250t顶底复吹转炉整体安装工艺介绍.doc

中国冶金装备网中国冶金人的网250t顶底复吹转炉整体安装工艺介绍易高文(中国十九冶集团有限公司南京分公司 江苏南京 210039)摘要：250吨顶底复吹转炉主要由托圈、炉壳、耳轴支座及倾动装置等组成，在国内首次采用了四连杆下悬挂装置联结大吨位转炉和托圈。在安装过程中，保证炉体与托圈的对中精度和炉体与托圈水平支承面的垂直精度相当困难。由于部件尺寸大，质量重，位置高，按照传统转炉安装方法，施工难度较大。为了解决狭窄厂房空间内的运输以及高位、高精度安装的技术难题，设计了托圈和炉壳地面分段组装方案，钢包车搭建临时抬架安装下悬挂装置方案，激光三维跟踪仪精确定位下悬挂支座安装方案，钢包车水平移动实现跨梁下转炉水平就位方案，液压千斤顶同步升降实现轴承座垂直精确定位安装方案，有效解决了所面临的安装技术问题，为存在高精度安装要求的大吨位转炉设备的安装，提供了宝贵的技术经验。关键词: 转炉 下悬挂 安装 专用吊具Installation Technique for 250 Ton Top and Bottom Blowing ConverterYi Gaowen(China 19th Metallurgical Corporation Nanjing Branch Company, Nanjing 210039, China)Abstract: The 250 ton top and bottom blowing converter is composed of loop, shell, trunnion bearing, tilting devices and etc. It is the first application of the down four-link suspension to connect the heavy shell and the loop. In installation, its precision coaxial of the shell and the loop and vertical accuracy of the shell axial and the loop bearing plane are hard to be met. The high installation location is made by the heavy and large size of the converter. A sequence of techniques is presented to solve the installation of the converter under the narrow space and the requirements of high installation location and high position accuracy. A ground sub-assembly technique is conducted for the loop and the shell. A down four-link suspension assembly technique is presented by the application of a temporary lift frame built on two connected ladle cars. A converter level position technique by moving the ladle cars is adopted. A converter vertical position technique is proposed. It applies the synchronous lifting hydraulic jack to achieve precise positioning of vertical bearing installation. All the presented techniques effectively solve the technical problems faced by the installation. It provided valuable technical experience for the installation requirements for the existence of a large tonnage of high-precision converter installation. Key words：converter down suspension installation special lifting tool上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂在二期标段工程转炉区内，设计了两座公称容量为250吨的顶底复吹转炉。该转炉采用四连杆下悬挂装置联接炉壳与托圈，是国内首次采用四连杆下悬挂装置的大吨位转炉。该转炉的安装面临了一系列的安装技术难题，主要包括：（1） 施工场地狭窄。为了节约投资和减少场地占用，转炉加料跨和冶炼跨设计成窄狭的超高跨，导致施工场地狭窄，设备运输、堆放和组装困难。转炉安装位置设计位于加料跨和冶炼跨共用的行车梁正下方，安装作业受到遮挡，使用一台行车吊装设备难以就位。（2） 设备重量大，尺寸大。托圈尺寸为16500mm 12000mm，转炉净高15928mm。转炉本体主要由耳轴托圈、炉壳、倾动装置等设备组成，主要安装设备重量见表1，最大单个组件重量达293.8吨。如果采用汽车吊，由于组件直径体积过大和场地空间的限制，即使采用500吨汽车吊，也难以完成吊装任务。（3） 安装位置高。转炉下部钢包车标高为2352 mm，耳轴中线标高为12550mm，炉壳顶端标高为18300mm，导致安装位置高，如果采用仰焊作业，则操作不便，劳动强度大，难以保证焊接质量。（4） 安装要求高。由于采用了四连杆下悬挂倾动装置，托圈对转炉的支撑属于静不定支撑方式，为保证转炉和托圈的对中精度和转炉垂直轴线相对于托圈底平面的垂直精度，下悬挂支座的安装位置精度要求很高，导致四连杆下悬挂装置与炉壳和托圈支座的安装相当困难。为了解决上属安装技术问题，本文设计了托圈和转炉炉壳地面组装方案，钢包车上搭建临时抬架安装下悬挂装置方案，采用激光三维跟踪仪实现下悬挂支座精确定位安装方案，钢包车水平移动实现转炉水平就位方案，采用液压千斤顶实现了转炉精确垂直定位方案，有效解决了所面临的一系列安装技术问题。1 总体安装方案设计1. 1设计原则为了解决转炉安装面临的主要技术问题，首先进行总体安装方案设计，设计原则为：（1） 采用地面分别组装托圈和转炉炉体，避免在转炉安装位置现场组装的场地空间限制；（2） 采用在钢包车上搭建临时抬架，在临时抬架上进行托圈和转炉的精确定位联结组装、并将轴承座安装到耳轴上；（3） 采用钢包车进行水平移动，将转炉水平移动到安装位置，解决使用行车或汽车吊的吊装能力不足的技术问题；（4） 在转炉水平移动到冶炼跨梁下安装位置后，采用300吨液压千斤顶顶升转炉，方便卸除钢包车的临时抬架和移出钢包车；（5） 采用液压千斤顶回降，实现转炉的垂直移位，实现转炉轴承座的精确找平和找正。1. 2炉壳和托圈的地面组装设计组装平台用废板坯搭设，平台地基采取地面硬化处理，铺设沙夹石，压实后铺设废板坯。采用420/80吨冶金桥式起重机配合炉壳和托圈的组装。炉壳分为上下两部分。上部分由炉壳上段和炉口法兰段组成，下部分由炉壳中段段、炉壳下段段和球形炉底段组成（图1）。将炉壳下部三段（段、段、段）在组装平台上组装焊接，组焊完毕吊至适宜位置放置。托圈在环形平台上组装焊接，采用千斤顶支撑和水平找正，托圈耳轴采用三维激光跟踪仪进行同轴度测量和校准。由于是炉壳和托圈均由特厚板制造，在焊接过程中，采用焊接前预热，焊中伴热和焊后退火消氢，保证焊接质量和探伤达标。图1炉壳和托圈装配示意图平衡梁图2临时抬架结构示意图1. 3临时抬架设计将2台钢包车临时连接，在钢包台车上搭建的临时抬架。临时抬架的主体结构为八边形框架结构，采用8根高9310mm的主支撑梁支撑，两根平衡梁横穿，8根主支撑梁中4根直接焊接于钢包车上，4根安装于平衡梁上。另配置20#工字钢、20#角钢、=40mm钢板若干，作为斜支撑和拉梁和调整垫板组。并在临时抬架上安放4台300吨液压千斤顶，用于顶升炉体设备。1. 4炉壳和托圈的安装工艺设计炉壳和托圈的安装主要在钢包车的临时抬架上作业，主要安装工艺包括下悬挂机构的安装工艺和炉壳上部分和下部分的焊接组装工艺。四连杆下悬挂装置是静不定机构，安装精度要求高。另外，转炉安装位置高，高空仰焊作业困难。因此，设计了较为复杂的安装工艺流程，但是，能够保证安装精度，保证焊接质量，减轻劳动作业强度。炉壳和托圈的安装工艺设计流程如图3。在图3的工艺流程中，托圈的翻转采用行车吊起，配合侧向牵拉完成，炉壳的翻转采用同样的方式，但在抬架以外厂地完成翻转作业。托圈和炉壳的翻转作业是为了使高位仰焊变为低位平焊，减轻劳动强度，提高作业效率，保证焊接质量。采用炉壳下部分先与组装成整体的托圈在地面上进行预对中和找正，对中和找正采用激光三维跟踪仪，先在炉壳和托圈上进行理论设计位置投射，并用临时卡具将八个座临时固定到位。然后，将炉壳下部分吊装到托圈内，采用激光三维跟踪仪进行检验，若发现位置超差，则拆除临时固定，重新进行定位和临时固定，直到满足托圈与炉壳的同心度和炉壳与托圈水平支承面的垂直度后，安装支座连杆。对支座和炉壳上部分与下部分的焊接，采用焊前预热，焊接过程伴热，焊后退火消氢和无损检测作业，保证焊接质量。在图3的安装工艺流程完成后，安装轴承座，然后进行钢包车牵引平移作业。在抬架上已经安装了4个300吨的液压千斤顶，液压千斤顶顶伸出去后，使耳轴轴承座下表面比轴承座支座上表面高出50mm。在转炉所在柱列间，设置一套5吨卷扬机，辅以66滑轮组，牵引搭载抬架的钢包车平移到转炉安装位置，将托圈和炉壳组装体移送至转炉轴承座支座处。然后，利用4台300吨液压千斤顶缓慢下降，直至托圈两端的轴承座下落到轴承座支座上（图4）。转炉本体就位后，拆除抬架，移出钢包车。焊接炉壳支座焊接托圈支座托圈上抬架炉壳下部装入托圈下悬挂支座预安装支座临时固定联接下悬挂连杆调整炉壳和托圈对中精度炉壳下部翻转拆除连杆吊出炉壳下部托圈翻转托圈翻转炉壳下部翻转装回托圈中联接连杆对中精度复查吊装炉壳上部炉壳上下部组装对中、临时定位焊接炉壳环缝安装防扭座图3炉壳和托圈安装工艺设计流程图4转炉垂直就位2 部件安装方案设计2.1转炉倾动机构安装利用加料跨420吨/80吨行车，辅以主减速机上方平台大梁上挂设两套滑轮组，吊装倾动机构。利用钢水接受跨行车先将扭力杆、支座及止动座等吊放在靠减速机安装位置的平台上和立柱侧。主减速机和大齿轮采用正装法安装。带孔大齿轮与耳轴轴肩的配合应紧密，只允许有局部间隙。圆锥孔大齿轮与耳轴的配合应紧密，不得有间隙。轴向定位挡圈与大齿轮端面、耳轴沟槽端面贴合应紧密，局部间隙不得大于0.05mm。每对切向键两斜面之间，以及键的工作面与键槽工作面之间，接触面积应大于70%，可用着色法检查工作面之间的接触情况。切向键与键槽配合的过盈量按要求设计为0.25mm，若切向键配合达不到设计要求，安装时根据现场设备的实际情况进行研磨，使之达到配合精度。装配时采用悬挂的游锤撞击上部的一根切向键使其紧密配合，且切向键打紧至要求的深度。四台分减速机应以主减速机为基准找准水平度、标高及中心线。各分减速机输出轴中心线与主减速机输入轴中心线，及分减速机输入轴中心线与交流电机中心线的同心度不得超过允许偏差值。2.2耳轴轴承及轴承座安装耳轴轴承支座采用锚固件固定于转炉基础上。将T形地脚螺栓插入基础地脚螺栓孔内，旋转90o，做好定位标记。用钢包车将两轴承支座运至转炉中心，利用挂设在转炉上层平台钢结构上的滑轮组起吊就位。以耳轴中心和标高为基准，调整和找正耳轴轴承座标高、中心、支座间距、对角线、水平度等，记录和标记耳轴轴承座在轴承座支座上的位置，然后将轴承座吊至托圈组装平台与耳轴组装。非传动侧铰链式耳轴轴承座支座就位调整完后，应采取临时支撑进行支撑，以防止倾倒。组装轴承座前，必须根据托圈两耳轴间距等相关数据进行精确定位。图4传动侧和非传动侧轴承座轴承与托圈耳轴的安装方法采用热装方法。首先清点、清洗、检查轴承附件，测量耳轴和轴承的实际配合尺寸，根据尺寸确定轴承加热温度。其次，制作油箱，采用油浴法加热轴承，将轴承平放在油箱底部的支架上进行加热。按照冶金机械设备安装工程施工及验收规范通用规定GB50231-98中规定的采用温差法装配滚动轴承的要求，加热温度不超过100度。未加热前，传动侧轴承的内径d1=1250mm，非传动侧轴承的内径d2=1180mm。经计算得到传动侧轴承加热温度为83。 装配时应将轴承吊平正，尽量做到孔心对准轴心。轴承套入轴径时，需对轴承进行找平、找正。轴承吊入油箱加热和吊出油箱装配时，需制作两副专用卡吊具，便于装配操作。然后，将轴承内挡环、密封圈、密封罩等套在耳轴上，用行车将轴承从油箱中取出，使其端面垂直于地面，用样杆检查轴承内圈膨胀量，确认合格后去掉轴承内圈上的污物，移动行车，使轴承孔对准耳轴，分别将轴承装在传动侧和非传动侧的轴肩上。最后，采用自然冷却方法冷却，严禁用水冷却，避免造成内应力，降低机件强度。冷却后，组装轴承座、密封圈、密封罩、隔离环等。2.3托圈水冷系统安装进入转炉炉口、炉帽、托圈、耳轴的冷却水是由非传动侧耳轴引入的，车间供水管由炉后侧与转炉冷却水进水总管相连，经非传动侧耳轴轴端旋转接头，分两路进入炉口及炉帽，回水经托圈耳轴后由传动侧耳轴轴端旋转接头排出。安装挡渣裙前，需将水冷系统安装好，挡渣裙安装完后，进行外部水冷管配制。水冷系统安装前，所有管子必须进行水压试验，持续10分钟无渗漏方可安装。各外部水冷管联接好后还必须进行水压试验，持续30分钟，各密封衬垫、旋转接头及联接法兰处无渗漏现象方为合格。2.4 转炉和托圈吊具设计由于转炉和托圈的体积大，重量大，形状不规则，结构复杂，需要进行专门的吊具设计，保证足够的吊装能力，吊装作业方便。图5托圈吊耳焊接位置由于托圈总重为365t，行车板钩销的距离为5500mm，根据托圈结构受力分析，吊耳焊接位置设计如图4所示。初定吊绳的有效工作长度取7000mm，计算出单个吊耳的提升重量为92吨，考虑卡环等吊具重量，吊绳受力1293.6KN。吊耳至钩头的垂直高度H6150mm，托圈吊装时，吊车板钩销高度h16.968+6.150m+23.118m+24. 0m。根据吊绳、卡环所受力，选用GJT72型号的高性能无接头绳圈系列；选用S-BX150-4型卸扣卡环。根据所选吊绳及卡环的相关技术参数，结合吊耳的焊接位置，并通过受力分析设计吊耳结构和尺寸。图6转炉炉壳下部吊耳焊接位置转炉炉壳的吊装将遇到不同炉壳段情况，下面以炉壳下部为例进行吊具设计。炉壳下部重1434KN，设