1、转炉烟道更换施工技术石亮生北京首钢建设集团有限公司 第一机电安装分公司【摘 要】首秦炼钢烟道的更换采用了卷扬吊装、卷扬与天车配合吊装的综合施工技术。本文重点叙述：转扬系统的选用与布置；合理的分析结构与设备的几何关系；科学的确定拆除、安装工序，并对每道工序进行叙述。【关键词】转扬选用 拆除 安装首秦炼钢 1#转炉烟道因漏水需要更换，其中包括：斜烟道 I 段、横移烟道、活动罩裙、水冷环。这些烟道的有关情况如下：斜烟道 I 段上部最大直径 4600 mm，下部最大直径 3800 mm，最大长度 7.48m，重量 15100kg，上面中心标高24.107m，上部用两套弹簧支座支撑，烟道中部有螺栓吊挂(
2、4 排、28 根，M30螺栓)把烟道固定住；横移烟道最大直径 4300mm，重量 12230kg，安装在横移车上；活动罩裙最大直径 5300mm，重量 5000kg，通过铁链与横移车上的提升机构相连；水冷环最大直径 4380mm，重量 2300kg，与横移烟道的下端相连。1、工程特点需更换的烟道位于炼钢厂房 1#转炉上方的 8.3m 平台与 27.8m 平台间的空间内，旁边 2#、3#转炉正处在生产状态。根据现场条件和不影响 2#、3#转炉的正常生产等情况，采用卷扬垂直提升、卷扬和天车相配合水平移动的综合吊装技术。即在厂房现有的梁、柱上设置吊耳，把滑车组挂在吊耳上，在 22.1m 平台上设置
3、2 台卷扬，加料跨 32t+32t 天车配合吊装。在拆除前设置临时支撑固定未拆除的烟道。2、转扬系统的选用与布置2.1 主吊点的设计最大负荷的确定：因为需拆除的横移烟道上带有铁屑，清除后还剩约 2 立方米（因不好清除）铁屑，估算重 8000kg，加上本身重量约为 20000kg，而其它拆除的烟道上铁屑少，负荷只按设备本身重量计算，所以吊装单件中负荷最大的是需拆除的横移烟道。用 52mm 钢丝绳大兜 5m 梁作为主吊点，钢丝绳大兜位置设在斜烟道 II 段中心线的正上方。强度验算： (公式 1)KFgg式中：Fg钢丝绳的允许拉力（kgf） 。 考虑钢丝之间载荷不均匀的折减系数 =0.80.85，对
4、于637 钢丝绳 =0.82。K 钢丝绳的安全系数，假设所有负荷由钢丝绳承担，考虑在吊装过程中钢丝绳不是垂直受力，安全系数按 10 计算。Fg 钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kgf） ，钢丝绳的破断拉力值可以查表，52mm 钢丝绳公称抗拉强度按 1700N/mm2计算，其破断拉力为170500kgf。F 钢丝绳的实际受力（kgf） 。20000kgfkgfg 27960105.782. kf故选用的钢丝绳安全可靠，符合使用要求。2.2 主吊点转扬系统的选用2.2.1 滑车组的选用滑车组选用 32t 的 44 滑车组。2.2.2 卷扬型号确定及其布置跑绳从 44 滑车组的定滑轮上引出，经过 1 个导
5、向滑车后盘绕在转扬卷筒上。卷扬的牵引力 S 的计算公式为：(公式 2)Qffnka式中: 导向滑车阻力系数， 导向滑车数，af滑车组阻力系数， 负荷。44 滑车组采用青铜衬套，其 ，导向滑车也采用青铜衬套，其04.1f。04.1af 20. 881Sfkg0 39kf5故选用 5t 卷扬能满足使用要求。2.2.3 卷扬钢丝绳的选用假设卷扬钢丝绳的安全系数为 6。23950fkg018549.3kf故选用 19.5mm 钢丝绳能满足使用要求。(钢丝绳公称抗拉强度按1700N/mm2计算，其破断拉力为 23950kgf。)卷扬钢丝绳的长度计算：(公式 3)103IdhNLm2801064.5.72
6、.2.4 导向滑车的选用及其吊耳的计算2.2.4.1 导向滑车的选用导向滑车两侧钢丝绳的夹角约为 100。假设两钢丝绳的的合力为 F，F 必须小于导向滑车的最大承受力。 4552kgf10000kgf，故选用76.024.13950sin2afSF10000kg 的导向滑车能满足使用要求。2.2.4.2 导向滑车吊耳的设计假设吊耳的材质为 Q235-B，吊耳的尺寸如图 1 所示。吊耳的强度验算：最不利 A-B 截面的应力计算： (公式 4)15.734Mpa02704.5 64pa205最不利 C-D 截面的剪力计算： (公式 5)3.15.64 焊缝强度计算计算（焊缝 ,焊条选用 E4303
7、 型焊条）：mhf12 (公式 6).5pa047.26f Mpafw052.3 调节主吊点吊装中心的转扬系统选用经分析拆除斜烟道 I 段时，调节主吊点的转扬滑车组的受力为最不利点，受力情况如图 2 所示，主吊滑车组受力为 F1，调节主吊中心滑车组受力为 F2，斜烟道 I 段自重为 16000kg。 （考虑烟道内的杂物和烟道存有少量水。 ）2.3.1 主吊滑车组和调节主吊中心滑车组受力计算：(公式 7)1sin52si17in21FG908.467.093.6F1=25692kgf F2=10442kgf2.3.2 滑车组的选用滑车组选用 20t 的 33 滑车组。2.3.3 卷扬选用跑绳从
8、33 滑车组的定滑轮上引出，没有经过导向滑车直接盘绕在转扬卷筒上。卷扬的牵引力 S 的计算公式为：(公式 8)Qffnn1042.04.66kgfS92kf3故选用 3t 卷扬能满足使用要求。2.3.4 卷扬钢丝绳的选用假设卷扬钢丝绳的安全系数为 6。18950kgfkf1952kf故选用 17.5mm 钢丝绳能满足使用要求。(钢丝绳公称抗拉强度按1700N/mm2计算，其破断拉力为 18950kgf。)卷扬钢丝绳的长度计算：(公式 9)103IdhNLm20648762.4 主吊点的转扬、钢丝绳的验算因拆除斜烟道 I 段时主吊点的滑车组受力为 25692kgf，其值大于最不利点负荷 2000
9、0kgf，需要验算主吊点的转扬型号及其钢丝绳的型号是否满足使用要求。2.4.1 卷扬型号的验算(公式 10)QffSnna12569040488fkSg396kf5故选用 5t 卷扬能满足使用要求。2.4.2 卷扬钢丝绳型号的验算假设卷扬钢丝绳的安全系数为 6。23950kgfkf23809kf故选用 19.5mm 钢丝绳能满足使用要求。 （钢丝绳公称抗拉强度按1700N/mm2计算，其破断拉力为 23950kgf。 ）2.5 卷扬、导向滑车的布置2.5.1 卷扬、导向滑车的布置原则2.5.1.1 卷扬应安装在平坦没有障碍物的地方，便于操作人员清楚地看到起吊设备，便于和指挥联系。2.5.1.2
10、 卷扬卷筒距最近的一个导向滑车的距离应大于卷筒长度的 20 倍。当绳索绕到卷筒两端时，钢丝绳的偏斜角小于 5,以便保证绳索在卷筒上排列整齐。当绳索绕到卷筒中心时，卷筒中心线和绳索应相互垂直。2.5.1.3 卷扬必须设置在易于加固的地方，把卷扬牢靠、坚实、稳固下来，防止在起吊重物时发生倾斜或滑移。2.5.2 转扬、导向滑车的布置如图 3 所示。3、烟道更换施工方法3.1 烟道拆除、安装工序因为横移车轨道上、下有足够的空间保证横移车载着横移烟道来回移动而无障碍，所以拆除时移走横移车和横移烟道，给斜烟道 I 段的拆除腾出空间，拆除完斜烟道 I 段后再拆除横移烟道，给横移烟道的拆除腾出空间；安装时先吊
11、装横移烟道，移走横移车再安装斜烟道 I 段。烟道加固 22.1m 平台梁（部分）的拆除 炉前挡火门及上轨道拆除炉前集尘罩拆除及加固 横移车下三面护板拆除 转炉摇平及各烟道中的水放尽 将罩裙、水冷环吊放在转炉上利用天车吊出 将斜烟道 I 段与横移烟道连接口松开 移走横移车、拆转炉上方活动梁 I 段烟道拆除 恢复安装转炉上方活动梁、移回横移车 从横移车内吊出横移烟道、移走横移车、拆除活动梁、吊走横移烟道 吊起新横移烟道 恢复安装活动梁、移回横移车，将烟道回落至横移车内 移走横移车、拆活动梁、安装新 I 段烟道 将新罩裙、水冷环吊至转炉上 安装活动梁、移回横移车、与斜烟道 I 段连接好 安装水冷环、
12、安装罩裙 连接横移烟道上的汽化冷却管道 恢复拆除梁、集尘罩、炉前挡火门及横移车的护板等3.2 烟道拆除前的工作3.2.1 烟道设备进场验收及存放设备件进场时，应按设计、规范要求对设备进行检查、验收，按设备清单进行点件。烟道卸车存放在加料跨的 8.3m 平台上。3.2.2 按要求焊接吊耳、安装转扬、挂滑车组和穿钢丝绳。3.2.3 与炼钢部办理好安全、保卫、防火协议及用电申请。与炼钢部各专业协商，做好烟道更换前的各项保产措施，并且取走转炉、料仓等操作牌。3.2.4 安装测量基准的预留为了使转炉中心、烟道氧枪口中心、烟道下口中心三心同心。拆除前预留原烟道的中心、氧枪孔的中心及标高和将横移烟道下口的中
13、心、水平及标高返到 22.1m 平台烟道附近的柱子和梁上。拆除后挂线锤和钢线把转炉中心上返到22.1 m 平台的上，比较转炉中心与原烟道中心线和氧枪中心是否有偏差，再做调整。3.2.5 烟道加固和现场障碍物拆除3.2.5.1 烟道加固：在 27.8m 平台上的对斜烟道 II 段的滑动托座两侧用 225a 临时固定，在27.8m 平台梁下面与 II 段烟道环管用 3 根“工 20a”临时加固，如图 2 所示。3.2.5.2 现场障碍物拆除：拆除的范围要通过 CAD 模拟确定拆除范围，做到在不影响烟道拆除、安装的前提下尽量少拆。拆除包括：22.1m 平台梁（见图 3） 、13.66m 平台横移车下
14、的护板、炉前挡火门、炉前集尘罩（对未拆除部分要进行加固） 、炉前横移车下活动梁（用 2 个 2t 倒链将活动梁固定在它上方的梁下） ，拆除部分如图 2 所示。3.2.6 烟道拆除前生产须将称量斗、汇总斗内的生产用料清空，将 1转炉各系统及烟道各路管道阀门关闭，把斜烟道 I 段、横移烟道、罩裙、水冷环内的存水排放干净，将横移烟道内的杂物清除干净。3.3 烟道拆除3.3.1 活动罩裙、水冷环的拆除用 3 个 3t 倒链吊起活动罩裙，松开罩裙与横移车的连接铁链将活动罩裙吊放在摇平的转炉上。用同样的方法将水冷环吊放在转炉上活动罩裙内，如图 4 所示。然后用加料跨 32t+32t 天车、倒链配合将罩裙和
15、水冷环一起吊至加料跨的 8.3m 平台上。3.3.2 斜烟道 I 段拆除3.3.2.1 拆除与横移烟道相连接的汽化冷却管道，并一一对应作好编号。拆除横移烟道与汇总斗的连接件。3.3.2.2 拆开横移烟道与斜烟道的连接口，移走横移车，拆除活动梁，用2 个倒链把活动梁固定在它上方的梁下。3.3.2.3 拧开斜烟道 II 段与斜烟道 I 段的连接口螺栓，将斜烟道 I 段降至转炉上，再利用 32t+32t 天车和主吊点的滑车组配合将斜烟道 I 段吊至加料跨8.3m 平台上，如图 5 所示。3.3.3 横移烟道拆除斜烟道 I 段拆除后，恢复安装活动梁，把横移车移回安装位置，用转扬吊起横移烟道后移走横移车
16、，拆除活动梁，把横移烟道降至转炉上，最后用主吊点上的滑车组与 32t+32t 天车把横移烟道吊至加料跨的 8.3m 平台上，如图 6 所示。3.4 烟道安装3.4.1 横移烟道吊装将横移烟道倒运至 8.3m 平台上，将主吊滑车组（44 32t）回到 8.30m平台，将烟道栓住，用 32t32t 天车将烟道吊起，当达到 14m 标高时，天车的小车往转炉跨走，当天车小车撞到车档时，主吊滑车组开始受力，小车慢慢回钩，主吊滑车组续继提升，当烟道达到转炉正上方时，回落滑车组，使烟道停放在转炉上，摘掉 32t32t 天车钩。再重新栓钢丝绳用主吊滑车组吊起烟道，当烟道吊至高出横移车的最高点时停止提升。安装活
17、动梁，将横移车移回至安装位置，把烟道回落在横移车内，移走横移车后，拆除转炉上方轨道梁，为安装斜烟道 I 段做好准备，如图 7 所示。3.4.2 斜烟道 I 段安装3.4.2.1 利用 32t32t 天车和 22.1m 平台上的转扬、滑车组将斜烟道 I 段吊至安装位置（图中状态 3） ，如图 8 所示。3.4.2.2 把斜烟道段与斜烟道 II 段接口处的螺栓连接好。当螺栓孔错位时用倒链调整；当螺栓难拧紧时可利用滑车组提升一点拧接口上部的螺栓或回落一点拧烟道下部的螺栓，来回往复直至螺栓拧紧。这时不能摘钩，进行22.10m 平台梁的恢复安装施工。弹簧支座梁安装完毕后安装斜烟道 I 段弹簧支座和螺栓吊
18、挂，安装的同时进行段下口中心、标高和氧枪孔中心、标高找正测量工作。3.4.3 横移烟道、水冷环及活动罩裙安装3.4.3.1 把新的罩裙和水冷环组合成一体，利用 32t+32t 天车把设备吊至一定的高度，利用预先设置好的倒链将罩裙与水冷环的组合体拽至转炉上。3.4.3.2 将横移车移至安装位置，利用倒链将罩裙水冷环吊挂在横移车下,将水冷环与横移烟道连接，把活动罩裙与其提升机构连接好，提升活动罩裙，然后将横移车移走。3.4.3.3 当砌炉施工完毕后，将横移车移回工作位，进行各种管道恢复、连接，然后进行管道试水等工作。3.4.4 系统压力试验和烟道保温。4、结束语本方法巧妙的利用了横移车和横移烟道与平台结构的几何关系，充分利用厂房天车，合理的安排拆除和安装工序。有效的利用 CAD 动态模拟拆除、安装的全过程，精确的确定拆除范围。通过上述措施缩短了检修时间，避免了施工过程中不必的拆除工作，取得了良好的经济效果。参 考 文 献1 炼 钢 机 械 设 备 工 程 安 装 验 收 规 范 (GB50403-2007) 中 国 计 划 出 版 社 出 版 2007.62 起重机械性能手册 首钢建设集团机运公司 2006.33 梁建智 简明结构吊装工程施工手册 中国环境科学出版社 2003.094 钢结构 机械工业出版社出版 2001.85 禇 忠 设备安装起重工 建筑工业出版社出版，1989.1
