2500m3高炉热风炉工程气电立焊.docx
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2500m3高炉热风炉工程气电立焊
1．工程概况
2.施工部署
3．主要结构制作工艺
3.1炉壳制作工艺（含高炉、热风炉、除尘器）
3.2风口、铁口法兰的工厂安装与焊接
3.3高炉框架H型钢制作工艺
4．构件运输防护要求
5．钢结构安装方案
5.1高炉炉壳安装
5.2热风围管安装
5.3高炉框架及各层平台安装
5.4高炉冷却壁安装
5.5风口大套及铁口装置安装
5.6除尘器安装
5.7上升、下降管安装
5.8上料通廊安装
5.9出铁场结构安装
5.10热风炉炉壳安装
6．新技术、新工艺
6.1炉壳气电立焊技术
6.2炉壳环缝焊接技术
6.3风口法兰工厂化施工工艺
7．质量保证措施
8．安全保证措施
9．塔吊防风措施
10．附图
附图1：
施工方案图
附图2：
施工技术措施图
编制说明及要求：
1．由于图纸未到，方案中已明确的数据系摘自初步设计，尚有些重要数据未经明确，因此工程概况中留有空白处，要求项目部随着图纸的到达，将空白参数补全，且对与初步设计有出入的数据进行更改，并及时反馈到公司工程技术部，以便存档，为今后查寻工作提供方便。
2．方案中第条的要求要认真执行，依据本方案，按照金结公司“工程项目技术管理实施细则”的有关规定和要求，对各项作业设计进行认真研究和编制，并留公司工程技术部存档。
3．由于实际情况和客观条件，作业设计与本方案出入较大、或矛盾突出时，最终的作业设计要由项目部技术负责人审核批准。
1.工程概况
1.1工程内容：
我公司在2500m3高炉工程中主要承担的任务有：
高炉的本体钢结构制安（含高炉炉壳、框架、除尘器、上升下降管、上料通廊、出铁场）。
高炉冷却、风口、铁口法兰及设备安装。
热风炉钢结构制安。
1.2主要结构尺寸：
1.2.1高炉炉壳本体：
项目
数据
备注
炉缸直径
11.200m
炉腹直径
12.600m
炉喉直径
8.300m
炉顶法兰直径
3.100m
风口中心标高
14.000m
铁口中心标高
10.000m
热风围管中心标高
18.700m
炉身框架各层平台标高
20.3m;25.8m;30.6m;35.1m;40.1m
炉顶刚架各层平台标高
46.66m;58.966m;70.750m;74.750m
炉底刚架柱断面形式及尺寸
断面形式:
板厚:
铁口数
3个
风口数
28个
炉壳壁厚
最小厚度为50mm;最大厚度为80mm
炉壳材质
Q3445B
1.2.2下降管:
项目
数据
备注
下降管直径
下降管厚度
下降管长度
下降管顶面标高
下降管中心与除尘器中心线交点标高
1.2.3上料通廊:
项目
数据
备注
通廊全长
通廊支架间距
通廊上顶面标高
通廊与水平面夹角
通廊断面尺寸
1.2.4出铁场:
本高炉有3个出铁口，设东西两个出铁场，东出铁场有一个出铁口，西出铁场有两个出铁口。
出铁场厂房分三跨，跨度分别为16m、17m、27.5m，长度85m，基本柱距12m。
吊车梁轨面标高为24m，柱顶标高为28.5m。
出铁场柱子、吊车梁、屋架、天窗、墙皮柱、檩条均为钢结构。
屋面为0.8YCIII型彩色压型钢板，坡度15°
1.2.5热风炉：
每座高炉配置3座高温内燃式热内炉。
热风炉特性：
项目
数据
备注
热风炉全高
49.3m
热风炉炉壳内径
Ф10000/Ф11340mm
高径比
4.93
燃烧室断面积
12m2
蓄热室断面积
37.5/39/39.6m2
格子砖高度
39.3m
热风炉炉壳材质
高温区Q345B，其它Q235B
热风炉炉壳厚度
最小δ=22mm；最大δ=50mm
1.3工程量一览表（一座高炉）
工程名称
工程量
备注
高炉炉壳
高炉底部框架
框架柱：
t/根；框架梁：
t/根
高炉炉身框架
高炉炉顶刚架
高炉热风围管
高炉冷却壁
最大重：
t；最小重：
t；共块
高炉上升、下降管
上升管重：
t；下降管重：
t
高炉上料通廊
顶节重：
t；第二节重：
t；……
除尘器
出铁场
热风炉炉壳
热风炉平台
热风炉系统管道及支架
2施工部署:
2.1钢结构制作安排：
根据22冶建设公司的总体设想，公司研究决定本工程钢结构制作拟全部在宁波进行，为保证安装进度的要求，将结构制作分成两块，一块自行制作：
在当地建一临时制造厂，厂房面积约30m*70m，内设两台10t天车，调配相应的加工设备。
此外顺沿厂房布置约80m长的露天加工场，配置一台10t龙门吊，详见“临时制造厂平面布置图”。
另一块依靠外协：
根据结构中的具体情况和当地的加工制造能力以及加工费的高低，有选择地进行外协。
这就要求项目部提前作好各项调查和准备工作。
2.2施工现场平面布置
2.2.1吊装机械配置：
为加快施工进度，在高炉区设3台大型吊车——1台3000tm塔吊；1台150t履带吊；1台100t履带吊。
在热风炉区设1台大型吊车——300t履带吊，此外配两台50t履带吊。
具体如下：
3000tm塔吊——负责高炉炉壳、部分高炉框架、冷却壁、上升下降管、上料通廊顶节的安装；
150t履带吊——负责3000tm塔吊组立、部分高炉框架、除尘器、出铁场结构的吊装；
100t履带吊——负责高炉炉壳的拼装；
300t履带吊——负责热风炉炉壳吊装；
两台50t履带吊——负责热风炉炉壳拼装及热风炉系统管道安装。
2.2.2组装平台设置：
在高炉区设置两个炉壳拼装平台，在热风炉区设置3个炉壳拼装平台。
详见“施工平面布置图”。
2.2.33000tm塔吊移位路线：
因3座高炉距离较远，且已基本建完的热风炉阻挡，给3000tm塔吊移位带来很大困难。
2.2.3.1每次移位须将吊杆和配重拆掉，对机身整体移位（移位办法拟采取倒排子的办法）。
2.2.3.2为避开热风炉，3000tm塔吊移位路线呈弧线，详见“施工平面布置图”。
2.3施工用电计划：
临时钢结构制作用电量：
1200KVA；
安装现场用电量：
2*500KVA。
2.4劳动力计划：
工种
劳动力投入情况（人）
制作
现场安装（含拼装）
铆工
80
45
焊工
60
50
气割
20
6
起重工
8
15
电工
2
2
钳工
2
1
油漆工
15
8
测量工
1
2
管理人员
8
8
合计
196
137
2.5主要施工机械投入
2.5.1宁波制作主要机械设备表：
序号
机械设备名称
规格型号
数量
备注
1
桥式吊车
10t
2
2
履带吊
50t
1
3
交流电焊机
BX-500
5
4
半自动精密切割机
CCD-100
8
5
H型钢生产线
直条数控火焰切割机
CG1-4000A
1
H型钢组立机
Z12
1
龙门式H型钢焊接机
LHA
2
H型钢矫正机
HYJ-800
2
6
埋弧自动焊机
MZ-1000
6
7
CO2气体保护焊机
YM-500
10
8
焊条烘干箱
500℃
1
9
干燥箱
DG801-3
2
10
超声波探伤仪
CTS-22-26
3
11
无气喷漆机
GB6C
1
12
螺旋千斤顶
5t
4
13
手动磨光机
Ф100
10
14
小摇臂钻
Ф≤32mm
2
15
剪板机
δ=13mm
1
2.5.2现场安装（含拼装）主要施工机械设备表：
序号
机械设备名称
规格型号
数量
制造年份
额定功率
1
塔吊
DBQ3000
1
1995
344KW
2
履带吊
300t
1
3
履带吊
150t
1
1989
214KW
4
履带吊
100t
1
2000
5
履带吊
50t
2
1990
164KW
6
环缝自动焊机
CHH-II
3
2002
50KW
7
电渣焊机
MZ-1000
8
1991
35KW
8
直流电焊机
AX1-500
12
1994
35KW
9
交流电焊机
BX5-500
8
1995
25KW
10
CO2气保焊机
YM-500
12
11
焊条烘干箱
500℃
1
1998
6KW
12
便携式焊条保温箱
/
10
1999
/
13
空压机
6m3/h
1
1997
35KW
14
螺旋千斤顶
5t/2t
各4
1997
/
15
手动磨光机
Ф100
10
2001
0.2KW
16
经纬仪
TDJ2E
2
2001
/
17
水准仪
FA-32
1
2001
/
18
超声波探伤仪
CTS-22-26
3
2001
/
19
无气喷漆机
GB6C
1
2000
1.5KW
20
振动时效设备
2.6工期及进度计划：
执行建设公司总体网络计划安排。
2.7质量目标：
2.8执行标准：
本工程质量标准除符合施工图要求外还应符合：
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《冶金机械设备安装工程施工及验收规范-炼铁设备》YBJ208-85
《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规范》JGJ82--91
《低合金结构钢技术条件》GB/T1591-95
《碳素结构钢》GB700-88
《建筑钢结构焊接规程》JGJ81—91
《冶金机械设备安装工程施工及验收规范》YBJ208-85
3.结构制作工艺
3.1壳体制作（含高炉、热风炉、除尘器）
3.1.1材料要求：
3.1.1.1所有钢材要符合设计要求，其技术性能要符合GB700及GB/T1591的规定，作到专料专用，材料在平直后使用。
所有辅材要符合设计及工艺要求，各项技术性能要符合相应的技术规定。
3.1.1.2在施工过程中，无论划线、号料、气焊还是铆工等必须认真检查钢材是否重皮、裂纹等缺陷，如发现问题应及时会同技术人员及检查人员研究处理。
3.1.2划线、号料及切割：
3.1.2.1采用CAD/CAM技术配合数控切割机将高炉冷却壁在炉壳上的开孔在制造厂一次完成。
3.1.2.2所有炉壳及附件应采用半自动精密切割和数控切割，并按照坡口角度及要求备制坡口。
3.1.2.3在炉壳结构上，纵横焊当采用“T”字型接头时，上下相邻的纵向焊缝应错开不小于200mm，壳体上开孔与焊缝尽量错开，若不能错开，则应对孔两侧各部1.5倍孔径范围内的焊缝进行无损探伤。
整体高度预留余量（在炉喉带留）。
3.1.3壳体的滚圆：
滚圆前应查明所滚钢板的正、反面。
用弦长不小于1.5米的样板进行检查弧形。
3.1.4壳体的预装配:
3.1.4.1在不平度≤4mm的预装平台上进行每带（组圈）预装配，按电渣焊要求预留间隙，立缝要用卡具卡牢，每道立缝卡3个，以保证上下带组装时的准确和安全，并在距上口700mm处焊上脚手架挂耳。
在焊接挂耳时，注意避开炉壳工艺孔，间距为1.5-2m左右，其具体尺寸根据跳板长度而定。
3.1.4.2每带预装配之后进行上、下带预组装。
每次预装由二至三段外壳组成一个区段，检查合格后，打上印记，焊好定位器。
上面的一段要作为后序组装段的底段。
3.1.4.3检查合格后用鲜艳油漆进行编号，并用冲子打出
0°、90°、180°、270°四条中心线。
3.1.5风口、铁口法兰的工厂安装与焊接
本高炉设有28个风口，3个铁口，无渣口，为加快现场施工进度，风口法兰的安装、焊接采取工厂化施工，壳体预装合格、标识后，按下述方法安装风口法兰，待风口法兰焊接完毕，再测量壳体预装单元的上下口椭圆度和直径，确认无误后，方可解体出厂。
3.1.5.1风口法兰的开孔：
（1）风口需按顺序对称开，先割直口，然后再分别按设计加工坡口。
（2）检测所有风口与炉壳中心是否汇交，检测方法是沿各风口高度中心架设检测架，所有检测架均要用仪器测量，达到同一标高，差值≤2mm，将风口中心投到检测架上，作好标记。
通过各风口中心在检测架上的标记点，沿炉壳中心对称拉设钢丝，并通过测心架，将炉口中心投下，视钢线与炉壳中心是否汇交，确定风口开口精度。
如下图所示：
3.1.5.2风口法兰安装：
风口法兰应根据法兰面上的水平中心线和垂直中心线的标记组装在炉壳上，并经检查合格后可焊接固定：
（1）法兰面风口中心位置，应沿炉壳圆周以规定的起点角度等分均匀，极限偏差为+4'；中心标高极限偏差为+3mm；全部法兰面风口中心应在同一水平面内，高低差不得大于5mm，且相邻两法兰面不得大于3mm。
（2）各相对法兰风口中心线的水平连线与炉体中心线应相交，公差为10mm。
（3）法兰面水平中心线的水平度，在法兰直径内公差为2mm。
（4）法兰水平中心线与内圆圆周相交的两点分别至风口中心的水平连线上同一点O的距离L1、L2之差不得大于2mm。
在水平连线上所选择的点O至风口法兰端面的距离A不宜小于1000mm。
（5）法兰的倾角θ对设计规定角度的偏斜，挂设铅垂线检查，边长L极限偏差为+2mm。
（6）法兰伸出炉壳表面距离，在法兰上端检查，极限偏差为+5，0mm
3.1.5.3风口法兰的焊接
风口法兰焊接是炉壳施工中的难点，其特点是：
材质不同（炉壳材质为低合金结构钢，法兰材质为铸钢），板厚不同，精度要求高（风口法兰焊后同心度≤10mm，椭圆度≤15mm，上口不平度≤2mm，接缝错口≤6mm，间隙差±1mm）。
（1）按2.1.5.1所述开孔，检查确认无误后安装法兰。
（2）将整圈壳体按出厂瓦块解体，分别施焊瓦块上的风口法兰。
（3）焊接要点：
A、将瓦块进行刚性固定，控制因法兰焊接造成炉壳瓦块变形。
B．焊接材料为E5015或E5016。
C、坡口形式及焊缝尺寸符合设计要求。
D、考虑到风口法兰孔切割后剩余边距较小，因此在两端焊加强板，否则此处易出现裂纹。
（4）焊接顺序
A、开始3层使用打底焊焊条，先焊内侧，当焊至离坡口边缘10mm时，翻面焊外侧；
B、当焊缝间隙大于4mm时，需在预热前先溜至间隙为2mm后再预热焊接；
C、必须连续施焊；
D、每个风口由两名焊工运用分段退步焊法对称施焊；
E、前3层采取单层单道焊，3层以上采取单层多道焊，表面焊缝为单层多道焊。
（5）预热
预热采用火焰加热，温度150℃以上，保持层间温度100℃以上，缓冷。
5.1.6壳体出厂标识：
检查合格后用鲜艳油漆进行编号，并用冲子打出0°、90°、180°、270°四条中心线。
3.2高炉炉身框架焊接H型钢制作：
3.2.1如钢板使用前有波浪弯，必须矫正平直，局部平面度，每米Δ≤1mm。
A.钢材矫正后的表面不应有明显的划痕，划痕深度不得大于0.5mm，钢材矫正后的允许偏差见下表:
项目
允许偏差（mm）
型钢弯曲矢高
L/10005.0
角钢肢的垂直度
B/100，双肢栓接角钢的角度不得大于90°
H型钢翼缘对腹板的垂直度
b/1002.0
B.当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于钢材厚度负偏差值1/2,否则不得使用。
3.2.2在施工过程中，无论划线、号料、气焊还是铆工等必须认真检查钢材是否重皮、裂纹等缺陷，如发现问题应及时会同技术人员及检查人员研究处理。
3.2.3划线号料
3.2.3.1接料时，翼缘板及腹板焊缝不能设置在同一截面上，应相互错开200mm以上，并与加劲板错开200mm以上。
3.2.3.2接料坡口形式
3.2.3.3焊接工字型，号料时长度方向必须留焊接收缩量，其中每根工字型不少于30mm余量，宽度方向留切割余量，δ≤25mm，切割余量2mm，δ≥25mm，切割余量3mm。
3.2.3.4钢板边缘必须去掉，毛边料必须去净毛边，剪切边去边不少于10mm。
3.2.3.5样板的允许偏差
项目
允许偏差
对角线差
±1.0
宽度、长度
±0.5
孔距
±0.5
3.2.3.6号料的允许偏差
项目
允许偏差
零件外形尺寸
±1.0
孔距
±0.5
3.2.3.7螺栓孔采用钢规归孔号料，若零件几何尺寸满足数控钻床要求，直接采用数控钻孔
3.2.4切割
3.2.4.1所有主材采用数控切割，零件等采用半自动切割及剪板机剪切，并采取防弯曲措施。
3.2.4.2切割前，应将钢材表面切割区域内铁锈油污等清除干净，气割后应清除熔渣和飞溅物。
3.2.4.3半自动切割轨道放置与划线间距要求等距至少检查三点。
2.2.4.4气割的允许偏差见下表，t为钢板厚度。
项目
允许偏差
零件宽度、长度
±1.0
切割面平面度
0.05t且不大于2.0mm
割纹深度
0.2
局部缺口深度
0.1
3.2.4.5机械剪切的零件，其钢板厚度不宜大于12mm，剪切面应平整，机械剪切的允许偏差见下表:
项目
允许偏差
零件宽度、长度
±3
边缘缺棱
1.0
型钢端部垂直度
2.0
3.2.5接料
3.2.5.1接料与组装必须在经过测平的平台上进行，平台的水平差≤3mm
3.2.5.2接料前，先将坡口两侧30—50mm范围内铁锈及污物毛刺等清除干净。
3.2.5.3接料焊缝必须采用埋弧自动焊，焊缝两端加入引入板和引出板，引入板和引出板规格自动焊为50*100，材质与板厚和坡口形式应与焊件相同，焊接完毕用气割切掉并修整平直，不得用锤击落。
3.2.5.4接料错口允许偏差见下表：
项目
允许偏差
图例
对口错边（Δ）
t/10且不大于3.0
间隙（α）
1.0
3.2.5.5接料点粘焊条，材质为Q235B，Q235BF钢材采用E4315、E4316焊条，焊条直径Ф=4.0mm,材质为Q345B钢材采用E5015或5016，焊条直径Ф=4.0mm，注意点粘焊条必须与正式焊材相同。
3.2.5.6接料要求焊透。
必须采用碳弧气刨清根焊接，接料焊接后，必须经探伤合格后，再进行下道工序。
接料采用大板接料，然后数控切割。
3.2.6组装工字形
3.2.6.1腹板和翼缘板在组装前进行局部不平度检查，翼缘板不得有外观的硬弯。
3.2.6.2组装工字形前，要求四条主焊缝区域的油锈及其它污物除净，腹板除锈宽度一般为20—30mm，盖板除锈宽度不小于腹板厚度加上50mm。
3.2.6.3组装工字形首先在盖板上将腹板的位置划出，组装时要严格控制90°用铁皮样板检查。
组对工字形在组对机上进行。
3.2.6.4工字形的端头加与母材同材质的引弧板和熄弧板。
3.2.6.5工字形几何尺寸超过组对机使用范围时，采用人工组装，为防止焊接变形,组装时应控制工字形组装偏差见下表，并且采用加临时支撑，以防变形。
工字形允许偏差
项目
允许偏差
高度（h）
±1
垂直度（Δ）
B/100且不大于2.0
中心偏移（e）
±1.0
缝隙（Δ）
1.0
3.2.7焊接工字形:
3.2.7.1焊接材料使用：
（1）埋弧自动焊Q345B、Q235B均采用H08A焊丝，焊剂HJ431，焊丝直径φ=4mm。
（2）手工焊接Q345采用E5001-5014焊条，Q235B采用E4303型焊条，焊条直径根据焊件选择。
（3）CO2气体保护焊焊接采用H08Mn2SiA焊丝，焊丝直径φ=1.2mm。
D.CO2气体纯度不应低于99.5%，其含水量不应大于0.005%。
瓶装气体，瓶内压力低于1Mpa时应停止使用。
3.2.7.2接料焊缝及工字形四条主缝的焊接均采用自动焊焊接。
（1）焊接时，不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂及已熔烧过的渣壳。
（2）角焊缝转角处宜绕角施焊，起落弧点距焊缝端部宜大于10.0mm，弧坑应填满。
（3）施焊前对构件焊缝处的水锈、油及脏物进行清除。
（4）多层焊接宜连续施焊，每一层焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。
（5）焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，订出修补工艺后方可处理。
（6）焊缝同一部位的返修次数，不宜超过两次，当超过两次时，应按返修工艺进行。
3.2.7.3焊条烘干
（1）碱性低氢型焊条在使用前必须烘干，温度一般采用350℃∽400℃，烘1—2小时，并随用随取，使用前采用保温桶。
（2）酸性焊条在70℃∽150℃烘干1小时。
3.2.7.4焊接顺序
（1）工字形截面的焊接顺序如图:
（2）加劲板及加固板由中间向两边焊，并采取对称及分段跳焊的方法。
（3）焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量，对要求焊透的对接焊缝焊完后，应打上焊工钢印。
3.2.8工字形矫正修理，方法如下：
3.2.8.1角变形，采用翼缘板矫正机矫正。
3.2.8.2侧弯：
采用三角形火焰矫正，温度加热到钢材表面颜色呈樱红色，并且在空气中自然缓冷。
3.2.8.3拱度：
采用三角形火焰矫正，温度加热到钢材表面颜色呈樱红色，并且在空气中自然缓冷，加热方式如图：
3.2.9二次装配
（1）工字形修理合格后组装其它的零件部件，组装前各零件部件要检查合格后，方可使用。
3.2.10焊接:
方法与“2.2.7”内容相同。
3.2.11修整及钻孔
3.2.11.1修整包括焊接补肉、磨平等。
3.2.11.2主缝及接料焊缝打磨平整。
3.2.11.3钻孔中螺栓孔孔距允许偏差见下表:
项目
允许偏差
≤500
501-1200
1201-3000
>3000
同一组内任意两孔距
±1.0
±1.5
相邻两组的端孔距
±1.5
±2.0
±2.5
±3.0
4.构件运输
炉壳运输采用专用运输胎具，装运时要注意炉壳与胎具之间要垫实、卡牢。
其它构件要根据其形状、几何尺寸而定，不论何种防护方法，构件下面都必须用枕木垫起，根据船运规定确定封船方式。
5.钢结构安装方案
5.1高炉炉壳安装
炉壳吊装单元的确定：
根据3000tm塔吊的性能，将炉壳分成若干个吊装单元进行吊装，待详图设计后再进行划分。
3000tm塔吊选用66.32m主杆，暂不接付杆，待安装炉顶刚架时接36.32m付杆。
5.1.1炉壳吊装单元拼装:
5.1.1.1对拼装平台的要求：
拼装平台必须设在坚实、平整的地面上（若是软基要采取相应措施），平台在搭设时用水准仪找平，平台工作
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