基于空間受限的高爐大修施工技術(shù)分析

郭高峰

（上海寶冶冶金工程有限公司，上海 200941）

以南鋼第一煉鐵廠1#高爐（2 000 m3）大修工程為例，對(duì)高爐爐體系統(tǒng)快速拆裝關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)概述，以期對(duì)類似工程施工有所幫助。

1 南鋼第一煉鐵廠1#高爐工程概況

南鋼第一煉鐵廠1#高爐（2 000 m3）建成投產(chǎn)于2004年6月，高爐各系統(tǒng)均進(jìn)入爐役后期，各系統(tǒng)的裝備仍停留在修建時(shí)的配置水平，已不能滿足高爐安全、環(huán)保、節(jié)能、低耗、高效的生產(chǎn)需要。

2 爐體系統(tǒng)拆裝施工工藝概述

由于分塊拆除、安裝的常規(guī)施工方法具有工期長(zhǎng)、工序之間交叉影響大、場(chǎng)地條件受限制、不確定因素多等問(wèn)題，不能滿足高爐短期化大修的要求。因此，需盡可能減少在線施工的工期，為下道工序提供充分的場(chǎng)地等條件，爐體系統(tǒng)采用快速維修工藝技術(shù)，舊爐體采用分塊散拆，新爐體采用1～3帶采用整圈正裝，4a～19帶采用整圈倒裝。

3 舊爐殼拆除工藝

3.1 舊爐殼冷卻壁拆除

舊爐殼冷卻壁采用分塊拆除的工藝，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以單塊冷卻壁的大小進(jìn)行爐殼分塊，尺寸和重量便于倒運(yùn)，分塊后的爐殼和冷卻壁一塊拆除。根據(jù)爐身圖紙確定爐身橫切割位置，切割按照冷卻壁分布的橫縫切割，爐身縱切割位置在相鄰兩塊冷卻壁中間豎縫，確定好之后，在爐殼上進(jìn)行畫線。爐殼切割之前，根據(jù)冷卻壁大小預(yù)畫切割線。同時(shí)在預(yù)拆除的爐殼上開設(shè)圓孔，先預(yù)切，根據(jù)拆除情況再做分離。切割過(guò)程做好防止?fàn)C傷措施：規(guī)范穿戴防護(hù)服、防護(hù)眼鏡、采用斜切方法防止傷人。

3.2 爐體管道拆除

爐體管道切割分段放在相鄰的爐體平臺(tái)上，在舊爐殼拆除到相應(yīng)的爐體平臺(tái)時(shí)，將分段的爐體管道放入爐內(nèi)，通過(guò)出鐵場(chǎng)平臺(tái)的機(jī)械將拆除的管道倒運(yùn)到出鐵場(chǎng)平臺(tái)，行車裝車運(yùn)到指定位置。

3.3 熱風(fēng)圍管拆除

（1）作業(yè)人員利用移動(dòng)式腳手架或爬梯作為切割操作站位點(diǎn)，在管道側(cè)下方開一條寬約350 mm條形口，吊掛裝置位置保留500 mm不切割，共開8條，管殼鋼板切割完成后，作業(yè)人員撤離施工現(xiàn)場(chǎng)。

（2）履帶式鎬頭機(jī)在出鐵平臺(tái)上，利用鎬頭將開口處鋼板、澆注料及耐火磚破碎拆除，然后利用破碎錘敲擊振動(dòng)熱風(fēng)圍管，使管內(nèi)耐火磚及澆注料流出管道。

（3）流出的耐火磚及澆注料及時(shí)清理裝車外運(yùn)輸。

（4）耐材拆除后的熱風(fēng)圍管總重量不會(huì)大于80 t，平均分成8等份分段拆除，每段利用2個(gè)10 t葫蘆放至出鐵平臺(tái)。

（5）作業(yè)人員固定好鋼絲繩葫蘆預(yù)受力，葫蘆受力后開始切割，作業(yè)人員邊切割邊觀察割縫的變化，根據(jù)割縫的變化隨時(shí)調(diào)節(jié)葫蘆受力。管道切割剩下1/20，采取邊烘烤邊切割，最后100 mm時(shí)先烘烤再切割，每次切割不得大于10 mm，直至葫蘆受力調(diào)整至等于管道重量時(shí)方可完全切開。放至出鐵平臺(tái)分解裝車外運(yùn)輸。

4 爐殼安裝工藝

4.1 滑移平臺(tái)安裝工藝

在南側(cè)出鐵場(chǎng)東側(cè)新增加一個(gè)滑移平臺(tái)作為新爐殼的倒運(yùn)平臺(tái)，并安裝滑移軌道、滑移小車及小車水平動(dòng)力卷?yè)P(yáng)機(jī)作為倒運(yùn)工具?；破脚_(tái)離線組裝，停爐后整體安裝。

4.2 液壓提升工藝

1～3帶爐殼采用正裝法安裝，利用液壓提升裝置將滑移到爐中心的爐殼下放到爐殼安裝位置；4a～19帶爐殼采用倒裝法，組裝好的19+18+17帶爐殼滑移到爐中心，液壓提升分裝置將其提升固定，組裝好的16+15+14帶爐殼滑移到爐中心，上部爐殼下放到位，兩部分爐殼安裝焊接；同樣的方式安裝剩下的幾組爐殼。

4.3 爐殼安裝工藝

（1）爐殼安裝工程。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地，經(jīng)過(guò)綜合考慮，750 t履帶吊站位確定于南側(cè)出鐵場(chǎng)7號(hào)路位置，可覆蓋高爐框架、爐殼以及上升下降管等結(jié)構(gòu)的安裝。

（2）高爐爐殼吊裝。因現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，西邊為出鐵場(chǎng)，東側(cè)為重力除塵，南側(cè)為7號(hào)道路。爐殼分為11段。高爐新爐殼鋼材采用BB503鋼，高爐新爐殼標(biāo)高41.2 m，新爐殼重量為690 t。

爐缸區(qū)安裝：①因設(shè)備供貨爐殼一圈4、5、6、8塊，均在組裝平臺(tái)上組裝。每一帶爐殼組裝之前均在組裝平臺(tái)上放標(biāo)記線。同時(shí)圓中心設(shè)置觀測(cè)控制點(diǎn)，組裝完后及時(shí)進(jìn)行精準(zhǔn)度復(fù)測(cè)并做好記錄。②爐殼的吊裝隨時(shí)進(jìn)行觀測(cè)控制，吊裝上帶爐殼前，需在下帶已安裝的爐殼上口布置一圈卡口擋板，采用在爐體平臺(tái)上架立測(cè)量塔架配合爐殼的校正檢測(cè)。③爐缸帶爐殼吊裝完方可拆除內(nèi)部“米”字支撐，注意檢測(cè)鐵口中心、標(biāo)高和水平度。

風(fēng)口段爐殼為整個(gè)爐殼安裝中最重要的一環(huán)，風(fēng)口段爐殼的鋼板厚、設(shè)備多、重量大、安裝精度嚴(yán)格、調(diào)整的質(zhì)量與相關(guān)設(shè)備安裝和內(nèi)襯砌筑密切相關(guān)，并對(duì)以后生產(chǎn)運(yùn)行其著非常重要的作用。

1～3帶爐殼安裝。用750 t履帶吊吊機(jī)對(duì)爐殼進(jìn)行整圈吊裝，先吊裝至南側(cè)出鐵場(chǎng)東側(cè)滑移平臺(tái)，再滑移至高爐中心利用爐頂液壓提升系統(tǒng)進(jìn)行安裝。

4～19帶爐殼安裝：①爐殼各段在制作出廠前均進(jìn)行了預(yù)組裝，檢查合格后再分解出廠?，F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)要盡量按組對(duì)中心組對(duì)，并連接好預(yù)組裝時(shí)專用卡具，以期恢復(fù)到工廠預(yù)組裝狀態(tài)，再進(jìn)行各項(xiàng)質(zhì)量數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，并作出檢測(cè)記錄。②4～19帶爐殼的安裝依然利用750 t履帶吊吊機(jī)對(duì)爐殼進(jìn)行整圈吊裝，依舊先吊裝至南側(cè)出鐵場(chǎng)東側(cè)滑移平臺(tái)，再滑移至爐中心利用爐頂液壓提升系統(tǒng)進(jìn)行安裝。安裝的順序是19+18+17、16+15+14、13+12、11+10、9+8、7+6、5+4a、4，待上組爐殼焊接完成，利用爐頂液壓提升系統(tǒng)提升，下組爐殼通過(guò)滑移胎架滑移到爐中心，進(jìn)行測(cè)量找正，上部爐殼下放，兩部分爐殼安裝焊接；依次安裝，最后安裝第4帶爐殼。

4.4 熱風(fēng)圍管安裝

在1～3帶高爐爐殼和4a～19帶爐殼安裝完成，第4帶爐殼安裝前，進(jìn)行熱風(fēng)圍管的安裝施工。熱風(fēng)圍管施工分成2段進(jìn)行，4a+5帶爐殼組裝到位后，液壓提升系統(tǒng)將上部爐殼提升，北場(chǎng)方向一段熱風(fēng)圍管通過(guò)滑移平臺(tái)運(yùn)輸?shù)轿唬_始南場(chǎng)方向一段熱風(fēng)圍管滑移，通過(guò)8臺(tái)10 t倒鏈將熱風(fēng)圍管提升到安裝好的支架處進(jìn)行安裝固定。安裝完成后安裝2 m長(zhǎng)的熱風(fēng)主管，然后交于熱風(fēng)爐施工方進(jìn)行耐材施工，期間耐材砌筑和我方溝通好砌磚和大禮帽開孔事宜，確保耐材砌筑完成大禮帽的開孔安裝施工。熱風(fēng)圍管安裝完成，開始圍管平臺(tái)和第4帶爐殼的施工。

4.5 冷卻壁安裝

爐殼安裝完成后，開始冷卻壁安裝，在爐頂通過(guò)打水孔、探尺孔、導(dǎo)出管孔掛設(shè)5 t電動(dòng)葫蘆，用于冷卻壁安裝；在出鐵場(chǎng)鋪設(shè)軌道，用小車將冷卻壁倒運(yùn)至鐵口，在鐵口上方爐殼上掛設(shè)5 t倒鏈，倒鏈配合爐頂電動(dòng)葫蘆將冷卻壁倒運(yùn)到爐內(nèi)，移到安裝位置，爐殼外部用1 t倒鏈橫向牽引，冷卻壁安裝到位，開始安裝螺栓、定位銷等冷卻壁配件的安裝。

（1）冷卻壁安裝時(shí)，從合門冷卻壁對(duì)面開始，分兩個(gè)作業(yè)組同時(shí)作業(yè)，最后安裝合門冷卻壁。

（2）安裝前，全部冷卻壁試壓合格，鑲磚砌筑完成，養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到規(guī)范要求，并根據(jù)安裝順序運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場(chǎng)指定位置。

（3）在安裝前將固定螺桿與冷卻壁螺栓帽進(jìn)行試擰，確保冷卻壁螺栓絲扣質(zhì)量。

（4）通過(guò)爐頂電動(dòng)葫蘆將冷卻壁下放至安裝位置后，然后在爐殼外側(cè)通過(guò)冷卻水管孔觀察冷卻壁的位置，使用鐵鉤鉤住事先綁在冷卻壁本體螺栓孔吊耳上的鋼絲繩，拉至爐外掛到門型支架上的倒鏈上，一邊通過(guò)倒鏈將冷卻壁橫向拉動(dòng)，一邊操縱電動(dòng)葫蘆進(jìn)行配合，使冷卻壁向爐殼位置就位。

（5）冷卻壁完全就位（即螺栓、冷卻管等穿出爐殼，螺栓凸臺(tái)完全頂緊爐殼內(nèi)表面）后，先將沒(méi)有安裝吊耳的螺栓孔上的螺栓裝好，再松掉橫向拉動(dòng)的倒鏈，卸下吊耳，安裝螺栓，最后將所有螺栓緊固到位。

（6）段冷卻壁完全就位，經(jīng)檢查合格后，在距冷卻壁端面5 mm處用氣割割去吊耳。

（7）冷卻壁的安裝螺栓留有富余量，在現(xiàn)場(chǎng)安裝擰緊螺母后，應(yīng)在距螺母15 mm處切除多余部分，在去除毛刺，冷卻壁安裝完畢檢驗(yàn)合格后，再焊上密封罩（螺栓與螺母、墊圈與爐殼之間不焊接）。

5 安裝精度控制工藝

5.1 新爐體組裝精度控制

根據(jù)本工程的實(shí)際情況，新爐體組裝主要重點(diǎn)控制鐵口標(biāo)高、角度、風(fēng)口標(biāo)高、風(fēng)口角度、爐頂法蘭標(biāo)高。

5.1.1 標(biāo)高控制

新爐缸段標(biāo)高控制主要控制鐵口標(biāo)高（鐵口底面標(biāo)高H1）及風(fēng)口標(biāo)高H2。根據(jù)工藝要求，H1允許偏差為0～-3 mm，H2允許偏差為0～-3 mm，H允許偏差為0-3 mm。

控制方法：對(duì)爐殼每帶標(biāo)高進(jìn)行控制，以免造成累積誤差。爐缸1段、爐缸鐵口段、爐缸風(fēng)口段橫焊縫待全部安裝后，實(shí)測(cè)鐵口、風(fēng)口標(biāo)高后再行焊接。鐵口、風(fēng)口段標(biāo)高實(shí)測(cè)值如與設(shè)計(jì)值不吻合，可以通過(guò)調(diào)整切除舊爐殼標(biāo)高控制。

其中爐缸段的組裝全部滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范偏差。鐵口、風(fēng)口的標(biāo)高控制根據(jù)X調(diào)整。

5.1.2 鐵口角度控制

鐵口角度α允許偏差為±2′（±5 mm），鐵口夾角9°。檢查時(shí)將全站儀架設(shè)在爐內(nèi)測(cè)量塔架上。同時(shí)對(duì)現(xiàn)有爐殼的2個(gè)鐵口中心線進(jìn)行檢查，檢查方法采用全站儀?？刂品椒ǎ合日{(diào)整爐殼四芯線，再通過(guò)調(diào)整立縫間隙調(diào)整鐵口角度。

5.1.3 橢圓度控制

爐殼上口橢圓度允許偏差為：橢圓度（ㄧRmaX-Rminㄧ≤2R/1 000 mm且≤8 mm）：

檢查方法：首先在爐殼上、下口拉設(shè)細(xì)鋼絲，找出爐殼鋼板圈實(shí)際中心。上、下口測(cè)點(diǎn)沿爐殼全周均布，且均不少于16個(gè)測(cè)點(diǎn)。用卷尺測(cè)量R、D。

5.2 上部爐體精度控制

利用前期建立的控制網(wǎng)，返測(cè)至爐底板并與爐底板分中軸線和標(biāo)高進(jìn)行閉合。以便爐缸1段和鐵口段的安裝，作為在基準(zhǔn)。爐體安裝中心必須由底貫穿至爐頂，其中在耐材砌筑多功能平臺(tái)隔斷處引投至平臺(tái)頂面，作為上部爐體安裝測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)。

5.2.1 鐵口安裝控制依據(jù)：

新爐缸標(biāo)高主要控制鐵口標(biāo)高，停爐后實(shí)測(cè)原有鐵口標(biāo)高。

5.2.2 風(fēng)口安裝控制依據(jù)：

風(fēng)口是根據(jù)停爐后切除風(fēng)口大套保護(hù)罩，對(duì)均布一周的8個(gè)風(fēng)口分中取坐標(biāo)返投至框架上的原始點(diǎn)（標(biāo)高、軸線）作為安裝風(fēng)口的依據(jù)。

如鐵口與風(fēng)口之間存在標(biāo)高誤差，通過(guò)焊縫平衡。

5.2.3 爐頂法蘭安裝控制依據(jù)：

爐頂法蘭標(biāo)高控制根據(jù)前期返投框架上的原始點(diǎn)作為安裝依據(jù)。調(diào)節(jié)余量通過(guò)Ha與Hb之間的焊縫調(diào)節(jié)。

爐殼鋼板圈中心對(duì)爐底理論中心的位移（F≤2（H1-h1）/1 000，且≤20 mm）：

測(cè)量方位為拉設(shè)細(xì)鋼絲，找出爐殼鋼板圈中心，從中心垂掉線錘至組裝胎架，找出爐殼實(shí)際中心點(diǎn)，用鋼板尺測(cè)量該中心與理論中心之間的距離F。

每帶爐殼高度偏差（H≤5 mm），測(cè)點(diǎn)布置同上口橢圓度測(cè)量，且不少于8點(diǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

高爐系統(tǒng)短期化大修，借助于現(xiàn)代化的施工機(jī)械等條件，采用先進(jìn)的模塊化施工工藝，保障了項(xiàng)目工期。舊爐體采用分塊拆除，新爐體采用滑移提升等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目安全、快速、優(yōu)質(zhì)目標(biāo)，為高爐快速大修提供了有力保障，同時(shí)也給類似項(xiàng)目的短期化施工、滑移、液壓提升等現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備技術(shù)的運(yùn)用提供了一定的參考和啟示。