中国新兴建设开发总公司钢结构公司杜小红QC小组.doc
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T型钢构件弯曲变形矫正装置的研制
中国新兴建设开发总公司钢结构工程公司杜小红QC小组
一、工程概况
北京财富中心公寓楼工程为超高层建筑,地上总高度198.7m,建筑面积达110000m2。
结构型式采用框架-筒体结构,外框柱为型钢混凝土组合柱,外框梁为钢梁,筒体为钢筋混凝土内藏型钢。
主楼地上55层,地下4层。
公寓楼的钢结构总用钢量约为10000t。
二、小组概况
成立时间
2005年6月
活动时间
2005.6-2005.10
小组课题类型
创新型
活动次数
12次
平均受教时间
120h
小组出勤率
100%
序号
姓名
职称
学历
职责
分工情况
1
杜小红
工程师
硕士
组长
全面负责
2
张振宏
技术员
高中
副组长
策划组织
3
项士平
技师
高中
组员
现场实施
4
贺海勃
助理工程师
本科
组员
生产负责
5
马超
技术员
中专
组员
资料整理
6
张俊
技术员
大专
组员
技术检查
7
张国仁
工程师
高中
组员
现场实施
小组制度
1.小组定期组织成员学习,提高QC意识;
2.提倡踊跃发言,坚持按PDCA循环程序办事;
3.做好QC活动记录,积累原始资料;成员出勤率要达到80%以上。
三、小组活动概况
实际
计划
四、课题选择
1、问题的提出
该工程中1092根外框钢柱中有840根均为丁字柱,84根十字柱。
840根核心筒钢柱中有504根十字柱。
T型构件是丁字柱、十字柱的的重要组成部分。
在加工钢柱过程中,T型构件弯曲变形的矫正成为本工程质量控制过程中的重点和难点。
其中用到T型构件的钢柱达到了74%。
其他类型的钢柱
26%
用到T型构件的钢柱
74%
其他类型的钢柱
用到T型构件的钢柱
2、T型构件加工工艺:
下料组立工型焊接工型矫正工型火焰切割工型TT型矫正
3、T型钢构件弯曲变形的传统矫正方法:
采用氧气-丙烷进行火焰矫正。
此种办法在钢结构行业中普遍采用。
4、传统矫正方法存在的问题:
工厂6月份采用中号割炬烤枪火焰矫正T型构件弯曲变形的办法。
(1)矫正效率低
矫正工序班产量仅为组装钢柱工序需求量的25%,导致组装工序严重窝工。
火焰矫正T型的进度满足不了组装钢柱工序的要求,效率极低。
(2)矫正成本高
通过对6月T型火焰矫正这道工序的气体成本和人工费支付情况分析发现,火焰矫正费用(气体成本+人工成本)达142元/吨,远远大于该工序的年均成本64元/吨。
(3)矫正质量难以控制
用火焰校正T型,仅有50%的构件能一次验收达到GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》中弯曲矢高的要求。
矫正工序质量失控,造成组装工序用千斤顶强行组装钢柱,组装效率低,而且成品钢柱的直线度也很难达到验收规范中对直线度的要求。
五、寻找突破口
QC小组针对火焰矫正T型构件弯曲变形效率低、一次矫正合格率低、成本高这些缺陷,展开广泛讨论并运用“头脑风暴法”,提出了3种可供选择的突破口来解决上述问题。
突破口
提案一
购买大割炬烤枪,并在矫正时加压重物以防变形反弹
提案二
直接购买一台能矫正T型构件的设备
提案三
研制一台能矫正T型构件的装置
六、可行性分析
提案一:
更换烤枪、加压重物
工厂6月份使用中号割炬烤枪,气流量小、火苗弱,矫正效果差,不适合作为此类结构的矫正工具。
QC小组通过向钢结构同行咨询,得知市场上有大号割炬烤枪,这种烤枪气流量大,火焰温度高,能提高矫正效率,适合作为T型构件火焰矫正的工具。
同时在火焰矫正中发现,构件在冷却过程中,变形有反弹迹象。
通过分析,QC小组认为利用钢材在高温作用下屈服强度大大下降的特性,在被矫正构件上压上重物可控制构件冷却过程中的变形反弹。
QC小组在7月初对提案一进行了试验。
花550元购买了5把大号割炬烤枪当作火焰矫正工具,同时采取了在矫正过程中加压重物的办法来防止变形反弹。
小组把7月份用方案一矫正的T型构件从矫正效率、一次矫正合格率、矫正成本三方面进行了抽查记录,见下表:
构件号
规格
数量
矫正
方式
矫正前
弯曲
矢高
矫正后弯曲
矢高
矫正
时间
(小时)
氧气用量(瓶)
丙烷
用量
(小瓶)
实动人工
KZ35-7
T380X220X30X20X8650
1
火焰
19mm
4mm
4.5
2
0.5
1人
KZ1-7
T380X200X30X16X8650
1
火焰
18mm
2mm
4.0
2
0.5
1人
KZ30-7A
T275X220X30X18X8642
1
火焰
55mm
12mm
5.0
2
0.5
1人
KZ4-7A
T275X220X30X18X8642
1
火焰
28mm
7mm
4.5
2
0.5
1人
KZ4-7B
T225X220X30X18X8642
1
火焰
85mm
23mm
5.5
2
0.5
1人
KZ40-7
T380X220X30X20X8650
1
火焰
21mm
9mm
4.2
2
0.5
1人
KZ43-7B
T225X220X30X18X8642
1
火焰
32mm
7mm
4.0
2
0.5
1人
KZ17-7B
T225X220X30X18X8642
1
火焰
47mm
16mm
4.0
2
0.5
1人
提案一指标对比及择弃:
小组成员从三个考察项目的原有指标、现有指标、最低需求分析对比发现,采用提案一后三个考察项目有一定的改善,但是距离我们的最低需求还有很大的差距。
考察项目
原有指标
现有指标
最低需求
改善幅度
矫正效率
(个T型/班×2人)
2
4
8
提高200%
一次合格率
50%
62.5%
100%
提高12.5%
矫正成本(元/吨)
142
86
64
降低39.4%
因此,提案一达不到目标指标要求,不选。
提案二:
购买设备
如果购买一台能矫正T型构件弯曲变形的设备,那么问题也可得到圆满解决。
QC小组于8月初分头行动,与国内生产钢结构设备的几家著名厂家进行了联系。
但是,华联焊割、阳通、华崴、四海等专业厂家,只有工型矫正机,均没有生产过能矫正T型构件弯曲变形设备。
同时这些设备厂商目前也没有研制或改造现有设备的意向。
此提案行不通。
提案三:
创新一台能矫正T型构件的装置
QC小组在前两个提案行不通的状况下,在8月中旬再次组织小组成员对此提案进行了认真分析,认为虽从未有过此类装置,研制有一定难度,并且要有一定的投入。
但是,小组内有精通工装制作和精通机械的人才,具备研发的条件。
通过对3个可供选择的突破口进行了分析、比较,小组成员认为提案三可行。
七、设定课题目标
最终,QC小组将课题目标确定为:
研制能够矫正T型构件弯曲变形的装置,并从效率、成本、质量三个方面设立了目标值。
目标值
矫正效率达到10根/班×2人
矫正成本降低到64元/吨
弯曲矢高<10mm
一次矫正合格率100%
八、提出并选择方案
由于市场上从未生产、销售过T型构件弯曲变形的矫正设备,没有可直接借鉴的产品。
于是小组成员针对这个主题,充分研讨提出三个具体方案。
自制矫正T型构件弯曲变形的装置一
自制T型矫正设备
自制矫正T型构件弯曲变形的装置二
T型校
正设备改造现有YTJ-60B型工型矫正机,在不影
改造原矫正设备响原有使用功能的前提下增加T型构件弯
曲变形的矫正功能
针对这3种方案,小组成员从进出料情况、安全性、质量保证情况、投入费用几个方面对各个方案展开了讨论。
九、各种方案的分析、评选
方案一:
自制矫正T型构件弯曲变形的装置一
考虑角度
分析
进出料情况
由于自制滚道没有动力系统,T型构件在滚道上行进时,翼缘和腹板倾斜着和滚道接触,还必需不时拆除、安装支撑,进出料非常费劲
安全性
在千斤顶作用位置,腹板上侧没有约束物,每次矫正时都需将千斤顶的中心对准T型腹板中心,才能保证构件不侧翻,有安全隐患
质量保证情况
千斤顶完全由人工操作,力量大小不一,矫正质量不易保证
费用情况
须制作2米宽刚性支架和24米滚道,费用高
方案二:
自制矫正T型构件弯曲变形的装置二
考虑角度
分析
进出料情况
同样,滚道没有动力系统,在进、出构件时需靠人力推拉,但是因为进出构件时是T型翼缘与滚道接触,还是大大提高了进、出构件的效率
安全性
在千斤顶作用位置由于腹板两侧没有约束物,每次矫正时即使将千斤顶的中心完全对准T型腹板中心,也难保证构件不发生倾覆,安全隐患较大
质量保证情况
千斤顶完全由人工操作,力量大小不一,矫正质量不易保证
费用情况
须制作2个0.5米宽刚性支架和24米滚道,费用高
小组成员在对上述两个方案的缺陷研究的基础上,同时对YTJ-60B型工型矫正机的工作原理作了细致的分析,发现工型矫正和T型矫正在原理上相似,形成方案三。
方案三:
改造现有YTJ-60B型工型矫正机
考虑角度
分析
进出料情况
滚道为液压装置控制的自动进出料系统,操作者只需按动操作盘上的操作按钮,即可完成构件的自动进出,方便省力
安全性
T型构件腹板两侧都有凸轮约束,可作为左右的定位,彻底消除了矫正过程中侧翻的安全隐患
质量保证情况
借助于设备本身的液压系统和工作原理来矫正构件,矫正质量容易保证
费用情况
仅须投入少量费用
十、各种方案评估表
经过讨论分析后,小组成员又进一步运用加权打分的方法,从进出料情况、安全性、质量保证情况、投入费用4个方面,对上面提到的3种方案进行了评价。
方案
进出料
方便性
安全性
质量保
证情况
投入费用
综合
得分
选定
方案
方案一
10
不选
方案二
11
不选
方案三
24
选
注:
6分4分2分1分
经过对三种方案评估打分方案三综合评分为24分;方案二综合评分为11分;方案一综合评分为10分。
最终确定方案三为实施方案:
自主改造YTJ-60B型工型矫正机。
十一、制定对策
针对方案三,我小组成员分析从提出到改造成功的过程中,应该有“划分T型构件规格、设计配件、制作安装配件、功能测试”等四个控制点,据此我们制定对策表如下:
序号
对策
目标
措施
完成地点
完成时间
负责人
1
划分T型
构件规格
准确掌握钢柱所用所有T型构件的规格
翻阅财富中心钢结构施工蓝图,统计出该工程所有T型构件的截面高度及数量
加工厂
2005.7.10
杜小红
贺海勃
2
设计配件
1、确保配件能稳固地安装到机器上;
2、确保改造后的设备能矫正该工程所有T型构件。
1
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