升降式可变径环形平台施工工法

1、利用升降式可变径平台进行热风炉炉壳安装的施工工法完成单位：中国十九冶集团有限公司1. 前 言在热风炉炉壳的安装施工中，传统安装方法主要有“脚手架”法和“三角架”法两种工艺，“脚手架”法是利用脚手架管搭设供人员作业的临时施工作业平台，进行炉壳的安装，热风炉有多高，脚手架就搭设多高；“三角架”法是利用在炉壳壁上焊接挂耳板，将三角架挂在耳板上，并在其上铺设跳板，形成临时作业平台供人员进行炉壳安装，如有20带炉壳，就要搭设20层该平台。上述两种炉壳安装方法，主要缺点就是：一、需要投入大量的施工辅材，施工成本高；二、平台的搭设和拆除过程过于繁琐，随着搭设高度的增加，人员高空作业量明显增加安全风险不断增大

2、；三、平台的搭设、拆除工作量很大，是影响安装进度的主要因素；四、大量消耗资源，不符合现今建立低碳、环保型社会的发展需要。针对这些缺点，我单位研制了一种操作简便、经济环保、安全可靠的“升降式可变径”平台，并将其运用到了热风炉炉壳的安装中，取得了良好的效果，现总结形成了“利用升降式可变径平台进行热风炉炉壳安装”的施工工法。2. 工 法 特 点2.1本工法区别于传统施工方法的地方，关键是建立了一座操作简便、经济环保、安全可靠，符合QES标准的“升降式可变径”平台代替了传统作业平台，供施工人员进行热风炉炉壳的安装。2.2本工法采用的“升降式可变径”平台，是利用热风炉钢结构框架材料来制作的，平台使用完毕

3、其材料经过拆解、修复继续使用到热风炉框架钢结构工程中，大大节省了施工措施材料的投入，减少了资源消耗。2.3本工法采用的“升降式可变径”平台由于具备了升降功能，因此，只需建立1层该平台，便能通过平台的自由升降来满足不同高度炉壳带的安装需要。平台搭设、拆除工作量大大减少，同时大大提高了炉壳的安装速度。3. 适 用 范 围本工法适用于高炉系统-热风炉炉壳安装工程。4. 工 艺 原 理热风炉炉壳的安装采用升降式可变径平台代替了传统的“脚手架平台”和“三角架平台”进行施工。该平台是利用热风炉框架钢结构材料制作，炉壳内、外各一层；施工中，利用倒链（手动葫芦）将平台分别挂在炉壳内外侧，并根据炉壳安装高度的不

4、断变化，拉动倒链来完成平台的升降；通过改变平台直径来满足不同直径炉壳带的施工要求；热风炉炉壳安装完成后，平台降至地面拆解，大部分平台材料重新利用到热风炉框架钢结构中。5. 炉壳安装工艺流程及操作要点5.1工艺流程图基础复测、拼装平台搭设 炉底板安装第1带炉壳拼装升降式可变径平台设计、材料选取、制作 第2带炉壳拼装升降式可变径平台安装第1带炉壳安装升降式可变径平台第1次提升第3带炉壳拼装第2带炉壳安装升降式可变径平台第2次提升第N带炉壳拼装第3带炉壳安装平台伴随炉壳安装不断提升第N带炉壳安装升降式可变径平台拆除封帽安装炉壳本体平台、栏杆安装平台材料修复、再利用图5.1-1 炉壳安装工艺流程图5.

5、2操作要点基础复测、拼装平台搭设1.基础复测1）按施工图要求对土建已交付的基础进行检测。主要对基础标高、坐标、水平度及预埋螺栓高度、位置的检测，若不符合要求，须处理合格方能施工。2）按施工图的坐标线标记于基础中心上，且将其中心线引伸于炉体以外的固定点作好标记，以便于炉体安装完毕后，进行复测和确定开孔部位。2.拼装平台搭设1）拼装平台靠近基础附近布置，能满足选型吊车吊装需要即可。一般设置2个100m2的混凝土平台（用钢材搭设也可）。2）拼装平台主要用于炉壳带在地面的拼装及立缝焊接作业需要。其表面平整度不超过±10mm。炉底板安装1.底板安装，首先按施工图标高对基础中心，圆周每隔1.5m

6、设置垫板。再将底板垫梁铺设就位，同时对底板的坐标、标高进行复测，直至合格。2.支座底板和垫梁安装完后按施工图灌耐热砼浆，待底板安装、焊接完后再进行二次灌浆达到养护期后，方可进行其余各节的安装。且按照从下至上的安装顺序。利用焊缝调整工具和螺栓拉紧器调各竖横向焊口、椭圆度、中心垂直度，并对准炉底中心点，修正其上口、下口水平度使其符合质量标准的要求，经检查后，方可实施焊接。炉壳拼装1.每带炉壳均在拼装平台上拼装形成整带，由选取的大型吊机进行整带吊装。2.炉壳带的拼装主要控制水平度、椭圆度、直径、焊缝间隙等尺寸；其检测工具主要有经纬仪、水平仪、弧度测量尺等。3.单块炉壳的初步固定主要借助型材进行支撑、

7、定位，板与板之间由自制拉码进行连接。炉壳带的拼装必须严格按照炉壳排版图组装，严禁窜用。4.炉壳带拼装好后，应认真复测各项尺寸，不符合要求的尺寸必须调整到设计、规范以内；调整、固定、焊接完成后，经测量将坐标、标高、开孔位置等测放到炉壳上。5.立缝焊接1）焊材、焊接工艺选取必须按照设计图纸要求和焊接工艺评定书要求执行。2）立缝的焊接必须按照选定的焊接顺序组织焊工施焊。3）为防止焊接产生过大变形不易调整，在施焊前，应使用钢丝绳、临时支撑、丝杆等工具材料对带口、壳壁进行加固。4）焊前预热应严格按工艺要求执行，以火焰加热为主。5.2.4升降式可变径平台设计、材料选取、制作、拼装1.根据热风炉炉壳施工特点

8、及要求，平台分内平台和外平台两种。内平台设计为12边形，外平台设计为16边形，平台宽度为1米，外侧设1.2米高安全栏杆。如图-1。图5.2.4-1 升降式可变径环形平台示意图2.平台材料根据受力计算确定规格、种类等。3.平台材料从热风炉框架钢结构材料中选取。一般含型材（槽钢、角钢等）、花纹钢板、钢板、栏杆材料。4.平台的制作在现场进行。按照设计细化的A、B单元进行。如图-2。5.在第1带炉壳带安装前，选取靠近炉体基础一侧的位置，用若干个A、B单元拼装形成一个完整的平台（内、外平台）；待第1带炉壳带安装到位后，进行平台的整体吊装。平台B单元 平台A单元图-2平台A、B单元示意图5.2.5第1、2

9、带炉壳及升降式可变径作业平台的安装1.将热风炉的第1带炉壳在地面拼装平台上组装好，达到吊装要求后，选取大型吊机将第一带炉壳整体吊装到位；2.待第1带炉壳安装完毕即进行升降式可变径作业平台的吊装（分内、外平台）。3.将组装好的内、外平台用吊车分别吊装至第1带炉壳的内、外侧，安装定位在距第1带壳体上端口8001000mm处。4.该平台通过拉杆固定在炉壳上。安装过程中使用的倒链也不拆除，倒链和拉杆共同组成升降式可变径作业平台的承力设施。5.平台安装完成检查合格后，将施工机具、材料等分别吊装到平台上（如焊机、电源箱、电源线、防风棚、焊条等）。6.上述工作完成后，进行第2带炉壳的安装。选用大型吊机，将拼

10、装平台上拼装好的第2带炉壳吊装、就位。施工人员在升降式可变径环形平台上作业，完成第2带炉壳与第1带炉壳之间的对位、找正、焊接、打磨、探伤等工作。7.焊接1）以安钢2800m3高炉热风炉炉壳焊接为例。炉壳材质为Q345-B正火板。2)炉壳焊接立缝、横缝采用半自动CO2气体保护焊，焊丝选用RD-YJ502（Q）CO2气保护药芯焊丝。焊机选用松下RF-型CO2气体保护焊机。3）焊接基本要求a.焊工：炉壳焊接工作应由持有质监局颁发的锅炉压力容器、压力管道特种焊工合格证的焊工担任,并只能从事合格证注明合格焊位的焊接工作。b.焊材：焊材质量、力学性能和化学成分应符合国家焊条标准的规定，并要求提供质量证明书

11、并且质量证明书上项目齐全。焊材应储存在干燥通风良好的库内，由专人和专房保管，焊材存放于离地和墙300mm以上的货架上，库房的相对湿度不宜大于60%。温度高于5，使用前，应检查焊材包装是否完好。焊接用CO2气体应具有出厂质量合格证。其纯度CO2>99.9%， H2O0.005%,气体纯度直接影响焊缝金属的塑性，对于杂质超标的应予更换。c.坡口检查与清理：检查坡口尺寸，着重检查坡口表面质量，不应有裂纹、夹渣、深凹坑和深切割槽等缺陷存在；间隙均匀，对口错边量不能大于3mm；若有超标处，应及时处理合格后再行焊接。施焊前，应清除坡口表面及附近50mm的铁锈、油污、泥水等脏物，坡口清理后应立即进行质

12、量确认和尽快施焊。d.焊接环境：对于CO2气保护焊，当施焊环境出现下列任一情况，且无有效防护措施时，禁止施焊：雨天及雪天；风速超过2m/s；环境温度在-5以下；相对湿度在90%以上。（注：焊接环境的温度和相对湿度应在距炉壳表面5001000mm处测量。）4）焊接工艺基本要求a.立缝、环缝焊接应遵循先内后外、先立后环的原则。外侧清根打磨，最后施焊外侧焊缝。b.焊工的焊接应在统一指挥下，采用分段退步对称焊法，同时同向等速焊接；立缝的焊接，每条焊缝安排的焊工应同时施焊；环缝的焊接，应根据参加焊接的人数，均匀划分为相同的等份，使每位焊工焊接长度基本相同。每位参加焊接的焊工，所用的焊接工艺应一致，焊接电

13、流的最大值与最小值相差应小于15A。在焊接过程中，各焊工应保持同步。c.施焊前，用火焰对炉壳板加热，加热范围为坡口两侧至少3倍板厚，且不小于100mm。达到预热温度时即可施焊。施焊时，及时观测层间温度，特别是打底焊和填充焊时，如层间温度不够，及时在其施焊背面加热，以保持层间温度。d.厚板和多道焊焊接完毕时应及时进行后热消氢处理，同样使用火焰加热，到达要求温度时，恒温0.5小时，并作好防雨措施。e.焊缝应连续一次性焊完。如因特殊原因一次未焊完，重新开始焊接时，其预热温度和层间温度和后热温度控制如前一样。并应仔细检查，确认无裂纹后才能焊接。f.“T”型焊缝接头的处理：立缝两端应焊满，横缝焊接至与立

14、缝相交时，要特别注意，加强该处的层间清理，避免在此处起弧和熄弧，防止缺陷的产生。5.2.6平台提升及第3带炉壳含以上各带炉壳安装 1.第2带炉壳安装、就位、找正、焊接、打磨、探伤等工作完成检查合格后，进行升降式可变径作业平台的提升工作；2.将倒链（手动葫芦）的一端挂在第2带炉壳顶端，另一端则挂在平台的挂耳上，松开拉杆，拉动倒链使平台上升至距第2带炉壳顶端8001000mm处，然后安装拉杆，通过倒链和拉杆共同组成平台的承力设施，将平台固定在第2带炉壳上；3.平台提升完成后，即进行第3带炉壳的安装。用大型吊机将位于拼装平台上拼好的第3带炉壳整体吊起，起升转臂最后将第3带炉壳安装在第2带炉壳上。后续

15、各带炉壳的安装（第4带、第5带、）及平台提升同样操作。如图-1图-1 平台提升及炉壳安装示意图5.2.7升降式可变径平台的变径 当安装的炉壳带直径发生变化时（变大或变小），松开平台伸缩滑动钢板上的紧固螺栓，使平台处于活动状态，则平台在提升（或下降）过程中，即可在炉壳的反作用力下自由调节直径，来保证与炉壳直径的变化保持一致。变径过程结束后，将滑动钢板紧固螺栓拧紧即可，如图5.2.7-1所示。图5.2.7-1 平台变径示意图5.2.8升降式可变径作业平台拆除及再利用1.炉壳安装到鹅颈段后，即可准备拆除升降式可变径作业平台。2.鹅颈段至第1带炉壳区间的作业完成，检查合格后，即进行拆除工作。3.外平台

16、拆除选用大型吊机将平台整体吊放至地面，在地面进行解体；内平台依然利用倒链（手动葫芦）控制下降至热风炉底部，然后进行解体，由人工将解体材料运至炉外。4.平台采取保护性解体，解体下来的材料经过修整后，80%-90%的材料将利用到热风炉钢结构框架平台安装中。鹅颈段以上炉壳吊装（含封帽）1.鹅颈段以上炉壳依然采取在地面拼装平台上组装成整体，然后利用大型吊机1钩吊装到位。2.为保证拼装质量，鹅颈段以上炉壳的整体拼装须制作一套拼装模具。模具由普通型材组成，主要有角钢L100×8与钢板=20、18组成的胎具架支撑。如图-1.图-1 球形拱顶预组装示意图5.3劳动组织本工法中采用的升降式可变径平台，

17、其制、安、拆等工作量较小，不需要单独增加人员。由1个热风炉炉壳安装班组兼顾完成即可。表5.3-1 人 员 配 备 表序号工 种人员数量备 注1安装铆工12安装工43电、气焊工54起重工26 材料及机具设备6.1主要材料（见表6.1-1）表6.1-1 主要材料使用情况统计序号名称单位数量1角钢t0.82槽钢t13钢板t0.54自制拉码套1005氧气瓶506乙炔瓶257焊条Kg508钢丝绳米3006.2主要机具设备（见表6.2-1）表6.2-1 主要机具设备使用情况统计序号名称、规格单位数量1大型吊机台12松下RF-型二保焊机台123空压机台14风动磨光机180型台205风动角向磨光机150型台1

18、06手动葫芦5吨台167经纬仪台28水准仪台19弧度测量尺把510探伤机台211对讲机对512汽车吊50吨台17 质 量 控 制7.1严格执行国家规范及标准。主要规范及标准：钢结构工程施工及质量验收规范-GB50205-2001、钢结构工程质量检验评定标准-GB50221-2001 、建筑钢结构焊接技术规程-JGJ81-2002等。7.2建立完善的质量管理制度，做到有章可循，有法可依，施工质量与经济挂钩，明确各级人员的质量职责，做到奖惩分明。7.3升降式可变径平台选用的材料必须具有材质证明书等证明材料，外观检查必须合格，且经过力学验算合格后方可使用。7.4升降式可变径平台环向可变径主要装置（滑

19、动钢板、滑槽）的制作必须由机加工完成，不合格严禁使用。7.5手动葫芦必须是具有国家相关资质的企业生产的合格产品，具备产品合格证和使用说明书；用前还应进行严格检查，并经试用确定可靠后，方可投入平台升降的使用。7.6平台所使用的吊装用钢丝绳必须进行用前检查和过程检查，防止因使用一段时间后出现磨损情况，造成不安全因素。7.7割除壳体上吊耳时必须采用放量切除的方法，然后用磨光机将焊疤打磨平整，严禁切割炉体母材。7.8升降式可变径平台解体后，其材料必须经过修复，经检查确认合格后方可用作热风炉框架钢结构材料。7.9热风炉炉壳焊接，必须按照焊接工艺评定书及焊接方案进行，质检人员要随时对施焊过程进行检查。8.

20、 安 全 措 施8.1严格执行国务院颁布的特种设备安全监察条例；JGJ59-99建筑施工安全检查标准；JGJ80-91建筑施工高处作业安全技术规范等安全规章的规定。8.2建立健全安全管理体系，制订各项安全管理规章制度，落实组织机构，责任划分到人，实行分级安全管理。8.3开工前，应组织专业技术人员做好相关应急预案，并及时组织预演。8.4施工现场管理人员和工人须佩戴分色或有区别的安全帽，现场指挥、质量、安全等检查人员须佩戴明显袖章或标志，危险施工区域挂警示牌或警示红灯。8.5进入施工现场必须穿工作服，穿劳保鞋，戴安全帽，高处作业必须系好双钩安全带。8.6项目部专职安全员负责检查和维护安全设施的使用

21、，监督各项安全规章制度的执行情况。8.7施工作业人员必须了解并掌握本工法的技术操作要领，特殊工种（如起重工、电焊工等）应持证上岗。8.8制作好、安装好的升降式可变径平台必须经项目负责人、技术负责人、质安人员等检查确认合格后，方可就位、安装和使用。8.9平台在第一次提升后，须对各个部位进行检查，确认不存在安全隐患后方可继续使用。8.10平台的安全栏杆必须按正式栏杆标准要求制作、安装及检查。8.11防风、防雨棚应采用滞燃性材料，并在平台上配备干式灭火器。8.12应定期检查平台用电线路、设施，规范用电布局及走向。8.13平台上使用的各类用电设备，必须符合国家有关于安全用电的规定要求。9. 环 保 措

22、 施9.1严格执行国家的环境保护法，在施工现场平面布置和组织施工过程中严格执行国家、地区、行业和企业有关环保的法律法规和规章制度。9.2实行环保目标责任制。把环保指标以责任书的形式层层分解到班组和个人，列入承包合同和岗位责任制，建立一套行之有效的环保自我监控体系。9.3加强检查和监控工作。加强对施工现场粉尘、噪声、废气的监控工作，及时采取措施消除粉尘、噪声、废气和污水的污染。9.4施工产生的工业垃圾要分类堆放贮存，通过环保部门，采用专用垃圾贮运设备清理至场外，避免并杜绝对施工现场的环境污染。对环卫部门不能处理的工业垃圾，应与监理、环保部门、地方政府协商，寻找适当地点作填埋或化学处理。9.5工地

23、生产、生活废水和雨水分开排放，单独设立管网；场内废水管网、雨水沟槽要分别和市政废水管线、雨水管线接口，雨水排放口沿现场周圈围墙布置，保证一定的泄水坡度，控制好流向。10 效 益 分 析10.1经济效益分析1本工法采用升降式可变径平台进行炉壳安装，安装进度大大提高，按安装一座热风炉测算，可缩短工期30天左右，节约人工费、吊车台班费、管理费等支出约15万元。10.1.2升降式可变径平台是利用热风炉框架钢结构平台材料进行制作，无需单独增加平台材料，只在平台拆解过程中有10%20%的材料损耗。综合测算：热风炉炉壳安装单项工程可减少施工措施费用约25万元左右。10.1.3平台使用完毕后，就地拆除并将材料重新使用到热风炉框架钢结构安装中，避免了施工平台材料的仓储及转场运输等费用，如按年核算，每年可节省仓储及转场运输等费用开支约10万元左右。10.1.4升降式可变径平台的制作、安装、拆卸、修复等所需人工较少，与传统施工方法相比，减少人工费用开支约10万元左右。