高炉炉顶钢圈施工技术.docx
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高炉炉顶钢圈施工技术.docx
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高炉炉顶钢圈施工技术
提高炉顶钢圈安装精度施工技术
(中国一冶武汉430080)
陈克明吕轩江龚广汪艳勇
摘要:
对高炉炉顶钢圈施工过程中的研究,研究钢圈安装前后的动态变化规律,用研制的便携折叠式切割装置对对炉顶锥段进行切割的精度高,且炉顶锥段切口平整,利于钢圈的焊接。
及时总结经验对以后同类施工生产保工期、提效率、节约成本的目的。
关键词:
炉顶钢圈.高炉炉壳锥段切割装置.焊接.检测.数据分析
引言:
在炼铁高炉炉顶设备中,水冷转动齿轮箱是整个炉顶设备中最重要的一台设备,它处于高炉炉喉锥段,安装在炉顶钢圈(也叫炉顶法兰)上。
其在生产时受炉温高热、压力及有害气体粉尘的影响,正常炉况炉顶温度约200~350℃;事故状态下达600℃甚至更高。
水冷齿轮箱是整个高炉最昂贵设备之一。
为使这台设备能长期正常的工作,延长共使用寿命,减少检修时间,所以其设备基础炉顶钢圈的安装就是显得格外的重要。
在高炉施工过程中,炉顶钢圈安装水平度要求高,而影响安装精度的原因是:
炉壳顶部锥段切割后四周间隙不一致,焊接过程控制不好,安装测量手段落后等。
1、施工难点
目前,对炉壳锥带段的划线主要是靠钢圈尺,靠钢圈尺画线不圆且误差大。
切割时是手拿气割枪进行操作,由于人为影响因素多,经常造成锥段切口不平整、直径误差大、钢圈安装后四周间隙大小不一,在钢圈焊接时不容易控制。
在焊接过程中不进行监控,焊后不平度数据的测量主要使用N3水准仪,由于钢圈不平度要求高,测量点多,N3水准仪在测量时受环境风雪、人工扶尺不稳等人为因素的影响较大,其测量数据误差波动较大,因而投入人力较多、高空作业时间较长、施工安全风险较大。
最后安装完后造成后期处理工作量大,使人工、材料的费用增加,工期无法保证。
本文就对所施工过的几座高炉顶钢圈的的安装作了部分研究和探索。
2、安装工艺
工艺流程图
2.1施工准备
2.1.1在完成安装方案编制和技术交底。
2.1.2安装技术要求
①炉顶钢圈水平度在1m弧长内偏差不大于±0.2~0.3mm
②炉顶钢圈水平度在4m弧长内偏差不大于±0.4mm
③测量钢圈平面“A”在360°范围内水平度误差±1mm
④炉顶钢圈中心与炉底中心偏差不大于25mm
⑤炉顶钢圈本高±20mm
。
2.1.3在钢圈安装前需要完成下列工作
①完成高炉炉身、锥段炉壳、炉顶溜槽检修门、探尺法兰及粗煤气导出管的安装并焊接完成。
②炉中测量放线完成。
③锥段内外工作平台及测量平台搭设完成。
④对钢圈进行几何尺寸的检查,看是否达到图纸要求,在锥带内设置中心标版,
⑤在钢圈法兰侧面及圆环处表面划上十字线打上记号,在法兰表面B面分60个点,按顺时针方向并刻在读点侧面上(见图2)。
2.2炉壳锥带切割
2.2.1在安装前锥带先在锥带的临时时支承工字钢上设置中心标板(标板标高底于锥带上口约300mm)。
以中心标板的中心点为基准,以钢圈圆筒的外直径,用钢卷尺在锥段炉壳外表面上上标记一线段;
2.2.2然后将切割装置的中心支座点焊在中心标板的中心处,点焊前中心支座需找纵横向水平,中心支座底部的圆孔对准中心标板的中心点(见图2-2-5)。
2.2.3将装置的其他部件安装好,然后在枪套上装上一支石笔,以上述线标记的段为基准沿锥段炉壳表面划一圈线条(此线是切割线)。
2.2.4最后在枪套上装上气割枪就能完成切割。
图2-2-5炉壳锥带切割示意图
2.3钢圈安装
2.3.1锥带切割完后进行内径复测,看是否能放入钢圈。
2.3.2利用炉壳锥带内的临时支撑工字钢,在钢圈底部设置三个千斤顶(图2-3-2-1),然后将钢圈吊入锥带内就可进行找正了。
2.3.3在钢圈初找正时用水准仪来完成标高水平的测量,然后用平尺及水平仪加塞尺来复测,二者数值需一致。
2.3.4钢圈水平度调整时在靠检修门处的水平要高于其对应180°处1mm。
图2-3-2-1炉壳锥带切割示意图
2.4钢圈焊接
2.4.1钢圈安装按要求找平后,钢圈外径与锥段之间焊8块防变形钢板后,就开始安排施焊。
钢圈的焊接是整个钢圈施工的重点工作,其整个焊接过程的控制关系到是否能一次达到设计要求,关系到焊后处理的工作,是整个安装过程中的关键点和困难点。
对于焊接来说重点是控制变形,炉顶法兰与锥壳的母材都很厚,角焊堆焊量大,应力比较集中,所以焊接时应注意防止焊接缺陷,特别是焊接冷裂纹、未融合、夹渣等。
据现有焊接设备状况,特制定如下2.4.2焊接工艺:
焊接部位:
钢圈直段与炉壳锥台
焊接方式:
填充焊
母材:
炉顶钢圈Q345,炉壳锥台Q345
板厚:
δ=74mm
焊接设备:
500型交流焊机
焊接材料:
E5016φ4~φ5焊条
焊前准备:
复查法兰与锥台边间隙,清理焊角区域附近锈蚀,焊前预热,预热温度150℃~200℃
2.4.3焊接工艺参数
手工电弧焊焊接参数(表2.4.3-1)
层数
电流(A)
电压(V)
打底层
180~200
28~30
填充层
200~230
30~33
盖面层
200~230
30~33
2.4.4具体焊接步骤为:
①焊接时需要用燃枪对锥段及钢圈筒进行加热至150℃,
②将钢圈分成三等分(除去检修门区域)进行点焊将炉壳与钢圈相连接。
然后由三名焊工同时进行打底焊接。
第一遍打底焊接完成后,用水准仪进行标高复测并对钢圈A面找8个点进行复测看是否有变化。
与焊接前所测数据进行对比,分析焊接前后的变化情况。
如有较大出入,用平尺与水平仪配合进行检测,分析出高低后,先对高出的区域可进行焊接。
③第二遍焊接完成后再进行水平检测。
要注意的是打底焊接完成后,检修门处的焊接暂不进行焊接,等其他部位焊接后检测无较大的变形后方可以焊接此区域!
④在整个焊接的过程中需要随时进行水平度的监控,对高出区域采用过加大电流连续焊接;低处区域停止焊接直至其他区域焊接完。
保温后自然冷却后进行检测。
如出现超差的地方再进行分析处理。
⑤操作要点:
点固焊与第一层施焊是冷裂纹产生的根源,应充分重视,点固焊时电流取大,第一层焊时应取小电流。
起弧时要焊透,熄弧要填满弧坑。
焊道接头要圆滑,每层的焊接接头应错开50mm。
每道焊缝焊完后,一定要认真的清理药皮,有夹渣处应用气刨或砂轮机打磨干净,确保良好的焊接质量。
2.5钢圈测量
用平尺、塞尺及钳工水平仪(0.02/mm)进行对钢圈表面的检测处理过程中的检测是简便宜行的方法。
具体的做法是:
2.5.1焊接施工完毕后,用平尺和水平仪再对检测钢圈表面60个测量点进行检查(见图2.5.1-1。
图2-3-2-1),
图2.5.1-1钢圈测量示意图
2.5.2将60个测量数据记录填表
炉顶钢圈法兰水平度检测数值统计表(表2.5.2-1)
项目名称
测设名称
测设日期
测设人员
测点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
数值
测点
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
数值
测点
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
数值
测点
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
数值
测点
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
数值
2.5.3将60个点测量并画成曲线图进行数据分析(图2.5.3-1)
图2.5.3-1水平度曲线图
2.5.4将实测数学全部测完后将数值填入图2.5.3-1中,正值在上面,负值在下面,水平线序号为测量次数序号。
每次测出序号垂直对应正负值的交点就是本点测量结果,全部测量完毕后将所有交点联起来形成曲线图,这样就很直观看出钢圈每个序号之间高差、整个钢圈表面360°不平度的高差了。
再对超高区段进行研磨处理,反复用上述方法,最后达到技术文件要求。
最后达到设计要求后用水平仪与水准进行复测,两种方法结果一致后就为合格进行设备安装了。
3、结束语
本施工方法经过三个同类型炉顶钢圈施工实践得到的结论,由于第一次没有进行有效的控制,在经验不成熟的情况下,造成钢圈焊接完成经检测最高点与最低点相差3.5mm之多,造成最后投入大量的工时进行补救处理。
还由于需打磨处理,使水齿轮箱也无法按时安装。
为不影响高炉上部结构的安装,最后水齿轮箱吊装由倒链吊装的,用本办法施工可克服焊接时中间控制不好,用水准仪在测量时受环境风雪、人工扶尺不稳等人为因素的影响,其测量数据误差波动较大、投入人力较多、高空作业时间较长、施工安全风险较大等问题。
可得到较准确直观数量,大量减少人工投入和满足工期的要求。
图1武钢4#高炉钢圈施工
图2武钢4#高炉钢圈焊接完测量中
图3济钢高炉钢圈施工
图4涟钢高炉钢圈施工
图5涟钢高炉钢圈施工完准备安装
图6涟钢高炉钢圈检测
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