17中国新兴建设开发总公司钢结构公司杜小红QC小组

259 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 四 课题选择 6月7月8月9月10月 选选择择课课题题 可可行行性性分分析析 设设定定目目标标 方方案案评评估估 制制定定对对策策 D实实施施操操作作 C效效果果检检查查 A巩巩固固总总结结 活动时间 2005年6月 2005年10月 活活动动项项目目 P 计划实际 260 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 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 T T 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 其他类型的钢柱 26 26 用到T型构 件的钢柱 74 74 其他类型的钢柱 用到T型构件的钢柱 261 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 262 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 7T380X220X30X20X86501火焰19mm4mm4 520 51 人 KZ1 7T380X200X30X16X86501火焰18mm2mm4 020 51 人 KZ30 7A T275X220X30X18X86421火焰55mm12mm5 020 51 人 KZ4 7AT275X220X30X18X86421火焰28mm7mm4 520 51 人 KZ4 7BT225X220X30X18X86421火焰85mm23mm5 520 51 人 KZ40 7T380X220X30X20X86501火焰21mm9mm4 220 51 人 KZ43 7B T225X220X30X18X86421火焰32mm7mm4 020 51 人 KZ17 7B T225X220X30X18X86421火焰47mm16mm4 020 51 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 248提高 200 一次合格率50 62 5 100 提高 12 5 矫正成本 元 吨 1428664降低 39 4 因此 提案一达不到目标指标要求 不选 提案二 购买设备提案二 购买设备 263 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 创新一台能矫正提案三 创新一台能矫正 T 型构件的装置型构件的装置 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 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 矫正效率达到 10 根 班 2 人 矫正成本降低到 64 元 吨 目 标 值 弯曲矢高 10mm 一次矫正合格率 100 264 方案一方案一 自制矫正自制矫正 T 型构件弯曲变形的装置一型构件弯曲变形的装置一 考虑角度考虑角度分分 析析 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 方案二方案二 自制矫正自制矫正 T 型构件弯曲变形的装置二型构件弯曲变形的装置二 考虑角度考虑角度分分 析析 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 265 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 方案三方案三 改造现有改造现有 YTJ 60B 型工型矫正机型工型矫正机 考虑角度考虑角度分分 析析 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 方方 案案 进出料进出料 方便性方便性 安全性安全性 质量保质量保 证情况证情况 投入费用投入费用 综综 合合 得得 分分 选选 定定 方方 案案 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 266 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 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 序号序号对策对策目标目标措施措施 完成地完成地 点点 完成完成 时间时间 负责人负责人 1 划分 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 对设备外形进行研究 确定固定配件的位置 2 对配件进行受力分析 3 用 AUTOCAD 绘图软 件绘制配件的施工详图 加工厂 2005 8 10 项世平 杜小红 马 超 3 制作 安 装配件 使配件能顺利 安装 1 安排下料组 钻孔组 组装组制作立板和横板 2 检查 验收配件 3 安装立板和横板 加工厂 2005 8 25 项世平 张振宏 张国仁 4功能测试 通过试验确保 T 型构件的机 械矫正质量达 到规范要求 1 调试改造后设备的液 压和机械系统 2 进行实际操作 吊装 T 型构件进行试矫正 3 对矫正质量进行检查 记录 加工厂 2005 9 10 项世平 张振宏 杜小红 十二 实施对策 一 熟悉图纸 一 熟悉图纸 通过杜小红与贺海勃对图纸的审查 T 型构件高 度主要有 200mm 220mm 230mm 250mm 270mm 300mm 380mm 400mm 600mm 等 9 个高度 并制作了 T 型钢截面规格统计表 如下 翻阅图纸统计数量 267 T 型钢截面规格统计表型钢截面规格统计表 规规 格格数数 量量备备 注注 T380X200X16X3064 T380X200X18X25144 T275X220X18X3084 T225X220X18X3084 T600X350X18X3012 T380X220X20X3052 T380X200X18X3064 T600X350X30X3512 T400X200X20X3020 T300X200X16X3024 T300X200X18X2556 T230X200X16X1872 T270X200X16X18144 T200X200X16X2072 T220X200X16X1836 T200X200X16X1836 T22OX200X20X2536 T300X250X35X3596 T250X200X35X3580 T200X200X20X2032 合 计1220 268 二 设计配件并绘制 二 设计配件并绘制 CAD 详图详图 配件选型 配件选型 1 对设备外形进行研究 立板的外轮廓设计应躲开输 入 输出端的出料平台 2 立板横向和竖向固定位置的选择应结合设备的输入 输出端的特点 3 为方便吊装 在立板顶端设置吊装孔 4 结合 T 型构件高度以及原有设备主动轮上升行程确定立板上孔与孔之间的间距 设计计算 设计计算 1 立板厚度及连接螺栓计算 立板螺栓计算 构件规格 600 x350 x30 x35 弯曲矢高 30 140mm 42 2 3 mm109316096137 1853503537 18535 2 550 5503055030 12 1 I EI48 PL f 3 1093160961101 248 9450P 30 5 3 P 3 92105N Mpa130 4 d 8 1092 3 4 d n P 2 5 2 d 21 9mm 取 d 24mm 孔 26mm 立板厚度计算 A P Mpa185 t150 1092 3 5 mm 1 14t 为安全起见取 t 20mm 269 2 横板强度及刚度计算 横板抗剪计算 A 6480mm2 I 17496000mm4 Mpa125Mpa 5 60 6480 1092 3 A P 5 可取 横板刚度计算 可取mm625 1 400 L mm6 0248 6501092 3 EI48 PL f 5 353 根据配件选型和设计计算结果 利用 CAD 制图软件最终确定配件加工详图如下 横板设计详图 立板设计详图 270 安装节点 A 的螺栓 安装节点 B 的螺栓 三 配件制作喷涂验收三 配件制作喷涂验收 配件制作工艺 下料 开孔 组装 焊接 喷砂 涂装 经过六道工序后制作出横板 立板的构件实物 配件的安装 配件的安装 横 板 立 板 节点 A节点 B 横板 节点 B 节点 A 立板 配件安装后的效果 271 运行设备 运行设备 T 型构件吊装到位 细部运行效果 检验记录 检验记录 QC 小组从矫正质量和矫正效率两个方面抽测了 40 根构件 如下表 仅列 8 根构件 构件号构件号规规 格格数量数量矫正方式矫正方式 矫正前矫正前 旁弯旁弯 矫正后矫正后 旁弯旁弯 矫正矫正 时间时间 实动实动 人工人工 KZ22 7T380X220X30X20X86501机械矫正15mm4mm10min1 人 KZ42 7T380X200X25X18X86501机械矫正15mm2mm5min1 人 KZ27 7T380X200X30X16X86501机械矫正20mm3mm7min1 人 KZ9 7T380X220X30X20X86501机械矫正24mm2mm8min1 人 KZ14 7T380X200X30X16X86501机械矫正17mm3mm7min1 人 KZ17 7AT275X220X30X18X86421机械矫正86mm2mm21min1 人 KZ43 7AT275X220X30X18X86421机械矫正35mm3mm21min1 人 KZ30 7BT225X220X30X18X86421机械矫正56mm2mm22min1 人 十三 效果检查 元 吨 经济效益 经济效益 活动前成本为 142 元 吨 活动后成本为 3 5 元 吨 改造投入成本为 2200 元 0 20 40 60 80 100 120 140 160 活动前活动后 272 总成本 降低 16 7 万元 根数 人 天 矫正效率 矫正效率 活动