高炉下降管的高空安装技术

高炉下降管的高空安装技术摘要由于场地和工期限制，起重量又较大，相邻管段的合拢，是需要经过精心计算和实测实量的。本工程经过周密计算，采用了2台吊车（300t和100t）抬吊的方法，解决了管径2900mm，共重56.169t高炉下降管的吊装问题。关键词高炉；下降管；吊装；回转半径；安全系数1工程概况某钢铁集团在原有1＃、2＃高炉中间新增一座1350m3高炉，该高炉工程包括高炉炉体、出铁场、热风炉（四座）、重力及布袋除尘系统、上料系统等。其中高炉最高点标高达82.00m，金属结构全部靠大吊车安装就位。在这个庞大的施工过程中，难度最大的是下降管的安装。本文主要介绍下降管的安装过程。2吊装方案选择下降管位于高炉和重力除尘器之间，底口高35.1m,上口高72.5m，见图1、图2所示。下降管由五节管及一带弯头组成，总重为56．169t。现场有一台100t吊车，在原高炉车东侧已安装有1台300t吊车。如果由1台100t吊车单车吊装，无论是起重量还是起升高度均不能满足要求，因此吊装下降管考虑了利用高炉东侧300t吊车与100t吊车共同起吊施工，起吊方案如下：300t吊车在原站位不动，副臂伸到高炉西侧与100t吊车合抬下降管，见图1。由于300t吊车在高炉东侧，而下降管在高炉的西南侧，300t吊车回转中心距下降管吊点的水平距离约40m，起重量受到很大限制，所以100t吊车和300t吊车合力也吊抬不起56.169t。为了解决起重量问题，下降管吊装采用了下述措施：与除尘器相连的一节下降管W38-1在地面与除尘器W35带拼装成一钩；与高炉上升管相连的一个弯头和一节下降管W38-2作为一钩；剩下的三节W38-2下降管(重32.299t)和下降管上的五段W1a梯子(重2．5t)以及标高为47m及59m的2个平台(重2.077t×2)组装为一钩，总重38．953t。现在核算1台100t和1台300t吊车(用副臂起吊)能否合抬起吊38．953t重量。下降管及梯子共长30．675m，线荷载q为81.5kg／m。吊车吊点位置见图1。荷载计算如图3所示。

图1下降管安装施工平面图图2下降管吊装立面图图3100t、300t吊合抬下降管时的荷载计算简图通过计算，100t吊车受力T1＝18．533t，300t吊车受力T2＝20．42t。100t吊车杆长48．77m、回转半径10m时，起重量为24t;300t吊车主杆长60m、副臂长42m、回转半径39m时，起重量为25.55t。因此由1台100t吊车和1台300t吊车(用副臂起吊)合抬38.953t重量能满足要求。3下降管空间位置的确定3.1下降管W38-1空间位置的确定如何使与W35相连的那一节W38-1的空间位置与设计图纸上的尺寸、角度完全相符合需要解决几个问题：计算出W38-1中心线在水平面上的投影与180°线所夹的角α和W38-1中心线与W35中心线所夹的角β(即计算α和β角)，确定W38-1的标高；β角及α角的控制方法。３．１．1计算α角和β角10米重力除尘39米α角与10米重力除尘39米图4角α计算简图确定下降管W38-1的标高W38-1中心线与W35中心线的交点标高为35．1m。因W38-1中心线与W35中心线都是虚的，而在工程上拼装或安装时，采用的是实有部分的标高和尺寸，因此，需计算出下降管正下缘与除尘器炉壳的交点标高，计算简图见图5。通过计算，W38-1正下缘与W35交点处的标高为34．567m(计算步骤略)。只要在W35与W38-1外皮上打出拼装中心线，就可进行W38－1与W35的拼装。β角的控制方法W38－1正下缘与W35的交点标高确定后，还要控制W38－1中心线与W35中心线的夹角，这样才能符合设计要求。但工程上有些角度是不好测定的，而是采用把角度换算成相应的长度或弧长的方法来确定角度的实际大小。下面简述角度转换成长度的计算方法。假定β角为设计角度46°27′38″。如图6所示，在W35安装中心线上量出AB＝2m(也可为其他值)，点c为W38-1安装中心线上的待定点，AB⊥BC，根据三角函数关系：AC＝AB／cosβ＝2．903mBC＝AB×tanβ＝2.105m图5下降管下缘与除尘器炉壳交点标高的计算简图图6β角控制示意图所以在W35中心线上量出AB＝2m。在W38-1安装中心线上量出AC=2．903m，拼装时只要用尺量B、C点之间的距离，使B、C点之间的距离为2．104m，那么W35中心线与W38-1中心线之间的夹角就是46°27′38″。在工程上，角度转换成长度或弧长给施工带来很大方便，而且精度也高。α角的控制方法α角的控制见图7，圆心角α所夹的弧为CI，圆的直径为W35的外径D外＝3128mm，则弧长CI＝πD外α／360＝743mm所以只要从W38－1的安装中心线与W35的交点C沿顺时针方向量圆弧CI＝743mm，安装时使I点与180°线重合，则W38－1中心线在水平面上的投影与180°线的夹角即为27°12′58″。3.2下降管弯头角度的确定与高炉上升管相连的下降管弯头向下、向南弯曲，弯成的角为空间角。因为此角也无法测量，故必须将角度转换成相应的弧长，下面简述计算过程。弯头的弯角α1(见图8a)，其值为：α1＝180°－(12°28′×2＋24°56′)＝130°8′当弯头的下口朝正下方时(未向南扭转)，α1角的补角β1为β1＝180°-α1＝49°52′取BD为单位长度1m，则:DC＝BD×tanβ1＝1.18614m在图8b中，当弯头向南扭弯后，点C运动到点E的位置(与设计角度一致)。其扭转角为γ。弯头扭弯后，其中心线水平投影见图8c，图中α角前面已经计算过，其值为27°12′58″，因此FE＝BD×tanα＝0.51429m现在，可根据图8b，求出扭转角γ的值(DC＝DE)γ＝sin-1(FE／DC)＝25°41′42″γ角所对应的弯头直管部分的弧长为：CE=πD外γ／360＝656．5mm在实际安装时，只要在弯头直管部分的安装中心线上，沿顺时针方向量出弧长GH＝656．5mm，见图8d，再把弯头沿逆时针方向将H点转到安装中心线原来的位置，则弯头的角度就对好了。图8弯头角度计算示意图4下降管的安装就位固定用300t和100t吊车在高炉东西两侧采用中心偏移法，将预先拼装在一起的三节下降管、五节梯子和两个平台，同步起吊，起升就位。精确定位和固定需要相当的技巧，精确定位时，用撬棍辅助就位，定好位置后，再用8～10条钢板条焊接于对接口两侧，固定对接口后再进行对接口的焊接。对接口要求留1～3mm的间隙，错边不大于6mm，每道接口，内外4个电焊工对称同时施焊，焊完一遍后用砂轮作清根处理，再焊第二遍；焊完两遍后才能松掉吊钩。5总结对于重型、大跨度、高空作业的吊装工作，需要根据工程的特点，明确关键的技术要求，制定相应的施工方案；结构构件吊装前应对结构在吊装状态的受力进行计算，以确保吊装作业是否安全可靠。如果计算不满足安全要求，应采取分段吊装或加固等技术措施；结构构件吊装就位时，要确保结构不变形，结构整体的固定可