(gòu)件堆放時(shí)要進(jìn)行產(chǎn)品防護(hù)，底部需要墊木墊實(shí)。此外，堆放不宜過高，防止受壓變形。

3.4 固定煙罩前蓋制作

前蓋主要由配重、前蓋面板及角鋼支撐組成，其中配重為成套供應(yīng)，前蓋及支撐在加工廠進(jìn)行制作。本構(gòu)件需要進(jìn)行預(yù)組裝調(diào)試。構(gòu)件四周焊縫采用連續(xù)焊，中間部分焊縫采用間斷焊，焊縫高度為互焊件最小厚度，焊后進(jìn)行鉆孔。支撐主要為角鋼制作，面板為4 mm不銹鋼板，構(gòu)件組對在鋼平臺(tái)進(jìn)行，構(gòu)件長度及寬度應(yīng)控制在-5～0 mm，構(gòu)件對角線尺寸控制在±5 mm。焊接完成后應(yīng)進(jìn)行機(jī)械矯正，構(gòu)件矯正在鋼平臺(tái)上采用矯正胎具和千斤頂進(jìn)行。矯正后構(gòu)件平面度控制在L/1 000。構(gòu)件矯正完成后，按要求進(jìn)行制孔。要求制孔偏差符合圖紙要求，孔距應(yīng)控制在±2 mm。

3.5 轉(zhuǎn)爐煙罩推拉門制作

轉(zhuǎn)爐環(huán)境集煙罩推拉門體外形尺寸為3 300 mm×9 497 mm，中間帶弧度彎曲，面板厚度為6 mm，骨架為槽鋼、角鋼及T型鋼等。在加工制作和運(yùn)輸中，轉(zhuǎn)爐煙罩推拉門容易發(fā)生變形，因此必須有嚴(yán)格、規(guī)范的程序才能保證其制作質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐煙罩推拉門構(gòu)件共制作6件，對稱制作，需利用計(jì)算機(jī)三維建模確定各零部件的幾何尺寸后下料，然后制作樣板，在卷板機(jī)上進(jìn)行滾弧，弧度偏差控制在±1°。制作過程中要求所有焊縫為連續(xù)焊接，焊縫高為焊件中薄件的厚度，焊后進(jìn)行應(yīng)力消除。面板拼接盡量避免在水冷區(qū)域，焊后不得有滲漏，且焊后打磨光滑。推拉門焊接完成后應(yīng)進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)，試水壓強(qiáng)為0.6 MPa，保壓30 min，以不產(chǎn)生壓降、無滲漏為合格[4]。

4 轉(zhuǎn)爐煙罩安裝

4.1 安裝工藝流程

銅冶煉轉(zhuǎn)爐新型煙罩由結(jié)構(gòu)主體、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、水冷循環(huán)系統(tǒng)以及自動(dòng)化檢測系統(tǒng)組成。它的安裝工藝流程如下：檢查鋼平臺(tái)軌道中心線、標(biāo)高、長度、水平度以及間距→設(shè)置中心標(biāo)板和基準(zhǔn)點(diǎn)→移動(dòng)小車軌道安裝→設(shè)置軌道臨時(shí)擋板→測定上部軌道安裝位置→上部固定煙罩安裝→下部固定煙罩安裝→移動(dòng)小車安裝→導(dǎo)向軌支撐梁安裝→小車配重安裝→左右推拉門吊裝→推拉門位置調(diào)整→下部擋火門安裝→限位擋塊安裝→冷卻水系統(tǒng)→自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝→整體調(diào)試試運(yùn)行→竣工驗(yàn)收。

安裝前需仔細(xì)檢查推拉門、移動(dòng)小車各連接部位尺寸，防止出現(xiàn)左右推拉門閉合效果不佳導(dǎo)致后期無法進(jìn)行調(diào)整的問題。每臺(tái)轉(zhuǎn)爐左右兩個(gè)鋼平臺(tái)軌道梁的中心線。標(biāo)高應(yīng)來源于同一個(gè)安裝基準(zhǔn)，下部軌道中心線、標(biāo)高、水平度檢測基準(zhǔn)應(yīng)保持一致。通過試驗(yàn)確定小車限位裝置的安裝位置，確保左右推拉門閉合時(shí)閉合線與轉(zhuǎn)爐中心重合。調(diào)整時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查推拉門閉合情況、推拉門間隙、整體水平度與垂直度等，仔細(xì)檢查移動(dòng)小車車輪與下部軌道的接觸情況，以及上下兩個(gè)安全檔輪與上部軌道的接觸情況。

4.2 吊裝機(jī)械選擇

轉(zhuǎn)爐煙罩安裝高度為16.92 m，最重吊裝構(gòu)件為上部固定煙罩，質(zhì)量為13.38 t。通過計(jì)算，選用50 t汽車起重機(jī)進(jìn)行吊裝，安全系數(shù)取8，取鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度為1 570 MPa，雙索吊裝。綜合考慮現(xiàn)場實(shí)際情況，上部固定煙罩的吊裝采用50 t汽車吊進(jìn)行吊裝。吊車工作半徑6.5 m，桿長25.4 m，可滿足吊裝要求。其余構(gòu)件采用25 t汽車吊進(jìn)行吊裝。

4.3 關(guān)鍵部件安裝

4.3.1 移動(dòng)小車軌道安裝

待軌道墊板安裝完畢后，需根據(jù)縱橫中心線位置畫出軌道固定螺栓位置，然后用磁力鉆鉆孔，鉆孔完畢檢查合格后開始安裝下部軌道。軌道安裝時(shí)，先穿入螺栓進(jìn)行固定，然后檢查軌道底部與軌道墊板之間的間隙，要求其總接觸面積不得少于75%，并檢查軌道標(biāo)高、平行度、整體水平度等數(shù)據(jù)。安裝完成后，應(yīng)按照表1進(jìn)行檢查[5]。

表1 安裝檢查項(xiàng)目及其相關(guān)內(nèi)容

4.3.2 上部固定煙罩安裝

對于上部固定煙罩安裝，將上部固定煙罩頂部、后部斜蓋、后蓋、前蓋、下部框架以及左右側(cè)蓋組裝成為整體。組裝時(shí)，各部件按照圖紙要求進(jìn)行裝配。組裝完成后，各部件的誤差應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，且滿足裝配精度要求。上部固定煙罩支撐安裝完成后，垂直度應(yīng)控制在L/1 000，支撐架底座應(yīng)與煙罩鋼平臺(tái)應(yīng)可靠連接。安裝前，先在平臺(tái)上確定支撐架的位置，并進(jìn)行劃線定位。

4.3.3 推拉門導(dǎo)向軌安裝

上部固定煙罩完成后，按鋼結(jié)構(gòu)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行導(dǎo)向軌支撐梁安裝。軌道鋼梁縱橫中心確定后，在軌道兩端標(biāo)記好中心線和標(biāo)高基準(zhǔn)線。標(biāo)高基準(zhǔn)位置要明顯，便于測量。

4.3.4 下部固定煙罩安裝

下部固定煙罩吊裝時(shí)要合理選擇吊點(diǎn)，防止變形。安裝時(shí)要同步控制垂直度，且與上部固定煙罩和鋼平臺(tái)可靠連接。

4.3.5 移動(dòng)小車安裝

下部軌道安裝完畢后，測定其實(shí)際標(biāo)高，并以此為基準(zhǔn)測量小車車輪輪底到上部安全擋輪中心距離，確定上部軌道梁安裝位置，做好上部軌道梁定位點(diǎn)。先將減速機(jī)與移動(dòng)小車進(jìn)行裝配，裝配后檢查符合要求后整體吊裝到軌道上。用手拉葫蘆進(jìn)行臨時(shí)穩(wěn)固，然后將準(zhǔn)備的臨時(shí)車擋焊接在下部軌道端頭鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)和上部軌道上。臨時(shí)車擋焊接完畢后，方可松開手拉葫蘆，再進(jìn)行配重安裝。

4.3.6 左右推拉門安裝

左右推拉門安裝時(shí)應(yīng)采用50 t和25 t汽車吊進(jìn)行雙機(jī)抬吊。推拉門整體吊裝到小車連接耳座上，再將推拉門與上部導(dǎo)向軌相連。注意吊裝時(shí)吊車啟動(dòng)要緩慢、平穩(wěn)，不得拖拽門體以免發(fā)生變形。

4.3.7 下部擋火門安裝

推拉門安裝完成后，安裝下部擋火門導(dǎo)向輪。擋火門先與推拉門用螺栓進(jìn)行連接，再將導(dǎo)向輪與擋火門連接。

4.4 調(diào)整試車

轉(zhuǎn)爐煙罩安裝后，此時(shí)暫未接通小車正式供電系統(tǒng)，通過手拉葫蘆牽引，觀察推拉門在小車自由狀態(tài)下的開合情況，測量小車車輪和下部軌道接觸情況，以及安全檔輪和上部軌道接觸情況，通過測量結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。調(diào)整位置確定后，可將推拉門置于開啟狀態(tài)，同時(shí)利用手拉葫蘆穩(wěn)固，將推拉門與擋火門按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)連接，并實(shí)現(xiàn)間斷焊固定。多次進(jìn)行小車移動(dòng)，確認(rèn)限位擋快位置。待電氣工程施工后，給減速機(jī)通電，閉合電源，檢查檢測其運(yùn)動(dòng)情況，觀察推拉門是否存在異常。正常后可完成試車，實(shí)現(xiàn)整體移交驗(yàn)收。

5 結(jié)語

針對冶煉系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐新型煙罩施工技術(shù)，從工程概況、重點(diǎn)難點(diǎn)分析、施工技術(shù)準(zhǔn)備、轉(zhuǎn)爐煙罩制作和轉(zhuǎn)爐煙罩安裝5個(gè)方面出發(fā)，詳細(xì)闡述該工程施工技術(shù)要求。本施工技術(shù)在工程中的成功應(yīng)用，保證了轉(zhuǎn)爐新型煙罩的施工進(jìn)度和安全生產(chǎn)，節(jié)能環(huán)保，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。