冶金工厂炼钢核心设备模块化安装施工技术.pdf

第 8 期冶金工厂炼钢核心设备模块化安装施工技术张啸风，王敏（上海宝冶工业工程公司，上海201999）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 43 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.43 No.8Aug.2023摘要：模块化施工是绿色建造的一个重要发展方向，其具有施工速度快、浪费少、施工质量优等的显著特点和优点。目前在冶金机电设备安装工程中得到积极地推广和应用，取得了良好的经济和社会效益。炼钢系统的核心设备是转炉，由多个零部件组成且每个零部件超大超重，转炉设备位于高层框架内，因安装受限无法直接吊装到位，与高层框架交叉施工，也影响着设备装配和安装质量，因此转炉设备的安装方式是炼钢系统施工的重点。现将炼钢核心设备转炉系统作为整体的大型模块，在高层框架外即可利用加料跨内的起重设备，异地装配成组合模块，再进行大模块整体滑移就位的安装，转炉模块化安装工艺在多个项目上得到应用，效果良好。关键词：转炉设备系统；线外模块；整体平移；安装质量作者简介：张啸风（1974），男，上海人，主要从事机电安装方面的工作。炼钢工程由多系统组成，主要包括铁水供应系统、转炉设备系统、原材料输送系统、供氧系统设备、净化及回收系统设备。各系统设备分别布置在多层的高层框架内，各管路系统及净化回收系统交错分布并相互关联，为转炉的正常生产提供必要的能源，因此在工程项目的施工过程中设备起重吊装、结构吊装、管道安装交叉作业，给作业人员带来极大的安全风险，还存在部分设备在高层框架内无法利用起重设备吊装的问题。文章探索了更高效的施工技术和方法，在冶金设备安装中积极推广和应用模块化的安装技术收到了很好的效果。1概述和背景转炉本体设备是炼钢核心设备，处于高温多尘的环境中，是炼钢系统相对独立且最重要最关键设备，安装的质量、精度和要求高，施工周期长。选择转炉系统设备作为一个整体模块进行模块化安装，能够较大程度地提升转炉系统设备的安装质量，降低对转炉周边结构、管道等施工影响，提高工程施工效率。1.1工程概况目前国内的炼钢生产工艺布局要求决定了转炉安装位置，处于高层框架的下方，即安装在转炉跨下方的基础上，以河北某钢厂 250t 转炉为例，转炉设备的中心线位于转炉跨靠近加料跨侧柱轴线 5200mm，四周为高层框架 11.35m 平台，在炼钢厂房内，离转炉设备最近的起重设备主要有 2 台，吊装额定荷载、范围和位置无法满足转炉系统设备吊装的要求。1.2安装需求和背景转炉安装直接在高层框架的下方，同步安装占用结构安装场地，又相互交叉干扰，也影响和制约钢结构的安装进度和作业人员风险，因此转炉系统设备加料跨异地模块组装、模块化整体就位成功的解决了施工工序协调困难和作业风险的难题咱1暂。2安装模块组成的确定2.1模块的参数介绍和组成转炉系统设备由转炉炉体（包括炉壳和炉衬）、炉体支撑系统（包括托圈、耳轴、耳轴轴承及支座）和倾动机构组成，总重约 750t，见下图 1。图 1转炉系统设备转炉倾动机械转炉转炉支承系统氧枪升降机构炉体支承系统包括：支承炉体的托圈、炉体、托圈的连接装置以及支承托圈的耳轴、取轴轴承和轴承座等。托圈与耳轴连接，并通过耳轴坐落在轴承座上，转115冶金与材料第 43 卷4组装方法及措施转炉系统设备安装模块的组装需要搭设组装平台，该模块平台还具备将转炉系统设备滑移运送到安装位置的功能，因此选择在加料跨搭设以滑移平台，在加料跨内用 450t 桥式起重机将零部件组装整体模块，各零部件装配精度检查合格将滑移法就位安装。4.1模块组装平台载荷计算4.1.1结构基本受力情况根据项目空间协调和现场平面布置的要求，并遵循工程材料最大节约和转炉系统设备安装模块滑移路径安全便捷的原则，转炉系统设备安装模块组装位置距离 J 轴线 5500mm，该位置满足 450t 桥式起重机的吊装极限位置咱2暂。转炉系统设备安装模块的组装平台由立柱和滑移梁组成，分别为游动侧滑移梁和驱动侧滑移梁，平台滑移梁的一端支撑在转炉高台基础上，一端支撑在距离 J轴线附近的位置炉前平台的立柱上，在距离 J 轴线5500mm，设置辅助性立柱支撑。转炉系统设备模块理论滑移距离 7600mm，在加料跨的转炉系统设备安装模块的组装平台位置，选择平面布置示意图见图 3。4.1.2载荷复验由两根滑移梁承受转炉模块重量，由于倾动装置的安装位置，2 根滑移梁受力不均衡分别为 N1、N2，见图 4；在滑移过程中，按转炉模块组装位置（距离 J 轴线 5500mm）辅助性立柱承载全部载荷，建立力学模型，以此进行立柱的稳定性复核计算。按驱动侧载荷复核滑移梁，根据转炉设备各部件的重量，驱动侧载荷 F（炉体+托圈+附件）/2+倾动装置为 500t，滑移梁载荷验算按简支梁中心受力，以 N1最大弯矩 M 位置建立力学模型，驱动侧滑移梁选用焊接实腹梁 H1420伊850伊40伊40mm，H500伊200伊40伊40mm 和 H670伊200伊40伊40mm 为立柱梁，以此进行滑移梁的弯矩载荷复核计算。4.2转炉系统设备模块的滑移平台设置由于转炉系统设备模块整体要在滑移平台上横移，项目结合炉前平台土建、钢结构的设计进行单独深化设计并优化，利用土建承台基础加宽加厚措施、钢结构增加滑移梁滑移立柱及滑移轨道保证转炉系统设备模块滑移过程中的稳定性咱3暂。（1）根据转炉系统设备安装图的中心线和标高参数，作为模块组装平台的中心位置，便于转炉系统设备图 3滑移示意图炉则坐落在托圈上。转炉炉体的全部重量通过支承系统传递到基础上，而托圈又把倾动机构传来的倾动力矩传给炉体，并使其倾动。3模块组成工艺流程转炉系统设备模块组成的工艺流程如图 2 所示。图 2转炉系统设备组成工艺流程图基础施工完，交接埋设基准点、投点放线轴承底座安装、调整扭力杆底座安装、调整、灌浆轴承、轴承座与托圈耳轴热套装炉壳、托圈组装、焊接炉壳、托圈、倾动装置组装场地厂房结构完，450/80 行车投入托圈吊运到滑移轨道炉壳整体吊入托圈、球铰支撑点及附件安装倾动装置装入耳轴、切向建及附件安装11.35m 平台安装、焊接支撑柱、梁、滑移轨道安装滑移油缸装置安装模块整体检查、滑移就位加料跨转炉跨转炉平台立柱116第 8 期图 4滑移梁布置图准确就位。（2）在+11.35m 炉前平台横梁上设置滑移梁，其两端与轴承固定、滑移梁上平面水平与支座一致。（3）立柱安装时，立柱垂直度合格后立柱底部与土建预埋板之间垫板垫实并焊接牢靠。与相邻立柱固定牢固，与滑移梁底座牢固可靠。4.3转炉系统设备模块组装主要步骤4.3.1托圈耳轴轴承及轴承座装配耳轴和轴承到达现场后首先测量耳轴和轴承的过盈量，将加热完毕的轴承，实测过盈量的 23 倍左右或过盈量再加 0.20.4mm 的间隙，使用 450/80t 桥式起重机将轴承从油箱中取出，分别将轴承装在转动侧和自由侧侧耳轴上。4.3.2托圈吊装托圈到现场后放置在地面钢墩上，将耳轴轴承座配备完整；在地面将传动侧及非传动侧轴承座装配到位，辅助支撑措施将托圈与轴承座焊接固定，以防止托圈倾翻。4.3.3转炉炉体组装根据炉壳外形尺寸、夹具高度、行车最大起升高度吊具平衡梁轴套处标高、托圈上表面标高计算出炉壳下表面高出托圈上表面，制作两套专用夹具，转炉炉体就位托圈后，及时安装好 3 个球铰支撑系统，并固定牢固后，安装完成炉口裙板等保护装置。4.3.4倾动装置传动机构组装倾动装置重为 150t，吊装钢丝绳采用 90mm（637）纤维芯钢丝绳，4 点吊装，长度 8m。检查清洗大齿轮内套和耳轴、合格后将倾动装置套入耳轴。4.3.5切向键安装分别用内径千分尺和百分表加表座测量检查两个键槽宽边 B 的尺寸，加工后的动键应与静键的斜面再一次地在孔外进行涂色检查，切向键用行车吊起装入键槽内，用游锤进行撞击，在指定位置割除多余部分并打磨平。5转炉系统设备安装模块就位安装利用铁水接受跨的起重机将组装好的部件在滑移梁上拼装成大型滑移模块，两滑移梁上各设一台 200t电动液压千斤顶推顶轴承座。通过千斤顶，逐步将转炉系统设备模块整体从加料跨移动到转炉跨的轴承座制作上，过程中保证两轴承座同步平稳滑行。炉体滑移到位后，在两轴承支座两侧，利用现有200t 液压千斤顶调整驱动侧及游动侧轴承座并装入定位销，检查安装质量，紧固连接螺栓，完成炉体安装。6结 语转炉系统设备模块化安装具有显著的优点：（1）成功的解决的炼钢项目施工组织过程中工序相互干扰、相互影响的问题，对炼钢项目的高层框架施工进度和效率起到很大的帮助作用。（2）解决转炉安装的交叉作业，充分利用其他跨的起重设备，在降低作业人员原地作业风险的基础上也大大的提高了转炉安装效率，也缩短的施工进度关键路线上的工期。（3）异地组装，场地限制和施工条件得到明显改善，对耳轴和轴承的装配、倾动装置传动机构、球铰支撑系统及切向键的装配质量有显著帮助和提升，保证了转炉系统设备装配质量，将极大的延长转炉生产寿命。综上所述大型转炉系统设备模块化安装工艺经受住了实践考验，更安全性、更科学性、更经济性、更适用性，可以在以后类似工程中进行借鉴、应用。参考文献1 王社斌，林万明.钢铁冶金概论 M.北京：化学工业出版社，2014.2 彭劲源.浅谈模块化建筑 J.智能建筑与智慧城市，2020，278，（1）：123-124.3 秦绪华，魏明贺.转炉炼钢生产技术 M.北京：冶金工业出版社，2017.张啸风等：冶金工厂炼钢核心设备模块化安装施工技术转炉炉体托圈滑移梁117