宝钢三号高炉施工总结.docx
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宝钢三号高炉施工总结
本期编辑:
唐娅君唐玲玲
责任编辑:
周家治丛秀珍
档案编研:
总第004号
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前言
一、总体工程概况：
上海宝钢三号高炉工程，是经国务院特批，由宝钢自筹资金建设的国家重点工程。
该工程由重庆钢铁设计研究院和北京钢铁设计研究总院设计。
建设规模为年产生铁325万吨。
本工程一九九一年五月开工，一九九三年十二月竣工，建设工期31个月。
按照宝钢工程指挥部的分工，五冶承建三高炉工程的原料储运系统、原料和出铁场除尘系统、煤粉喷吹系统公用设施部分的施工。
建设安工作量15700万元,建筑面积5400平方米。
工程主要实物量包括:
砼20000立方米、设备安装5400吨、工业管道安装20公里、电缆274公里、结构安装8400吨,砼桩2348/445立方米/套,金属屋面6538平方米、给排水管道8公里。
二、组织措施：
本工程建设对扩大宝钢生产规模，增加品种，满足国家急需的优质钢材具有重大意义。
工程中，煤粉喷吹设施是近年在大型高炉上开发的一项提高高炉冶炼系数,降低焦碳消耗的新技术,施工难度大。
三电WDPF控制系统技术含量高,调试复杂,为了很好地完成工程任务，在施工中，与宝钢工程总指挥部、设计院密切配合，及时提出设计疑难问题和设计修改意见，共同研究和解决设计上的问题。
比如对煤粉喷吹管道提出了扩大口径，以保证高炉生产的需要建议。
在五冶建议的基础上，设计院作了设计修改，使煤粉喷吹一次成功。
通风除尘各项气密性试验也获得一次成功，其施工工艺和施工水平，在国内处于领先地位。
为了加快建设速度，在施工中采取了矿槽、焦槽整体吊装等一系列新工艺，取得成功，为工程建设赢得了时间。
由于本工程设备和部件多为国产化，存在大量的修配改问题，为此，五冶与设备制造厂及时协调，大量的修配改由五冶在施工中自行消化，既保证了工程进度，又节约了大量建设资金。
宝钢五冶机电公司参战的队伍有机二处、机四处、电一处、调计二处、电加厂、结构厂、计通处。
经过五冶数千名职工的日夜奋战，本工程如期竣工，工程质量优良，打响了宝钢三期工程建设的第一炮。
该工程于一九九六年八月十四日被冶金部评为“质量样板工程”，一九九七年十一月被获得国家建设部颁发的“鲁班奖”。
本期编辑，收集整理了公司各单位的三高炉技术总结，汇编成册，供大家参考。
由于水平有限，难免有不足之处，敬请指正。
目录
１、宝钢三高炉原料储运系统焦、矿槽钢结构工程技术………陈绍槐
２、宝钢三高炉煤粉喷吹设施新技术……………………………张勋露
３、宝钢三高炉除尘设备安装施工总结………………………廖光中
４、宝钢三高炉17000负压反吹风布袋除尘器灰斗制作…黄耀辉
５、宝钢三高炉大型负压除尘器的严密性试验…………………廖光中
武庆江
６、宝钢三高炉原料工程小块焦设施及其转运站除尘
风管安装技术总结…………李婷
７、大型煤粉喷吹设施施工………………………………………张勋露
８、宝钢三高炉焦矿槽钢结构制作与予组装……………………张根田
９、宝钢三高炉煤粉喷吹WDPF系统调试及体会…………………吴军
１０、宝钢三高炉原料除尘风机的继电保护之我见……………冯健
１１、宝钢三高炉煤粉喷吹系统电气调试………………………许国均
１２、宝钢三高炉煤粉喷吹分析仪表安装实施…………………曹强
１３、宝钢三高炉VVVF变压器改造……………………………萧山梅
１４、VVVF变频调速装置调试技术成果………………………聂丁末
１５、强化质量意识,在宝钢三高炉的调试、试车
中加强质量管理的几点体会……………张协青
宝钢三高炉原料储运系统焦、矿槽钢结构
工程技术
陈绍槐
１、序言
宝钢特大型高炉的原燃料储运系统焦炭、矿石储料槽，是一种在锥斗内衬耐磨铸石衬板、结构型式的大型钢结构密集槽体群（如图一）所示。
由于其结构型式特殊，安装中的可调范围极小，构件节点的连接质量控制,制造误差的消化,焊接变形控制……等技术疑难问题非常突出。
宝钢的３号高炉是目前国内最大的高炉（容积达4350ⅰ），工程设计上将抗震能力提高了两级（从六级提高到八级），又为以后扩大生产预增了能力,故这两套储槽的总数,单槽外形尺寸,构件（材料）断面,节点数量、强度……等,都比宝钢1、2号高炉的相关设施大得多,多得多。
实物量增加近一倍－－达5100余吨。
设计单位又反复强调:
材料的计算（使用）强度已达1400kg/c以上,每个节点、焊缝的连接质量必须绝对保证!
该工程的工期压缩了很多。
宝钢工程指挥部期望我们依靠技术进步突破技术难关,向技术进步要质量、要工期、创效益。
我们针对焦、矿槽的结构特点,制定了一套“内控检验标准”,为实施这套“标准”开发了一系列新技术、新工艺,如“组装Ａ检出厂”、"地组整体吊装”、“对称、断续、同步焊接”……等。
实施中严格执行“三工序”制度--实行质量预控,严格把住每道工序质量关,以工序质量确保构件制造、安装质量，从而确保全工程质量。
结果，使宝钢三号高炉焦、矿槽的各项实体质量，工期和效益都全面超过１#.２＃高炉同类工程水平。
本文仅就宝钢三号高炉焦、矿槽钢结构中实施的关键工艺技术，简述于后，供同行参考。
２、焦、矿槽的结构特点
2.1宝钢３#高炉焦、矿槽是两套高度密集的大型钢结构槽体群,如（图一）所示：
它的总占地面积仅2200,其实物量的95％（约4800t）集中在槽体、框架部、除下锥斗斜壁板是焊接在筋梁上之外，其余节点多数是高强螺栓连接加焊接（即所谓"栓-焊结构"）节点总数上万个,高强螺栓总数达九万多套
2.2下锥斗是由14￣18根宽幅Ｈ型钢组成的支承筋梁框架，Ｈ型钢梁面上铺装（焊接）９￣１２mm的横向筋钢板、又在四角接缝上插入一根厚板筋梁,使之构成能承受巨大载荷的稳定结构,如（图二）“矿槽锥斗结构图”所示.图中：
A、B节点仅仅是这种特殊形式槽体的两种典型接头：
全部Ｈ型钢结构梁和厚板筋梁都是这种高强度螺栓连接后加焊接的连接形式。
其上部节点（A、B）示，筋梁与牢固焊接在竖壁梁下面的Ｈ型钢（或厚板）斜支腿相连接,下部则与一个焊接成整体的“锥斗下口”（重约４ｔ）连接.设计强调：
为确保节点质量,所有斜支腿与竖壁节点必须在工厂焊接。
这类节点，安装中可调整的余量极小，这是焦、矿槽钢结构制造、安装中必须解决的主要技术疑难之一。
2.3竖壁梁是这种槽体的典型结构，如（图三）所示：
它是槽体的垂直壁,又是储存矿石、焦炭时的承载梁,由宽幅Ｈ型钢作梁的上、下“翼缘板”,中间由型钢作支架并兼作筋板再铺焊钢板,梁两端与牢固焊接在Ｈ型钢钢柱上结构与梁完全相同的“牛腿”连接，全是“栓-焊结构”。
2.4支承槽体的框架如（图一）：
除纵向（焦槽①-⑨线方向,矿槽①-⑾线方向）的两端设剪刀撑（图中未示）之外,其横向A--B柱列方向）,全部设斜撑，矿槽还是异形斜撑。
全部斜撑、剪刀撑都是Ｈ型钢，断面尺寸几乎与钢柱完全一样。
３、焦、矿槽制造和安装的主要工艺技术措施
3.1制作新工艺---组装焊接，“Ａ检”后出厂
3.1制作工艺程序
1Ｈ型钢（材料）制作--2单件制作---3带斜撑的框架、竖壁梁组装（成门框形）“Ａ检”及问题处理---4（柱、斜撑等除锈、刷漆）锥斗筋梁组焊--6锥斗筋梁编号、解体（从筋梁的高强螺栓接头部分线切开）--7锥斗构件除锈、刷漆---8专检合格出厂。
注：
“Ａ检”是宝钢一期引进工程中最先使用的述语，其函义是设备出厂由承制厂组装好,有使用单位有关人员一起参加试运转检验,静置设备或构件,出厂前由制造单位组装好,有使用单位参加的综合检验--尺寸、无损探伤、热处理资料……等检查。
之后，这种检验方法一直沿用至今，行之有效。
对于焦、矿槽的“Ａ检”，由制造厂、五冶质监处、安装单位三方人员检查,查出的问题由制造厂“整改”,问题自理完后方准出厂。
当然,可能还有一些问题“Ａ检”中未查出后仍由制造厂负责处理--对质量问题包干到底。
3.2“Ａ检”质量标准---内控标准
⑴框架柱间距允差≤±5
相关对角线不等长≤8
（一个面相关点）水平度≤3mm
各基础点冲眼清晰
⑵锥斗在钢平台上画基准线的画线标准
间距允差±1mm
对角线不等长≤3mm
构件组装定位标准
竖壁梁定位中心允差±1mm
竖壁梁定位铅垂度允差≤Ｈ/1000
竖壁梁定位对角线不等长≤5mm
竖壁梁焊接筋梁面水平度≤3mm
锥斗下口中心定位允差±1mm
锥斗下口法兰定位水平度≤1mm
筋梁与竖壁梁节点焊缝组装≤1.5mm
锥斗焊完后、成品“Ａ检”标准：
竖壁梁组装定尺寸不变（尺寸如上）
锥斗下口中心允差±3mm
锥斗下口法兰水平度≤2mm
3.3锥斗筋梁工厂组焊及“Ａ检”要领
1）设置牢固的组装钢平台,在钢平台上按“内控《标准》”精确放线并设置锥斗下口的支承、定位支架；
2）将竖壁和锥斗下口吊上钢平台和支架上精确校正，牢固定位；
3）竖壁梁和锥斗下口校正定位后,逐根对称吊装Ｈ型钢筋梁精确组对，点焊定位；
4）H型钢筋梁组对，点焊完毕后，再按“内控《标准》”，复检一次，合格后牢固点焊固定；
5）为确保全部锥斗最终几何尺寸精度，更有效地控制焊接变形,每次最少同时组焊三个相邻锥斗,如（图四）“锥斗筋梁厂内组焊立体图”所示。
注：
（图四）中，由于受幅面限制，为使图面清淅,锥斗下口支承、定位支架未示、特予说明。
作者。
6）筋梁与竖壁梁节点焊接，为防止焊接变形必须采用二人或四-八对称，同步焊接工艺。
3.4主要安装新工艺
焦、矿槽钢结构工程的目标是高质量、高效率.高质量的主要控制点是几何尺寸的高精度，连接节点的高质量。
高效率的表现是投入少、工期短、安全无事故。
现将本工程中采用的主要新工艺分述如下：
3.4.1地面组装，整体吊装
采取这一工艺的前提条件,是宝钢有可供使用的大型吊装设备-300t,150t,100t各种型号的吊车。
这是宝钢工程的装备优势。
第二，这类大型钢结构“单件吊装、高空组合”难度极大，如各种斜撑、竖壁梁和锥斗筋梁，其吊装就位先决条件是“前工序构件”的安装定位尺寸必须极其精确。
否则，后面构件就无法就位，连续往下影响形成恶性循环，工期一拖再拖，不仅消耗增加，而且主要几何精度无法控制；
第三，高空作业脚手架设置难度大，数量多、不安全因素多，效率低。
采取“地面组装，整体吊装”工艺，将大部分高空作业改为地面作业，不仅可完全恢复工厂的制造精度，而安全、高效（据测算，工效可提高5--10倍）.整体吊装虽然要投入大型吊车（台班费高），但地面组装时都使用中、小型吊车（台班费低），而且工期短.综合计算,总的机械费不会超过“单件吊装、高空组合”消耗的机械费、人工费消耗更少。
注意：
投入这类钢结构工程的必须是经过长期训练有素的高水平的专业技术工人，一般劳动力是很难胜任的。
如果在一个点上投入这类专业技工太多，势必影响企业的活力。
因为，任何一个安装企业，这类人员是不多的。
“地面组装，整体吊装”范围，请参见（图一）：
1）框架A--B柱，斜撑、竖壁梁组装成整体，安装完高强螺栓,焊完全部可焊节点、刷好油漆，整体吊装。
焦、矿槽吊装平面布置如（图五）所示，（图六）所示矿槽组合框架采用300t汽车式吊车吊装的平面和断面详图。
该图中，矿槽组合框架上面一根坚壁梁未装，是因其总重量已超过300t汽车吊的极限载荷，在地面组装精确定位完毕后柝下，留待框架吊装定位后单件吊装。
2）焦槽锥斗、矿槽小锥斗地面组装成整体吊装；
3）上部屋架,每隔一纵向跨地面组织装成一个单元体（一间小屋范围）整体吊装；
余下：
框架纵向竖壁梁、屋架每两个单元体之间构件单件吊装。
矿槽下锥斗因受场地限制无法地组，另创“悬浮法”吊装。
注：
因受本文篇幅限制，除（图五）、（图六）之外，其余各吊装
图略。
3.4.2锥斗壁板焊接防变形措施
焦槽锥斗壁板厚9mm，矿槽锥斗壁板厚12mm,壁板贴焊在Ｈ型钢筋梁上,角焊缝高度等于钢板厚度,即分别为9mm和12mm。
由于锥斗是偏心的，且每一侧的Ｈ型钢筋梁是不等长的，每个锥斗的焊缝又多达40--48条之多，防止锥斗壁板变形是本工程最后一道关键工序。
焦、矿槽锥斗斜壁板防止焊接变形措施如（图七）所示：
编制焊接工艺卡（注:
本图即“工艺卡”上的图）,采用二至四个训练有素的焊工、对称断续、同步焊接。
所谓“同步焊接”即输入线能量、焊接速度基本相等，以此控制焊接收缩应力基本相等。
断续（跳跃式）焊接,避免焊缝热量过分集中,以减少焊接收缩应力。
４、栓---焊结构的安装质量控制要点
栓--焊结构,即钢结构现场安装接头采用高强螺栓连接后加焊接,以达到牢固连接的这类节点,它既要充分利用高强螺栓的特殊功能,又要确保焊缝质量。
4.1高强螺栓连接接头的安装要点
高强螺栓连接是断铆接、焊接之后发展起来的一种新型的钢结构连接形式。
这种连接是基于紧固高强螺栓时产生的强大应力来夹紧板束、依靠板的接触面（摩擦面）产生的强大摩擦力达到牢固接合的连接方式。
板束的摩擦力实质上是阻止构件在外力作用下相对滑动承载力。
其极限滑动承载力的由下式表示:
Ｎ＝n.m.f.p
式中:
Ｎ---极限滑动承载力（10N）；
n---传递N力的螺栓个数；
m---板束的摩擦面数；
f---摩擦系数；
P---螺栓的紧固轴力（10N）。
n.m值在设计、制造时已定,施工现场不能、也不可能改变。
而摩擦系数，螺栓的紧固轴力则是可变的，其变动的大小将直接影响构架连接接头的质量。
从上式知：
极限滑动承载力N与摩擦系数f及高强螺栓紧固轴力之间是正比例关系,设计对f.p值在图纸或有关技术资料上都是有明确规定，安装质量必须绝对保证。
怎样保证?
即是说,安装现场怎样进行施工、技术管理和质量控制？
其要点如下:
4.1.1安装前逐件、逐点检查摩擦面是否符合质量要求.如不合格,必须处理合格后才能安装。
4.1.2按《标准》逐批检查高强螺栓质量[“质保书”上的P（轴力）.入（变异系数）、外观……]，如有疑义，应进行复检。
4.1.3编制专用的“安装工艺卡”,指导安装,同时用作施工小组的"安装记录",确保材料供货,安装能严格按图,按《规程》要求实施。
注《……高强螺栓……规程JBG82---91》。
作到以上三点，确有相当难度且工作巨大。
为确保质量、工期、效益（其中重要的一点是螺栓的规格、长度、数量发生差错时损失最大）,在施工管理和技术管理两个方面都必须花大力气作细、作好。
此外关于摩擦系数ｆ,任何现场都不可能直接作实物检测（无法取"实测值"）,只能凭肉眼检查摩擦面的处理情况,实际是依靠人的素质去检查、判定。
关于这一点，有关资料介绍摩擦面的处理方法很多，在宝钢一期干熄焦主框架安装中,为探索摩擦面的处理方法作了一系列试验,现将有代表性的试验数据摘录如下，请详见表１，供参考。
表1
在此之后,公司有关单位又作了一系列试验,其中：
经酸洗生锈之后的摩擦面，其摩擦系数ｆ≥0.45。
安装现场对摩擦面的检验方法是“对照检验”。
即由制造单位提供3--6套作磨擦试验用的试件，试验合格后，该批试件摩擦面就是检查用的“标准面”去“对照检查”构件摩擦面的处理质量，达到“标准面”实体质量为合格，达不到的判为不合格。
4.2加引弧板焊接Ｈ型钢翼板对接接头
栓--焊结构的一种是采取在H型钢腹板上安装高强螺栓,翼板上加填板对接焊。
为确保H型钢翼板对接接头的焊缝质量（焊透、焊肉饱满）,必须在焊缝两侧加引弧板--加长一段焊肉，焊接完毕切去引弧板及多余焊肉，将切割面磨平。
引弧板厚度6--8mm、宽度约高于翼板,长度40--60mm,点焊在接头坡
口两侧，示意图略。
５、成果
宝钢3＃高炉焦、矿槽钢结构工程,从制造到安装实施了一系列新工艺之后，取得了丰硕成果。
1、框架钢柱铅垂度<Ｈ/2500
2、框架钢柱标高<±3mm
3、框架钢柱间距≤±5mm
4、锥头下口中心偏移≤15mm
5、锥斗斜壁板焊接变形≤±5mm
6、一万多个栓---焊节点合格率100％
7、工期达到总体网络计划要求
为钢结构工程赶超世界先进水平奠定了基础。
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