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冶金工程毕业论文

转炉活动段烟道更换方法探讨

高国辉

北京科技大学冶金工程专业

摘要：

本文针对酒钢六座炼钢转炉的机械特性、钢结构和工艺要求，结合生产实际，对转炉活动段烟道更换方法进行了深入分析和阐述。

分别介绍了酒钢炼钢一工序三座转炉和酒钢炼钢二工序三座转炉的机械结构，对转炉的几段烟道也做了分析。

对转炉烟道更换的难度、技术要求、方案制定、施工步骤和施工后的效果做了综合分析。

对于活动段烟道的更换，自酒钢建厂以来进行了几百次，这其中方法更是多种多样，一直以来也没有进行过统一，这在一定程度了浪费了很多的检修资源，也降低了酒钢的冶炼本钱，本着检修本钱最小化，经济效益最大化的要求，对最近一次转炉活动段烟道更换方法做了一个综合分析，以便在日后的检修工作中参照实施，缩减检修本钱。

Abstract:

Inthispaper,sixJISCOmechanicalpropertiesofBOFsteelmaking,steelstructureandprocessrequirements,combinedwiththeproductionoftheactualactivitiesoftheconverterflueabovemethodstoreplaceanin-depthanalysisandon.JISCOintroducedthreesteel-makingprocessofasteelmakingconverterandthesecondprocessJISCOthreeofthemechanicalstructureofconverter,theconverterflueofparagraphsarealsoanalyzed.Replacementoftheconverterfluethedifficultyofthetechnicalrequirements,programming,constructionstepsandaftertheconstructionhasdoneacomprehensiveanalysisoftheeffect.Forthereplacementoftheflueaboveactivities,sincetheplantJISCOhundredsoftimessince,whichisavarietyofmethodshasbeencarriedoutsincethereisnounity,whichtosomeextentawasteofalotofmaintenanceresourcesJISCOsmeltingreducingcosts,maintenancecostsbasedonminimizingtherequirementstomaximizetheeconomicbenefitsoftheactivitiesofthelastparagraphofconverterfluereplacementmethodhasmadeacomprehensiveanalysis,inordertoworkinthefutureinthelightoftheimplementationofmaintenance,reducedmaintenancecost.

关键字：

方法烟道活动段转炉

引言：

对于转炉活动段烟道更换方法探讨这一题目来源于酒钢07年炼钢二工序1#转炉大修。

当时酒钢检修工程公司刚刚成立，公司本着检修本钱最小化，检修经验最大化的思路，对08年后进行的大的检修工程进行方法的探索，以便积攒经验，探讨检修系统的改革。

对于转炉活动段烟道更换方法近些年没有进行过专门的探讨，公司在这上面吃过几次亏，每次到检修前，大家忙的焦头烂额，每次制定的方案都差异很大，检修本钱一再追高，本课题就是要解决这一困扰公司多年的检修难题，通过对几年前的多个检修施工方案，进行比较、归纳，结合最近的一次检修案例，制定了这一最贴切生产实际又能缩减检修工期和本钱的新方法。

此方案已经过实践验证，是切实可行的，前期预料的问题根本上与实际相符，在实施过程中，对实际施工中投入的人力、机具、施工作业的时间段、交叉作业的实际情况、质量的保证情况进行了实际记录，施工结束后也进行归纳总结，根据实际情况对方案进行修改，修改后的方案作为检修作业标准实施，为今后更换奠定了理论根底。

通过对炼钢转炉一段烟道更换工艺的改进，控制和解决了在更换过程中的难题，简化了检修作业难度，在今年炼钢几座转炉年修中得到了应用，较好保证了整个活动烟道更换有序进行，快速准确到达烟道更换的安装精度，炼钢一次试车成功，同时缩短了工期，节约了检修本钱，为企业的经济效益提供了保障。

酒钢炼钢系统分炼钢一工序三座转炉和炼钢二工序三座转炉，炼钢一工序始建于1994年，建有三座60吨转炉，年生产能力250万吨。

其炼制的钢水供应后线的三座方坯连铸机、两座板坯连铸机、两座高线、一座炉卷；酒钢炼钢二工序是酒钢新建炼钢系统，建有三座120吨转炉，年生产能力400万吨。

其炼制的钢水供应后线的一座常规板坯连铸机和CSP200万吨热轧卷板。

炼钢烟道作为转炉系统的主要设备之一，主要作用是对转炉冶炼过程中所产生的烟气进行净化、回收和再利用，烟气的主要成分为CO、SO2、P3O4及粉尘等有害物质，其烟气经过一段烟道、二段烟道和净化系统进行净化，回收成可利用的转炉煤气，而由于烟道长期受到高温、高压的作用下，其使用寿命较短，通常为24个月，因此转炉烟道更换就成为炼钢检修的重点工程，一段烟道重量较重，体积较大，作业空间狭小，更换时较困难，检修时间长，一般一段烟道更换都放在转炉年修期间进行；转炉活动段烟道体积大、重量大，安装位置非常狭小，给更换带来了很大的难度，使用寿命2年，今后每年需要更换一次，检修本钱较大，检修周期较长。

炼钢二工序一期工程1#转炉自05初投产以来，因其内部泄露，腐蚀严重，决定更换。

探讨可行的更换方案有利于提高效率，对企业的经济效益也有很大的影响。

一、施工困难条件

1、检修周期短。

对于更换活动段烟道这一检修工程来说，生产比较紧张，给予的检修时间一般较短，如何在最短的时间内，保质保量的完成检修任务，成为检修施工的瓶颈问题。

2、检修人员缺乏。

最近几年公司进行了人力资源整合，检修人员除去日常维护人员，对于进行专业性的大修人员不是很多，厂区工程多，人员少，是一个需要克服的难题。

3、检修本钱较少。

公司近两年进行检修体制改革，给予的检修费用在逐年减少，如何在给定的检修本钱内完成工程，这要求施工人员最大限度的节约备件。

二、作业技术难点

1、吊点确实认。

由于活动烟道形状是不规那么体，周围布满了各种介质管道及平台等构件，中间吊运过程中应尽量减少倒绳次数，因此在其吊装过程中吊点确定一定要准确可靠。

2、起重设备的选择。

由于天车和电葫芦等起重设备不能直接使用，需要在实际检修中设置两台37KW的卷扬，配合假设干滑轮组，在一段烟道吊出吊入炉壳时需天车和卷扬二者密切配合，因此辅助起重设备选择必须可靠。

3、安装精度较高。

活动段烟道下部和转炉炉口相连，直接决定转炉炉口中心和标高，上部与一段烟道相连，在其升降时不得影响到上部一段烟道，其中部的氧枪水套中心线必须与转炉中心线必须一致，同时从工序上影响着一段烟道及炉壳的安装调整，因此要求活动烟道调整就位必须在8-10小时内完成，因此快速准确地对活动烟道调整就位成为其更换的关键。

三、方案确实立

1、技术参数

活动段烟道安装在转炉炉口上方与固定段烟道之间，活动段烟道下口标高13m，上口标高为23m，直径，总宽，总长，总重28.55t，与水平方向成55ｏ夹角。

2、安装位置条件分析

1＃转炉活动段烟道安装在炉子跨，炉口上方与固定段之间，距炉口，与固定段之间通过膨胀节由螺栓连接，膨胀节最大伸缩量50mm，穿过横移小车由支架坐在横移小车横梁上。

由于此次只更换活动段，炉体和固定段不动，如果在原位置撤除必需要拆炉体，拆炉体是一件非常浩大的工程，检修本钱和检修周期太长，所以在原位撤除就无法实现，只能在别处撤除，现就必须将横移小车和移动段同时移出进行撤除更换。

撤除横移小车和移动段工程量相对较小，检修周期可控在范围内，因此，针对这一方案进行实施。

3、原始标高留设及起重设备的设置

旧活动段烟道的原始数据较为重要，对它的准确记录能保证新活动段烟道就位后的快速调整和检修质量的保证。

对旧活动段烟道的数据记录要全方位，并且数据要真实、可靠，以防止撤除后新烟道调整不到位的现象发生。

对旧烟道原始数据进行留设需多人分两次测量以确保可靠性。

在以往的检修方案中，有许多在撤除前没有对预留旧烟道标高、旧活动烟道中心位置固定，导致安装不导致，重复施工现象。

〔1〕、核对新旧烟道尺寸，特别是新旧烟道各个筋板位置是否一致。

〔在年修之前进行，特别是各个筋板的位置和间距，此项很关键，直接影响着整个活动段烟道调整〕在以往的检修中出现过类似的故障，等新的活动段烟道安装到位后有局部筋板位置不一致，导致检修返工，推延10几个小时的检修工期。

〔2〕、预留旧烟道标高。

在14平台处测量东西南北方向筋板到梁或平台高度〔留设的点必须是永久的、不可撤除的，在以往的检修方案中，此留设点被检修完撤除，导致后期维护工作难以开展，必须重新测量、焊接，很大程度上加大的检修本钱〕；烟道下口四个方向标高返到南北两侧水泥柱上，及到炉体轨道上的尺寸。

〔3〕、旧活动烟道中心位置。

在14平台上，在旧活动段烟道筋板上选四个点，挂垂线将旧烟道4个方向返到四周梁柱上且不影响撤除工作。

在撤除工作开始后，需要设专人看护此垂线，防止在移动过程中，挂掉垂线，假设挂掉后，旧烟道还需回装重新确认中心位置，这样一来不仅推延工期，还丧失了原始的留设数据，对检修后的质量很难保证。

〔4〕、在氧枪水套上方500mm处设一吊点，设4×4滑轮，利用卷扬37KW〔设在22平台处〕，钢丝绳从22m平台到31m平台，从氧枪通廊到达烟道吊点上。

在南北方向设2个吊点，使用2台5t倒链。

对于前期设置好这几次挂点，对后期的吊装工作有很大的帮助，可减少需要意想不到的吊装点不到位问题。

4、活动段烟道出、进线路分析

活动段烟道更换过程较长，吊装重量较大，施工人员较多，如何在吊装过程中保证人员的合理使用，吊装器械的合理配置，检修施工的平安，这都是需要考虑的问题。

从更换过程来看，确定好活动段烟道的进路线和出路线可以解决上述的问题，因此活动段烟道的出、进线路是烟道更换的关键点和难点。

假设将这个问题解决了，可以说工程进行了一大半了。

现对烟道的出、进线路进行了可行性分析。

活动段烟道安装在炉子跨，如果将烟道在炉子跨经过氧枪通廊移出，氧枪通廊最小距离3m，烟道最宽处，沿途都要进行撤除，有些立柱和结构梁是厂房结构主梁不能进行撤除。

另外氧枪通廊的天车最大起重量是10t，烟道重量28.55t，烟道的横移运动就很难实现。

所以只有将烟道在横移小车移出后，在移出位置将烟道吊运之加料跨，用14＃或13＃天车配合烟道更换。

烟道从炉子跨移到加料跨从现场环境看只有三个位置可以移出，其它位置都无法进行：

⑴、转炉炉口上方移出。

⑵、天车梁上方移出。

⑶、转炉倾动减速机上方移出。

这三个位置移出的条件分析：

⑴、转炉炉口上方移出：

假设从转炉炉口上方移出，在炉体不撤除的情况下只有撤除厂房天车梁〔炉体与天车梁最低点只有〕。

如果撤除天车梁，势必影响2＃、3＃转炉生产，其二，天车梁是承载天车的支撑梁，为了保证强度不允许局部撤除。

所以这个方案不可行。

⑵、天车大车轨道梁上方移出：

假设从天车梁上方移出，需将烟道放置成水平，烟道在横移小车移出位置，起升后由于12＃立柱限制，在原位不能将烟道放置成水平，只能向西移动才能进行。

由于烟道重量过大，不能使用10t天车起吊，只能在35m平台处设置临时吊梁，临时吊梁只能完成垂直运输，无法进行水平运输，所以这一方案也不可行。

⑶、转炉倾动减速机上方移出：

假设从转炉倾动减速机上方移出，必须将横移小车移进工作位置，将横移小车西侧轨道梁撤除，将倾动减速机上方平台撤除，只需烟道进行垂直运输，无需水平运输。

撤除后这个空间东西向距离，南北向距离6m，高度〔天车梁与倾动减速机之间〕。

将烟道倾斜放置就可以进出。

所以此方案可行。

横移小车轨道梁在11＃立柱与12＃立柱之间，可以保护性撤除，不影响其强度和使用。

减速机上方的平台是保护性平台，没有主结构梁支撑，可以撤除或移位。

〔按1：

30比例对影响部位进行模拟，如图1所示〕

图1

5、施工环境分析

1#转炉活动段烟道更换，2#转炉、3#转炉需要正常生产，生产现场吊装钢包的天车在施工人员头顶来回走动，冶炼钢水到处喷溅，这些客观因素关乎施工人员的人身平安，施工作业环境因素对施工影响较大，施工作业前派专门的人员对现场施工环境进行可行性分析，对每处关乎施工人员人身平安的危险因素和影响吊装的现场设备进行一一记录，综合分析现场环境，做到平安最大化，工期影响最小化，保证在规定时间内保质保量的完成检修施工任务。

⑴、在活动段烟道更换作业期间，由于2#转炉、3#转炉正常生产，在使用加料跨天车时对2#转炉、3#转炉兑铁水造成很大影响，如安排协调不当可能造成2#转炉、3#转炉停产，酿成检修事故。

基于这些原因，在使用天车时必须要有方案安排，与生产岗位方进行作业前协调，在保证2#转炉、3#转炉正常生产的前提下进行吊装作业，万不可影响生产。

⑵、由于烟道位于炉子跨，炉子跨只有10吨天车，移动段烟道重量28.55吨，无法直接用天车吊装，又没有其它起重设施停放位置，所以只能制作临时吊装梁使用卷扬进行吊装作业。

制作临时吊装梁必须有精确的计算，确保可承受的重量到达卷扬的使用要求，制作时要留有余量，保证施工质量和施工平安。

⑶、由于吊装梁只能利用厂房框架上▽和▽的梁作为支承，此位置正好影响2#、3#转炉氧枪的更换。

在进行吊装作业前预算好吊装所需要的最大时间和出现意外情况后需要回复的最大时间，以确保2#转炉和3#转炉的正常炼钢。

所以在施工期间，2#转炉、3#转炉机旁必须储藏足够的氧枪使用。

这要求我们为生产方提供准确的时间，以便氧枪在正常供应条件下到达最小储藏量，减小施工所带来的追加本钱。

⑷、由于烟道更换需撤除周围设施的撤除量大，重量大多需要用10吨天车配合，所以作业时必须保证天车的完好性。

作业前要求岗位人员全天轮流派人巡检天车，让公司天车检修人员〔包括机械、电气人员〕随时待命，确保天车在规定时间内正常使用，同时做好天车的使用协调工作，因为在2#转炉和3#转炉的正常炼钢情况下，需要天车进行兑铁、除渣、加废钢等等，在不影响生产的情况下，最大量使用天车。

6、施工特点

按其安装位置来看，由于烟道体积大、重量大、且需从炉子跨空中移动到加料跨。

这项工程的施工空间非常狭小、交叉作业多、起重量大、作业程序多、上道工序对下道工序影响的程度大、需撤除周围设施量大。

7、施工平安环境和施工事项分析

根据施工特点及该区域危险源辨识清单，分析施工平安环境和施工事项。

〔1〕、由于施工空间非常狭小，这要求检修人员在检修作业前要对周围作业环境的危险因素做详细辨识，做到防范未然，以免出现砸伤、挤伤事故。

〔2〕、该区域交叉作业多，上面有天车作业、中间有焊工作业，下面还有钳工作业，这就存在较多的危险因素，尤其是要注意砸伤事故的发生。

派专人在施工现场监护上面的施工人员。

〔3〕、作业程序很多，在作业前要认真交代，每个小程序的负责人都要有施工进度图、施工步骤，确保按预定程序进行，防止返工作业。

〔4〕、上道工序对下道工序影响程度很大，要求施工负责人要把握尺度，在对接关键部位要做到下道工序服从下到工序的精神，确保一次到位。

〔5〕、由于2#转炉、3#转炉生产兑铁水要经过1#转炉炉前平台，检修人员在施工工程中设置专门的互保监护人员，对出现头顶吊物的情况下，提醒施工人员要注意避让。

铁水在某些未知的情况下会出现喷溅，导致烧伤事故，一定不可在铁水钢包下工作。

〔6〕、上下交叉作业比较多，活动段烟道、炉体、炉下都有工程施工。

注意通讯工具的配备，各负责人人手一把对讲机，打到统一频道进行即时沟通。

〔7〕、高空作业比较多。

施工中高空作业一定要挂平安带，做到高挂低用，确保自身平安。

〔8〕、在18m平台以上，由于2#转炉、3#转炉生产存在煤气，要求作业人员要佩戴检验合格的煤气报警器，在煤气含量到达危险值是要撤离检修现场，带煤气散后在进入施工现场。

四、方案的设定

1、确定拆装顺序

安排原那么：

在不影响工期、质量的前提下，尽量防止安排交叉作业。

上道工序施工不影响下道工序施工的可安排同时作业，否那么安排顺序作业，施工顺序如下：

〔1〕、撤除活动烟罩移动小车上的各种介质管道、平台、膨胀节，使小车具备移动条件；同时撤除转炉南侧挡火墙影响小车移出的隔热板〔两层〕、二次除尘集烟罩〔南侧局部〕以及倾动减速机上部二层平台及横梁；搭建保护减速机的保护平台。

〔2〕、移出小车。

〔3〕、撤除小车上的水冷隔热板、活动段与小车的连接局部。

〔4〕、将活动段烟道破坏性切割撤除，用氧枪10t天车吊出。

〔5〕、将活动烟罩放到二次平台。

〔6〕、小车移回。

〔7〕、将活动烟罩破坏性切割撤除，用氧枪10t天车吊出。

〔8〕、保护性撤除小车轨道梁。

〔9〕、新烟道移进。

〔10〕、新烟道起吊。

〔11〕、恢复小车轨道梁。

〔12〕、将小车移出。

〔13〕、将新烟道回位。

〔14〕、倒入活动烟罩。

〔15〕、活动烟罩回位。

〔16〕、小车移进。

〔17〕、恢复撤除局部。

2、吊点的设定及吊运方案

〔1〕、吊点的设定

1〕、如图2所示，以的厂房结构梁作为支承梁，制作一根箱型起重梁，在起重梁上设立2个吊点。

用卷扬机加滑轮组吊装。

2〕、在倾动减速机上方设立拖拉吊点。

3〕、利用14＃天车〔180/50t〕主副钩配合进行吊装。

图2

〔2〕、吊装方案〔图3〕

A.用14#天车主、副钩将可移动段烟道向里送，具备烟道上端卷扬的主吊点能够栓挂的条件。

B.可移动段烟道两侧挂两个10t倒链，卷扬主吊点挂钢丝绳，启动卷扬使吊点吃力。

C.启动卷扬与14#天车主副钩，两个10t倒链配合向里送〔需进行3次倒绳移位〕，使可移动段烟道吊至可移动段烟道辅助吊点能够挂卷扬的条件。

D.卷扬辅助吊点挂钢丝绳，启动卷扬吊点吃力，撤除主吊点绳扣。

E.启动卷扬与14#天车主副小车，两个10t倒链配合向里送，使可移动段烟道吊至卷扬主吊点能够挂烟道主钩吊点处的条件，栓挂卷扬主吊点。

将天车主钩吊点绳扣后移500mm，吃力〔主要防止烟道转动〕

F.启动卷扬与14#天车主副小车、两个10t倒链配合将可移动段烟道向里送500mm，将卷扬主吊点钢丝绳向后移400mm，吃力，撤除天车主钩吊点绳扣。

G.启动卷扬主辅吊点与14#天车副钩、两个10t倒链配合向里送可移动段烟道至天车副钩吊点具备撤除的条件，撤除天车副钩吊点。

H.利用卷扬和倒链将可移动段烟道提起。

〔不用天车〕

图3

〔3〕、吊装钢丝绳扣的尺寸校核〔见图4〕

图4

⑴、求绳扣的张力。

α=30，n=4，K1=1.15〔查表〕，Q=28550kg

每个绳子的张力为：

S=K1×Q/n=82081.25〔N〕

⑵、确定平安系数。

烟道为φ远大于绳扣直径，故取平安系数K=9

⑶、绳扣应具有的破断力〔最小〕。

P破=K×S=7×82081.25=574568〔N〕

⑷、选绳扣用的钢丝绳。

查表得，选用6×36-37.5-1700MPa钢丝绳破断力为856000〔N〕符合

4、滑轮组和卷扬的选择：

按照现场情况选择H32×4D滑轮组，5t双筒40kw卷扬，校核如下：

滑轮组跑绳拉力：

P=Q×K〔K取0.134〕Q=285500（N）

P=285500×0.134=38257〔N〕

卷扬机牵引力：

S=1020NHη/v式中NH=40KW，η=70%，v=/s

S=57120〔N〕＞P符合

5、吊装完后的烟道位置偏差调整

烟道就位后保证氧枪滑道中心线〔氧枪夹持器中心线〕、氧枪入口中心线与转炉炉体中心线、Ⅰ段烟道下口中心线重合。

为了使四点的中心重合，在烟道撤除前对Ⅰ段烟道下口、氧枪入口、转炉炉体〔把转炉炉底向上根本摇平，以两耳轴中心挂线返到炉底边缘平分炉底，此点为转炉中心点以此点为准挂十字线返到四周钢柱上，待以后校正氧枪中心、Ⅰ段烟道下口、氧枪滑道处中心用〕

〔1〕、利用14m、17m平台处预留6个点，初步找新烟道的中心和标高。

首先利用14m平台3个原始点，调整南北两侧倒链，先找出烟道标高，再核对17m平台3处原始点标高及中心线是否一致。

〔2〕、从氧枪夹持器挂一线坠到烟道下口处，核对氧枪水套中心，Ⅰ段烟道下口中心线及炉壳中心线是否重合。

〔3〕、利用水准仪从托圈往上返3169mm即是Ⅰ段烟道下口标高，核对新烟道下口标高是否正确。

〔4〕、在14m集烟室设2台5t倒链，调整一段烟道南北方向位置。

〔5〕、恢复14m、17m平台梁。

6、施工质量的保证措施

施工前对施工人员进行详细的作业交底，要熟悉图纸按技术要求作业。

公司检修人员对图纸识别能力普遍较低，施工前要进行专门培训，每个尺寸都要和图纸一直，却不可平经验估算，以免出现误差累计。

7、安装方法优点分析

1〕、平安性更高。

传统的安装方法为先将活动烟罩落到炉壳上方，由于天车极限问题，活动烟罩落到炉口上方时，位置不能十分准确，在摇炉过程不可靠；同时人员要到炉壳上方挂设倒链时较危险。

2〕、活动烟罩可一次直接到位，通过调整平衡架上的配重，选择在平衡架上的吊点，可利用吊装工具一次将活动烟罩送到位。

3〕、施工所需时间比传统方法可减少15小时。

4〕、安装误差小，传统方法对原始预留数据不够重视，只认可新的上线数据，导致累计误差增加。

5〕、施工所需人员大大减少。

此方法衔接紧凑，人员安排到位，没有闲置人员，还可以做到轮流休息。

传统方法大家都站在烟道周围，任务不明、方法不清，导致大量的人力浪费。

五、方案实施效果和问题剖析

一、这次检修方案的制定，在检修本钱的控制方面做到了以下几点：

1、依靠技术进步降低本钱。

通过这次对技术工作的总结，对以后的活动段烟道检修来说，有了固有的检修模式，有了大量的经验供参考，这样通过对检修技术的摸索，使检修本钱和检修工期得到很大解决。

2、依靠精细化管理降低本钱。

这次工程工程的成功完成，是通过各级管理技术人员通过精敲细磨，逐步推敲，得到的最检修工期和本钱的检修方案。

3、依靠全员参与，降低本钱

工程进度的设定，使参与施工的全员人力得到充分发挥，做到了人力资源分配最优化。

二、通过这次工程工程的实施，让我们也明白了还有很多的缺乏，还有一些需要工作需要细化，方案需要完善。

1、加强设备根底管理，强化设备根底资料的收集、整理和归档。

为确保检修质量的提高和检修方法的不断改进，设备图纸资料应实现资源共享。

2、准确、均衡、合理的安排检修时间，尽力扭转重生产，减少检修时间的观念。

如以炉料的平衡，槽存等限制检修时间，以确保检修工程的完成，检修质量的稳定，检修效率的不断提高。

3、明确生产方、点检方、检修方三方的职责，充分提高全员效率，促进检修专业化道路的进程。

三、在这次检修中，表现较为突出的是我们一线作战的检修职工，但是在他们的身上还存在一些缺乏，这牵扯到作业区、班组和个人技能几个方面：

1、完善作业区技术管理。

作业区技术人员尽快和相关生产工序结合，建立健全维护区