高炉炉壳安装方案Word格式.docx

1、6炉喉钢砖1307铁口框168冷却壁密封装置91.2工程特点此次高炉本体的施工技术难度大、工期短、施工措施量大等，是以往高炉本体安装所无法比拟的。整个高炉本体的安装主要分为三个阶段来进行：一、炉壳分大段的离线组装及所带设备的安装；二、炉壳滑移至高炉基础；三、炉壳提升、安装就位。由于安装工艺的改变，在高炉本体的安装过程中应保证炉体的组装、安装精度；在炉体的焊接过程中应保证焊接质量；对于炉壳滑移、提升等施工措施需研制及设计开发。1.3工程技术难点（1） 需进行组装、运输的地坪和轨道的设计；（2） 炉壳整体安装时的定位找正及精度控制；（3） 离线组装和原地安装阶段冷却设备的安装；（4） 炉壳滑移托架

2、的设计，提升梁的设计；（5） 炉底板的安装。2.方案引用、参考资料 宝钢所颁发的各种技术文件及重钢院所出初步设计说明、图纸以及各项技术标准规范等。 钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001） 建设工程质量检验评定标准（GBJ301-88） 建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ80-1991） 建筑结构荷载规范（GB50009-2001） 钢结构高强螺栓连接设计、施工及验收规程（JGJ82-1991） 冶金机械设备安装工程施工及验收规范 炼铁设备（YBJ208-85） 冶金机械设备工程质量检验评定标准 炼铁设备（YB9243-92） 冶金建筑工程质量检验评定标准（YBJ232-199

3、1） 液压提升装置在宝钢2BF大修炉壳吊装的应用研究报告（同济宝冶机器人公司提供）施工、生产安全技术操作规程（企业标准）3.工程总体施工流程4.施工工艺方法4.1液压提升技术在高炉上的运用在此次高炉工程的施工过程中采用的液压提升技术，是一种新颖的起重技术，它在高空大吨位提升方面的特点和优越性，是传统的卷扬机钢丝绳滑轮组起重技术所不能比拟的。液压提升设备主要采用钢绞线承重、提升油缸集群、计算机控制、液压同步整体提升原理，将大吨位的构件在地面组装后整体提升到预定的高度安装就位。在高炉的安装上将采用“液压同步提升”的方法来确保炉壳整体同步的提升和下降。该系统由于采用了计算机控制，不但能够全自动完成炉

4、壳的同步升降，还能完成荷载的负载均衡、姿态校正、要力控制、操作闭锁、参数显示和故障报警等一系列功能，确保炉壳本体在整体提升过程中的安全和精度。4.2施工方法简述在高炉180方向侧设置四条长度约为200米的滑移轨道，炉壳分四大段在设置于滑移轨道上的滑移托架上组装。由于高炉基础炉底面与地面轨道有约5米的高差，因此，炉壳在滑移至高炉基础的过程中，需要设置一提升转运站进行炉壳的一次初提升，将炉壳提升至水平于炉底的转运台车上，滑移至炉中心。炉壳滑移至炉中心后，利用高炉45.3米框架梁上设置的提升用千斤顶，进行炉壳的提升。炉壳的安装采用由上到下的倒装法，即先提升最顶段的炉壳，当炉壳下口与轨道面间隙达到下一

5、段炉壳运输条件时停止提升，将第二大段炉壳运输到位，启动液压装置，使上段炉壳回落，与下一大段炉壳对口焊接。焊接完毕检查合格后，两段炉壳整体提升，如此反复，直至炉壳整体拼装完毕，进行整体定位、找正完后与炉地板焊接。其中，炉体设备大部分安排在炉壳组装时安装好，包括部分耐材及电偶等，与炉壳共同进行提升。4.3炉壳组装、平移平面布置简述在框架+45.3m平台环梁上设置32台32台TSQ200吨液压牵引器、提升地锚及钢绞线炉体提升装置，每台TSQ200吨液压牵引器配置18根钢绞线，最大设计提升重量为200t。钢绞线作为柔性承重索具，采用高强度低松弛预应力钢绞线，抗拉强度为1860Mp，直径为15.24毫米

6、，破断拉力为26t。液压提升器中单根钢绞线的最大工作荷载为：3410/32/18=5.92吨。单根钢绞线的安全系数为：26/5.92=4.39。提升地锚采用配合设计和试验的规格。从高炉180方向上伸出约200米的炉壳滑移轨道，滑移轨道共四组，每组由2根QU100轨道组成，从基础外伸一段高架，高架标高上亦铺设轨道与高炉基础相平，高架外的出铁场内的轨道上设置一转运台架，台架高度亦与高架相平，转运台架主要用于解决炉壳上基础的高差问题；在出铁场外约10米处设置炉壳转运站，转运站上设置四台TSQ500t液压千斤顶和两台60kw液压泵站，每台TSQ500t液压牵引器配置36根钢绞线，最大设计提升重量为50

7、0t。钢绞线作为柔性承重索具，采用高强度低松弛预应力钢绞线，抗拉强度为1860Mp，直径为17.78毫米，破断拉力为35t。1200/4/36=8.33吨。35/8.33=4.2。炉壳分为四大段放置于滑移托架上在转运站以外轨道上依次排开，每段炉壳的间距约为2m，滑移托架主要由四根主梁组成，主梁高度为1.68m为箱形结构，轨道两边设置两条宽度约20米的吊机行走道路，靠北边的道路以北分别设置两个炉壳预组装平台和一个冷却设备堆放场地，炉壳预组装平台为20m20m，预装平台上设置测量塔架用于控制单圈炉壳组装精度的控制。（平面布置见附图1）被滑移轨道跨越覆盖的水道管廊及电缆槽等地下设施部分，在炉壳等设备

8、到场前进行加固安装跨越支撑。4.4炉壳预装台架组装炉壳预装台架组装前地坪必须平整夯实并垫约500mm厚的道渣，安放枕木，每列枕木相邻接部位须错开放置。两个预装台架中各设立一个测量塔架进行炉壳组装的精度控制。（预装平台示意图见附图2）4.5炉壳滑移托架组装炉壳滑移托架是炉壳滑移及一次提升的主要措施，第一段炉壳作为炉体提升段，炉壳上已设置提升圈梁，故其滑移托架只作炉壳滑移用，而后三段炉壳滑移托架不仅做滑移用，而且在炉壳的一次提升过程中作为提升承载台架用。故炉壳滑移托架必须经过精确的力学计算来确定其结构形式。（结构形式图见附图3）4.1.1 500吨地锚安装尺寸4.6炉壳组装阶段施工方法4.6.1炉

9、壳本体组装炉壳分为四大段组装，各段最底下一圈炉壳可直接在滑移托架上组装，其它各圈炉壳两个预装平台上组装好后再整圈利用300吨履带吊机吊装于滑移托架上与下段炉壳组装好。由于炉壳是分块分批进场，最先进场的为炉顶段炉壳，其次炉身、炉腰段炉壳，最终进场的为炉缸段炉壳，因此，最多时有三圈炉壳同时进行组装。（炉壳分段见附图4）炉壳为分批进场后，（炉壳及设备进场见附图5）进场顺序是由上至下，除炉缸圈为工厂焊接好后分四块进场外，其它三大段均单块进场。炉壳组装基本上采用单块吊装方法，其中第圈炉壳重量约110t，第圈炉壳重量约为80t，其它各圈多则70t，少则20t（见附图4）。由于起重量大、起升高度高、炉壳直径

10、大等因素，故炉壳整圈吊装将选用300t履带吊做为主吊机。每大段最底圈炉壳直接在滑移托架上组装，其它圈炉壳均在预装平台上组装完毕后整圈吊装（由于第圈炉壳炉壳重量超重只有采用单块吊装）。（吊装示意图见附图6、7、8）为防止炉壳整圈吊装时变形，在炉壳整圈吊装时采用钢管制成的吊具，吊具的四个肢端根据吊装炉壳的直径不同设置圆销孔，在使用中可按炉壳直径来调整吊绳固定位置，而使下吊绳垂直或接近垂直于吊装构件，使其免于变形。（见附图9）最底圈炉壳单块吊装时用临时性筋板和可调式支撑（防倒支柱）作为临时性稳固，滑移托架及预装台架上设置测量塔架分别对大段炉壳和单圈炉壳进行安装精度控制（见附图10）。第一大段炉壳在进

11、入高炉基础后作为提升段，所以在炉壳组装阶段炉壳外部须安装好提升圈梁（见附图11），炉壳内部安装好多功能吊盘，以便于高炉上基础后各大段之间的环缝焊接。高炉炉壳的组装.，既要保证各区段直径尺寸、椭圆度、中心线垂直度、分段标高水平度的正确性，又要保证纵横焊缝的装配。为此，在炉壳组装时采用专用装配卡具。为了调整炉壳的椭圆度和中心线符合设计要求，如正反螺杆和钢管组成的椭圆找正器，可利用螺丝的收紧和放开来调节炉壳直径的尺寸，以达到找正的目的。炉壳组装专用措施及工卡具一览表如下措施及工卡具名称炉壳预装台架附图2炉壳整圈吊装用吊具附图9测量塔架附图10炉壳椭圆找正器附图12安装专用卡具附图13、14、15底层

12、炉壳安装用防倒支架附图16高炉环形脚手架挂钩4.6.2炉壳组装精度控制方法炉壳组装精度控制关键在于控制单块炉壳组装，同时做好炉壳的水平精度、椭圆度、四心精度、不同标高段的半径等精度的控制。只要在单圈组装阶段控制好以上过程，在炉壳成圈组装时只需控制好炉壳的四心精度和水平度就可保证炉壳组装的质量。必须待单圈炉壳调整完毕验收后才可开始炉壳立缝的焊接工作。4.6.2.1水平度精度控制组装前在每块炉壳纵向不同标高的两点位置设置控制点，以便于一圈炉壳相邻两块炉壳的对接精度控制，中心测量塔架上设置水准仪进行炉壳上口水平度控制。4.6.2.2四心精度控制在单圈炉壳的预装平台及滑移托架上做好准确的四心一点的标记

13、（0、90、180、270、中心点），在炉壳上也应做好4心标记，按标记组装炉壳，利用专用卡板、夹具、防倒支架、导链等工具调整、支撑炉壳。4.6.2.3椭圆度、半径精度控制 单圈炉壳组装前首先在预装平台及滑移托架放样并焊接卡板。单块炉壳拼装成圈后在从炉中心向四周各块炉壳板测量炉壳不同标高的半径，每块炉壳除去炉壳上口外至少还需选两点进行测量。椭圆度的调整利用专用的炉壳椭圆找正器进行，半径的调整利用导链配合防倒支架共同进行。4.6.3与筑炉公司的配合工作炉壳安装完毕后，上段炉壳要交付筑炉进行喷涂，我方将在炉壳上焊接保护棚牛腿和多功能吊盘吊耳，保护棚牛腿设置于炉壳第8圈炉壳（第三大段炉壳），多功能吊盘

14、吊耳共6个，设置于炉壳第19圈炉壳（第一大段炉壳），其具体位置、尺寸及吊盘、保护棚结构形式由筑炉公司提供。保护棚和吊盘的安装由我公司承担，在炉壳离线组装完毕后，将保护棚的主要结构件吊装入第三段炉壳内，待第一段冷却设备安装完毕后进行保护棚和吊盘的组装，保护棚的组装工作完成后再将吊盘构件放置于保护棚上面组装，最终保护棚和吊盘随炉壳一同运输、提升。需要注意的是吊盘只可以组装主要的部件，因为在保护棚上需预留180四个圆孔，以便于炉壳一次提升时钢索穿过，另外还需预留四个1.5m1.5m的方孔便于炉缸带焊缝位置冷却壁的安装。4.6.4炉壳上所带设备的安装方法（1）第一段炉壳：炉身上部设置3段球墨铸铁水冷壁

15、，每段分成40块，R1、R-2段高约2400mm，R3段高约2280mm，炉喉部位为了保持高炉内型，设计采用了水冷壁加耐热耐磨铸钢板的复合炉喉钢砖（水冷钢砖）。其形式为靠炉内侧采用耐热耐磨铸钢件作为保护板，紧靠炉壳为水冷壁，保护板为上下两段可更换式结构，保护板和水冷壁在圆周上分成36块。在组装阶段可安装R-3段镶砖球墨铸铁水冷壁、复合炉喉钢砖、十字测温装置（机装）、筑炉喷涂料等；（2）第二段炉壳：炉身设置了强化型六通道铜冷却板，冷却板层间距312mm，此外为防止高炉炉壳在炉役后期出现开裂，在冷却板空隙处设置了光面小铸铁冷却壁，厚度为100mm。在组装阶段可安装3354层强化型六通道铜冷却板及中

16、间部分小冷却壁、筑炉喷涂料等；（3）第三段炉壳：炉腹段设置的设备同上第二段，风口段下部设置了横形铸铁冷却壁。在组装阶段可安装126层强化六通道铜冷却板及中间部分小冷却壁、1层强化四通道铜冷却板、筑炉喷涂料等；（4）第四段炉壳：采用4段冷却壁（H-1H-2），H-1段为光面灰铸铁冷却壁，高度2100mm。H-2段位于象脚侵蚀区，因地采用冷却强度大铜冷却壁来加强该部位的冷却，铜冷却壁高度约2980mm，圆周上布置56块，H-3段设在出铁口环带，为更好的保护铁口，在每一个铁口的周围设置铜冷却壁，铜冷却壁范围约23m，其余为铸铁冷却壁，高度1980mm，H-3段共56块（其中铜冷却壁8块）。 H-4段

17、为光面灰铸铁冷却壁，高度2190mm，共56块。铸铁冷却壁厚160mm，铜冷却壁厚100mm。在组装阶段可安装H-1H-3段冷却壁及筑炉沟缝料等。（5）冷却设备的试压按规范要求，冷却设备在安装前必须经过通球、和水压试验，由于现场场地环境有限，冷却设备的试压工作难以展开，且不便于管理，所以冷却设备的试压工作可在现场外租赁构件加工厂场地进行，这样即便于冷却设备的倒运和管理，有可减少现场设备堆放场地面积。（6）冷却设备的安装现场冷却设备安装可用NK250E-V型25t汽车吊进行配合，冷却壁的安装用汽车吊将冷却壁吊入炉壳内,再利用卷扬机配以导链进行准确安装（见附图17），炉壳分段焊缝处的冷却设备暂不安

18、装。冷却板可直接在炉壳上部焊接吊点用卷扬机及麻绳进行安装。炉壳各大段环缝处冷却设备无法在炉壳组装阶段安装，必须在高炉本体安装完毕后再安装，这部分冷却设备安装可利用炉顶框架吊车将其吊运至45.3m平台上，再放置于自制台车上将其平移至炉口，用卷扬机和导链配合安装到位（见附图18）。4.7炉壳运输施工方法当炉壳组装完毕的同时高炉上部框架的安装已经完成，组装好的炉壳需要依次推移至高炉基础上进行提升安装，由于炉壳组装在地面进行，而高炉基础与地面的高差为4.94m，故炉壳要上基础不但平移的过程而且还需要一次提升过程方可完成。为解决炉壳的移动过程，前期通过甲方、设计院和我单位技术专家的多次讨论，最终确定炉壳

19、平移采用连续爬行推进器作为牵引装置，在出铁场外设置转运站，利用转运站上4台TSQ500吨液压牵引器（见附图19）对炉壳进行提升后在放置于高度和基础标高相同的转运台架上连同转运台架整体推移至高炉基础的安装方式。（平移过程见附图20、21、22、23、24）。4.7.1滑移轨道的铺设炉壳滑移轨道共需四道，每道轨道由两根QU100的轨道组成，轨道下方每间隔1.2m设置埋设件，轨道与埋设件为焊接，轨道在铺设前需进行地基加固，轨道下需设置混凝土承载地梁，轨道下方跨越电缆槽及水道管廊处按设计要求进行加固处理。轨道形式见下图所示。4.7.2连续爬行推进器为使炉壳滑移至炉体基础中心位置，现采用同济宝冶机器人公

20、司开发的连续爬行推进器进行炉壳的滑移装置。连续爬行推进器是沿水平轨道连续移动来牵引和推进构件的液压装置，主要由夹紧装置、液压油缸、控制系统等设备组成。其工作原理为：依托夹紧装置夹紧钢轨为反力支撑点来推进或牵引构件水平移动，通过交替使用两套液压油缸及夹紧装置来使构件连续推进。（爬升器示意图见附图25）为保证爬升器（1）各个牵引点保持同步（2）各个牵引点均匀受载（3）滑移系统始终处于动摩擦状态等以上三点，特制定如下控制策略：将四组液压爬行器两两并联。位于一侧的两组液压爬行器设定为主令点A；另一侧两组液压牵引器设定为从令点B。在计算机的控制下从令点B以位移量来跟踪主令点A，保证两个牵引点在滑移牵引过

21、程中始终保持同步。通过两点确定一条直线的几何原理，保证滑移台车和转运台架及其上的炉壳在整个滑移过程中的平稳。滑移控制点平面布置见下图：4.7.3转运站及+45.3米平台提升牵引 控制系统根据一定的控制策略和算法实现对炉壳提升的姿态控制和荷载控制。在提升过程中，从保证结构吊装安全角度来看，应满足以下要求：（1） 应保证各个吊点均匀受载；（2） 应保证提升结构的空中稳定，以便结构能正确就位，也即要求各个吊点在上升或下降过程中能够保持同步；根据以上要求，制定如下的控制策略：（1） 在转运站，将一侧设置的两台TSQ500吨液压牵引器并联，设定为主令吊点A，另外两台液压牵引器分别设定为从令吊点B、C。（

22、2） 在+45.3米平台，将一侧设置的10台TSQ200吨液压牵引器并联，设定为主令吊点A，另外22台液压牵引器中，将靠近的两个11台液压牵引器分别并联，设定为从令吊点B、C。（3） 在计算机的控制下从令点以高差来跟踪主令点，保证每个吊点在提升过程中始终保持同步。通过三点确定一个平面的几何原理，保证炉壳在整个提升过程中的稳定和平衡。提升控制点平面布置见下图：4.7.4转运台架形式转运台架应与高炉基础外伸高架相平，在炉壳进基础时还需进行转运台架与高架的对接工作，由于现阶段基础外伸高架设计尚未出来，所以暂时无法完善。（转运台架初步设计见附图26、27）4.8炉壳基础上安装施工方法4.8.1炉底水冷

23、梁座浆垫板施工方法 高炉炉底水冷梁及冷却管组件安装，将采用座浆垫板的形式进行找正，具体方法如下：（1）座浆垫板的布置详见布置图（水冷梁到图后布置）；（2）垫板规格为-25250250mm，材质为Q235，数量以布置图为准；（3）水泥采用灌浆水泥、沙、水，三者比例详见座浆作业指导书；（4）钢模板准备：钢模板采用t=4mm的钢板，按图所示制作；4.8.2炉底水冷梁座浆垫板及水冷梁施工步骤（1）根据设计图布置，在基础表面凿坑，坑深约40mm，具体应根据现场实际基础面的标高情况定；（2）坑内清除碎渣、杂物等，用水洗净，并要求在浇注前6小时用水浇湿坑内；（3） 按规定搅拌砼，一次搅拌量须在半小时内使用完

24、；（4） 在浇灌前五分钟内，用水泥砂浆刷一道垫底，以加强粘结力；（5） 浇灌砼，边浇筑边夯实；（6） 放置垫板，在浇捣达到规定的要求后，将垫板埋入砼内，并用水准仪找平，找平工作应在初浇后30分钟内进行；（7） 脱模，应在垫板找正48小时后进行；（8） 保养，按照混凝土保养规定保养；（9） 试块制作，在进行第一次座浆块浇筑的同时，按规定制作标准试块，按规定时间送实验室做耐压实验。（11）水冷梁安装前再进行一次座浆垫板的标高测量，根据其相对于设计高差值，配置薄垫板，或配置斜坡垫板，进行梁标高的找正；高炉炉底敷设梁的吊装和校正，采用MCC-2400攀登吊机进行吊装（见附图28）（12） 座浆垫板的质

25、量要求：钢板上表面标高GLA+2mm，不平整度 2/1000；钢板埋入砼的深度应1t/2 t为钢板厚度，板外露不应小于5mm。 310 360 A-A 310 A A 364 模板制作示意图4.8.3炉底板安装方法（1） 高炉炉底敷设梁的组件吊装校正完毕后，即可对水冷管进行强度和严密性试验。（2） 炉底敷设梁安装完后，再安装封板，然后交土建公司浇灌砼及筑炉公司进行耐材浇注。（3） 炉底板分五块拼成，板厚25mm总质量53吨，最大件BH质量为10.15吨。（4） 在炉底敷设梁顶面设置炉体中心的四芯线及底板边缘位置线，并间隔设置定位板。（5） 炉底板分五块吊装，吊装顺序（见附图29）。用MCC-2

26、400攀登吊吊装，校正后用卡板卡紧。（6） 炉底板安装和焊接完成后均要仔细采取防雨措施，以确保炉底炭捣料不受潮。（7） 炉底板安装完后，可以进行滑移梁的铺设。4.8.4炉顶提升设备的设置在二号高炉易地大修工程中炉顶提升设备选用同济大学研制的TJJ200型号液压提升装置（见附图30）。TJJ200提升油缸参数如下：（1） 额定提升油压：25MPa（2） 提升活塞面积：8.3199610-2（3） 额定提升力：2000kN（单缸）（4） 回程活塞面积：5.1836（5） 提升行程：300（6） 小顶油压：8MPa（7） 小顶压力：150kN（8） 小顶行程：35mm（9） 外形尺寸：5001395

27、（10） 重量：850（11） 钢铰线根数：18根（12） 穿心孔径：170通过计算选择TJJ200液压提升油缸32个，每个油缸推进力200t，组合后最大公称提升能力为6400t，能满足炉体提升安装要求。总布置方案在高炉45.3m平台（上部框架大平台），基本为环形均布，实行三点电脑控制，每个控制点控制10或11个油缸，每小时上升或下降最大速度4m/h，同步精度控制在5。泵站配置以便于操作和减少占地面积为原则。炉顶承载圈梁提升油缸布置形式如下图所示：4.8.5液压提升设备施工注意事项（1） 所有设备进场前，应按出厂证明文件进行验收，核对品种、型号、规格、数量。要有出厂合格证明或该批产品底实验报告

28、。（2） 对钢绞索、锚具需进行外观检查，钢绞索不得有硬弯拆痕、松股或表面缺损。锚具和锚座孔内和夹片表面应清洁，不得沾有杂物。（3） 钢绞索和锚具必须使用新的、合格的，并应进行破断试验和锚固性能试验，不合格的应报废。（4） 钢绞索的搬运、落料、安装过程中，应尽量保持清洁，其表面允许略有浮锈。（5） 钢绞索根据要求长度落料时，最好使用砂轮锯和切割机断料。（6） 检查索液压提升器夹紧机构的夹片，要求与锚具夹片一样，调整压紧弹簧的松紧程度，锚板提起时不得倾斜。（7） 液压提升器需通油进行动作试验和耐压试验，检查提升器动作是否到位，调整千斤顶活塞杆位置传感器和夹紧机构状态检测传感器位置。检查千斤顶管接头

29、等处是否有渗漏现象。（8） 用锚具锚固钢绞索时，夹片要放置均匀，插入深度应一致，然后压紧敲实，夹片装好后，应盖上压板并用螺栓压紧，以免意外情况引起夹片松动钢绞索滑移现象。（9） 对应于每个液压提升器的多根钢铰索应左右旋各半，间隔布置。（10） 液压提升器锚具之间的钢绞索应上下一一对应，分理清楚，不能交缠。（11） 钢铰索在穿过液压提升器时，绝对要避免钢绞索错孔，在液压提升器千斤顶穿心孔内交错。（12） 安装好的钢绞索应进行张力初调，使同一提升器上的一组钢绞索张力基本一样。因为同一组内的各根钢绞索的负载是无法自动均衡的。进行调整时的每根钢绞索施加一样的张力，使各索张紧程度一致，施加的拉力一般以等于和略超过钢绞索自重为宜。（13） 液压系统安全阀调整值不宜过高，应根据吊点负载调定压力。（14） 根据提升速度要求，调节好液压泵排量，排量过高超过工作需要引起大量的高压溢流，使油温升高。（15） 夹紧机构小油缸工作压力不宜高，提升工作中，要注