高炉施工方案DOC.docx
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高炉施工方案DOC
十四冶建设集团云南安装工程有限公司
云南玉溪仙福钢铁集团有限公司
1080m3高炉安装方案
批准：
主管:
审核：
编制：
年月日
施工单位用表________
一、施工组织设计（方案）报审表A-2
工程名称：
仙福钢铁集团有限公司1080m3高炉工程 编号：
致：
仙福钢铁集团有限公司1080M3高炉技改工程指挥部
我方已根据施工合同的有关规定完成了1080M3高炉安装方案的编制，并经我单位上级技术负责人审查批准，请予审查。
附：
施工组织方案（说明、图表）_________份
安装方案（说明、图表）_______份
承包单位（章）十四冶安装公司 项目经理：
日期：
建设单位审查意见：
建设单位（章）：
业主代表：
日期：
施工单位用表________
二、施工单位方案自审表
工程名称：
仙福钢铁集团有限公司1080M3高炉技改工程
项目经理意见：
项目经理：
日期：
技术负责人意见：
技术负责人：
日期：
施工单位用表________
安装工程施工（工艺、技措、试车）方案审批意见书
工程名称
云南玉溪仙福钢铁（集团）有限公司
1080M3高炉技改工程
编制单位
十四冶建设集团云南安装工程有限公司仙福高炉项目部
方案名称
1080M3高炉安装方案
报批日期
审批意见（分公司）:
审核人：
年月日
施工单位用表________
安装工程施工（工艺、技措、试车）方案审批意见书
工程名称
云南玉溪仙福钢铁（集团）有限公司
1080M3高炉技改工程
编制单位
十四冶建设集团云南安装工程有限公司仙福高炉项目部
方案名称
1080M3高炉安装方案
报批日期
审批意见（公司）:
审核人：
年月日
第一章工程概述
云南玉溪仙福高炉工程位于云南省玉溪市新平县大开门收费站旁1KM处，交通便利、但气候较热、但场地窄小、工程量大、工期较短给施工造成极大困难。
本施工方案内容为1080m3高炉系统，主要分为高炉炉壳、炉体框架、设备、供配料系统、风口平台及出铁厂、粗煤气系统和渣铁沟系统。
工程量如下:
1、高炉炉壳根据钢板供货的实际情况，共分为7段19带，板厚分别为δ=32MM、δ=34MM、δ=36MM、δ=40MM四种规格，其中第13、14、15、16带板厚为32MM;11、12、17带板厚为34MM;1、8、9、10、18、19带板厚为36MM；2、3、4、5、6、7带板厚为40MM。
整个高炉1、2、16、17带为直段炉壳，其余15带为锥段炉壳。
炉身最大直径为第1、2带直段Φ=9250MM内，炉壳数量为67块，炉体高度为31.36M根据我项目部设备及人员力量，高炉炉壳及框架安装工期预订为120天。
高炉炉壳为自立式全焊接钢结构，总重200多吨。
高炉炉底板标高▽4.553m，出铁口中心标高▽8.200M，炉顶钢圈标高为▽31.360M，高炉炉壳共由19带钢板圈组成，第六带设有风口18个，第3带设有出铁口1个，第四带渣口1个。
高炉底部（标高4.553）设置炉底密封板，其下设有炉底水冷系统（炉底水冷系统是目前国际采用较先进的工艺措施之一）。
二、高炉整体框架由上、下两部分组成，总重530多吨。
下部框架由4根φ900×25的圆管支柱支撑，柱中心间距为12m。
梁、柱间为焊接接口，顶梁上表面标高为▽26.500m。
上部炉顶框架采用φ800×20的4根圆管支柱及H型钢结合形成炉顶刚架系统。
炉顶钢架上部设有16t电葫芦1台，用于高炉生产过程中的事故检修。
炉体顶部有4粗煤气根导出管和上升管，每根导出管设有1个波形补偿器，用于缓解炉体高温时伸缩的补偿装置，每根上升管有一管座与平台固定，上部重量由管座传给框架，上升管合流管后和下降管连接，顶部操作平台标高▽61.575m。
整个主体结构上有一套最核心的装置——无料钟炉顶设备。
总重100多吨。
该设备由国外先进技术改造为适合我国的冶炼设备。
其自密封、液压系统为国内首创。
1.高炉热风围管分八个点吊挂炉体下部框架大梁上。
围管与风口之间设计有进风弯管和风口装置。
风口为贯流式。
2.高炉的炉体冷却系统采用了净化软水冷却装置，在炉底板下设有循环冷却水管。
分别与供水和回水管相通。
炉体内壁设有12层水冷却壁、2层炉喉钢砖，作为炉体冷却装置。
3.高炉水系统以冷却壁冷却循环为主，其余均为各用水点的独立循环，所有水路均连接到厂区管网，由循环水泵站统一供水。
三、炉顶设备主要有:
炉顶钢圈，带波纹管传动齿轮箱，无料钟炉顶支柱，料灌，下阀箱，带上料闸和支柱的受料灌组件及布料溜槽总重100多吨。
其大致工艺流程为：
原料
受料灌料灌布料溜槽炉体
原料经上料胶带机进入受料灌临时储存，供料时上密封阀开启进入料灌后经下密封阀进入布料溜槽，经布料溜槽的旋转给高炉均匀布料。
液压系统包括炉前液压站，炉顶润滑站，炉前润滑系统主要供给液压泥炮、开铁口机、堵渣机、各工作环节的液压动力；炉顶液压站主要提供上密封阀，下密封阀，上下料流调节阀，均压阀、均匀放散阀、炉顶放散阀各个工作环节的液压动力；炉顶润滑系统主要是对炉顶设备集中定时提供润滑油，其主要工作有：
液压泵7台，液压配管约4000米左右。
给水系统主要有：
高炉本体冷却水系统，高炉本体高压水系统等。
系统设备分布如下图：
注：
图中虚线部分不属于我单位安装
旋风除尘
第二章本方案编制的依据
1、河北奇圆工程技术有限公司1080M3高炉工程高炉结构图。
2、高炉炉身框架平台结构图。
3、与工程相关的各种技术资料及图纸。
4、国家现行的有关规范、标准和规程。
5、工程承包合同。
6、建安工人安全操作规程。
7、十四冶建设集团云南安装工程有限公司《质量、环境及职业健康安全管理体系程序文件》Q/14Y.08.QES·CX/A01～32-2010
8、十四冶建设集团云南安装工程有限公司《质量、环境及职业健康安全体系管理手册》Q/14Y.08.QES.GLSC01-2010
9、十四冶建设集团云南安装工程有限公司《质量、环境及职业健康安全作业指导书》Q/14Y.08.QES-ZY/A0～A13-2010
10、十四冶建设集团云南安装工程有限公司《压力管道安装工程程序文件》2011年11月16日
11、十四冶建设集团云南安装工程有限公司《压力管道安装工程通用工艺、典型工艺作业指导书》2011年4月20日
第三章本方案执行的规范和标准
1、
由业主提供的本工程设计安装图纸及安装说明书
2、
十四冶建设集团云南安装工程有限公司与玉溪仙福钢铁集团有限公司签订的《建筑施工合同》
3、
《炼铁机械设备工程安装验收规范》GB50372-2006
4、
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001
5、
《风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275-2010
6、
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-2011
7、
《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-2010
8、
《工业金属管道工程质量检验评定标准》GB50184-93
9、
压力管道安装许可规则TSGD3001-2006
10、
压力管道安装技术监察规程—工艺管道TSGD0001-2009
11、
压力管道安装质量保证手册Q/14Y.ZGSC.08压管--2012
12、
《气体保护焊用钢丝》GB/T14958-1994
13、
《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T8110-1995
14、
《低合金钢焊条》GB/T5118-1995
15
《碳钢焊条》GB/T5117-1995
16
《焊接材料质量管理规程》JB/T3223-1996
17、
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
18、
《起重机械用钢丝绳检验和报废标准》GB5927-86
19、
《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
20、
《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005
21、
《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91
22、
《建筑机械使用安全技术规范》JGJ33-2001
23、
《建筑施工现场环境与卫生标准》JGJ146-2004
24、
《建设工程文件归档整理规范》JG/T50328-2001
第四章施工准备工作及工作检查项目
1、开工准备工作
开工前我单位工程技术人员、对高炉钢结构已到图纸作了深入细致的熟悉，对整个施工现场已作了具体的规划，劳动力方面我司根据施工进度要求也作了详细安排，并对全体职工进行了安全、质量教育,并组织施工班组对具备施工条件的制作安装项目进行技术交底。
建立相应的组织机构（见组织机构图）；物资供应部门根据施工组织计划准备好施工机具，依据工程的进展，按工程的需要，各相关专业人员均提前5天进驻现场。
根据高炉系统的安装工业、以及现场土建的施工情况，开工以高炉壳体及框架为主线。
其间交叉进行附属结构的制作安装。
在工程开始时投入10人作开工前准备（样台的铺设及材料倒运等），高峰期计划投入40人左右，使安装及样台制作组合同步进行。
以确保工程的顺利进行。
2、检查项目:
根据工程的各系统、专业对工程进行分部分项划分，依据此划分对各分部分项工程进行相应的工序检查、验收。
当土建基础浇筑完成，也具备施工条件时需要作好各项检查工作，办理好各项交接手续。
条件基础施工完成到达保养期后组织测量员施工班组对基础的位置,对基础强度、外形尺寸、中心线、标高线、地脚螺栓及埋设件设置情况作认真细致的检查，检查要求如下:
序号
项目
允许偏差
1
基础坐标位置（纵、横轴线）
±20
2
基础上平面外形尺寸
±20
3
基础上平面水平度
1/1000
检查完毕后作好检查记录办理中间交接手续，验收合格后再进行安装，在安装的各工序中也要进行相应交接验收，当构建制作好后，应依据图纸要求作相应检查，到达要求后方可进行安装。
第五章高炉炉体安装
一．炉壳加工、预组装工程
1.炉壳加工及预组装，除符合设计文件的规定外，要遵照《钢结构工程施工验收规范》GB50205-95、《炼铁机械设备工程安装验收规范》GB50372-2006在炉壳加工时应遵照先下后上，逐带制作，逐带预组装的原则。
高炉炉壳的焊缝应保证焊透，并按《钢结构工程施工质量验收规范》GB5025-2001焊缝质量等级二级要求作超声波探伤检测。
炉壳制作工业流程如下：
钢板排料
展开设计
下料样板制作
滚圆样板制作
坡口样板制作
钢材材质证明
规格尺寸检查
二次号切割
滚头余量
预装平台检查、除锈、除锈卡具制作
预组装及检查
钢板校平
复查尺寸线
钢字编号
锥段环缝大
坡口精密切
切割
号料
立缝、环缝
小口坡口
精度切割
检查校正
滚压冷成型
倒运
涂漆
标记
放置
2、材料准备：
钢材:
根据河北奇园工程技术有限公司设计说明，高炉炉体所用钢材为Q235B
焊接材料:
严格遵照施工设计图纸总说明，采用E4315型或E4316型。
焊条必须在确认其产品合格证及相关证明书后方能使用。
炉壳展开图设计：
炉壳展开布置见附图。
下料样板制作：
A：
样板制作前要详细审查展开设计各半块的计算数据，每道焊缝收缩量按2MM考虑。
B：
样板用料（铁皮δ=0.5-0.7MM）必须事先压平，以便减少误差。
使用测量工具要准确。
确定量具后由始至终使用。
C：
所用样板的具体允许偏差要求。
弧长±0.5MM，矢高±0.3MM,对角线±1.0MM，并且放好检查线和中心线，以备检查。
3、号料
A、号料前要检查钢板质量，厚度，材质及平直度是否达标，合格后方能号料。
B、号料前必须把样板放好压平，使用的量具要统一，使用的工具要好使，以便减少误差。
C、号料时必须考虑所加工炉壳带数。
属直段式或锥段式炉壳，并且相应留出200MM或250MM引压板直段余量。
立缝要各留30MM切割余量。
D、号完的料要进行复查，对于具体尺寸，允许下料偏差尺寸宽限到±0.5MM：
圆弧不好，要给予找圆。
样创眼要打得准确，均匀整齐。
在每块炉壳板上要打好订货号，带数，零件号以及坡口形式。
字头要在端部距边缘200MM左右。
E、号坡口线时，要注意对称型及特殊坡口角度形式，在号滚头余量时，要过两道线，同时必须二人以上确认，以免把检查线切掉。
4、切割
A、炉壳板切割，平板全采用半自动切割机进行切割。
切割前应将钢板切割区内的油污，铁锈等清除干净。
B、切割机与切割边缘距离定为300MM，切割道卡板要作到准确圆滑，不平处及毛刺要打平。
C、切割前要反复检查切割具切割氧孔中心是否对准切割线，合格后方能进行切割。
D、锥段炉壳展开成扇形后，其大坡口一次切成，小坡口及立缝坡口必须在滚圆后切割。
E、切割时要边切割边检查切割质量。
切割断面与钢材表面的不垂直≤1MM，坡口尺寸应符合设计规定，加工边缘与卡样板之间的间隙≤1MM，坡口角度允许偏差不大于±2.5度，锥边为2MM。
其允许偏差±0.5MM。
超过以上偏差时要立即停止切割，调整准确后方能继续切割。
F、钢板切割后，边缘必须平整，切割面不平度允许值≤0.5MM，切割后的尺寸极限偏差为±1MM。
两对角线之差≤3MM.
G、钢板切割后切割面上下不得有裂纹，要清除熔渣好飞溅。
对切割面质量不符合要求的要打磨光。
H、钢板切割中，发现有夹层时，应立即停止切割，经有关人员确认后，再进行施工。
5、钢板拼接
A、炉壳钢板拼接
如钢板长度和宽度有部分未按设计要求供给，因而可能要进行拼接，焊接接头形式要符合设计及规范要求（详见施工图），适用厚度δ=20-40MM。
B、拼接直段钢板的瓣块，两边各留30X50MM的余量。
C、拼接时可参考炉壳板拼接工业，采用自动焊，探伤按规范要求。
6、滚压
A、炉壳锥段滚压时（滚大小头），为防止钢板串动，必须加立棍。
B、滚圆时，压下量要适当。
锥段部分应用翅子的卡板检查其上、下口，检查应以滚圆后半块竖直放置测量的数据为准，弧线与样板之间的间隙≤2MM；实际弯曲中心线与中心划线偏差±1MM。
C、滚完后的炉壳，应符合设计规定的曲率半径，一旦曲率半径超差减小可用火焰顶压矫正。
D、炉壳滚圆后，切掉两端直段，开好立缝坡口及小坡口（锥段），在吊运过程中，必须采取防变措施，不得叠放摞起吊运，以免炉壳受压变形。
7、炉壳预组装：
A、炉壳预组装前按炉壳卡具布置图及卡具详图布置好装配卡具。
B、预组装平台必须平整，上表面高低差≤4MM并且每组装一带进行一次检测其水平度，上口水平度合格后放可继续进行组装。
炉壳预组装应从下往上按顺序进行。
预组装方法：
A、在平台上刻出炉体中心线，标记要明显可见。
B、以炉体中心线为圆心画出第一带炉壳下口内外圆周，并按圆周点上挡铁。
C、以中心线为基准，先安装标有中心线的一块炉壳，并调正对中然后按半块编号均布炉壳。
垫好间隙垫，经找圆后焊上角钢固定器。
D、第一带经检查直径偏差，水平偏度和中心位移一切无误后即装第二带。
并以此类推进行组装下一带。
E、每带组装时要严格测量上口水平度和椭圆度，要求测8个点，水平差≤4MM，椭圆度即钢板圈的最大直径与最小直径之差为2/1000D（D为外壳设计直径），炉壳钢板圈中心对预组装平台上检查中心允许偏差≤1/10δ（δ—炉壳板厚），但不得大于3MM，坡口端间隙允许δ≤30MM时为±12MM,
δ>3MM时为≤1/1000H（H—预装炉壳高度），但不得大于10MM
F、逐渐检查合格后打上标记，焊好定位器焊好脚手架吊耳，然后把最上面一带整体取下来，吊到另为钢平台上作下一组装的底圈，并使底圈上中心标记对准平台上基准中心线，使底圈的下口对准事先划好的底圈下口内外圆周，经检查一切无误时即组装下一带。
以后逐段安装相同，但必须对准基准线。
预装合格的炉壳，必须标出半块的标号和中心线，壳体还应标出十字中心线，在拆开的接头处，应用油漆和钢印作出明显标记。
拆除后的炉壳要求用枕木垫好，竖向存放，严禁平放以免变形。
二、高炉炉壳的组装及安装
高炉壳体的制作我方考虑在昆钢的加工厂进行，高炉壳体的制作在昆明十四冶安装公司二分公司加工车间制作、高炉炉壳由19带板块组成。
每带壳体的下料、卷制都严格控制。
在加工厂里条件较好，利用厂内龙门吊及半自动切割器、可以保证加工质量。
运输时采用专用托架。
保证炉壳的卷制弧度不变形，为保证焊接质量及速度，炉壳焊缝采用半自动CO2气体保护焊焊接。
高炉区炉体的组装样台搭设在高炉前面，样台外形为18×15M（用300×300×10×15的H型钢及10MM钢板制作）搬运装的工作由一台25T汽车吊配合完成。
高炉炉壳的预组装利用样台进行。
组装位置样台上表面水平度偏差不大于3MM，每单元组装之前用水平仪检查一次。
〈一〉炉壳的组装方法:
1、在样台上用地规划出炉壳的内外圆周线，沿内圆和外圆周线焊上挡铁（内外交叉相隔1M布置），炉壳的立缝按CO2气体保护焊的工业要求，下口和上口分别采用1-3MM的间隙垫控制焊缝间隙。
炉壳之间用固定器固定，错口偏差用找口工具找圆，并不得大于2MM。
炉壳的上下口弧度用不小于1.5M长的弧度样板检查，样板与炉壳间隙不大于2MM，炉壳组装的椭圆度偏差控制在5MM以内。
组装的炉壳环带，焊接前在上下口处用δ=20的钢板按圆周四等分加固，待安装固定后拆掉。
2、高炉炉壳安装主要控制上口水平度及高炉中心，上口水平偏差不应大于4MM，外壳钢板圈对炉底板中心线的偏移不超过2/1000（H-h）（注H-外壳钢板标高，h-炉底板标高），但不大于30MM，炉壳环缝采用4MM厚的间隙垫控制焊缝间隙。
找圆方法参照炉壳组合。
炉体制作最后一带留有20MM加固余量，待炉壳安装焊接接成型后，用水准仪给出标高。
将加工余量切除，安装炉口，并使炉口水平偏差不超出±4MM。
3、高炉炉壳吊装为减少高空作业加快工作进度可2～3带组装成一个单元整体吊装，根据实际情况分为8个吊装单元。
在吊装过程中，为避免安全事故的发生，钢丝绳、吊耳及吊车的选用都必须通过严格计算。
（1）钢丝绳的选用
钢丝绳的选择与承载计算是一个关键的步骤，如下表中所示，所有吊装单元中，第四吊装单元（8、9、10带组合）最重为33.6T，考虑吊钩及钢绳重1T，故吊装重量为34.6T，该吊装单元半径为4.25m，在圆周均布四个吊耳，每隔900设一个，吊挂点水平距离为6m，吊装钢绳仰角为550，选用8倍的安全系数，依据以上数据并应用以下公式：
①Q绳=G*K1*K2/4sinθ
（注：
Q绳—钢丝绳承载重量G—起吊物重量
K1—动力系数取值1.1K2—吊点不均匀系数，取值1.1
θ钢绳吊装仰角）
②P破=Q绳*K/Ф
（注：
P破—钢绳的最小破断拉力情况下能承受的重量
K—安全系数，取值8Ф—应力折减系数，取值0.82）
计算得出，该吊装单元能产生1247KN的破断拉力，则应当选用型号为6×37—FC—1770，直径为52mm的钢绳四根，此钢绳的最小破断拉力为1410KN。
吊装单元重量表：
序号
组合情况
总重（吨）
1
1、2带组合
23.56
2
3、4带组合
28.7
3
5、6、7带组合
30.5
4
8、9、10带组合
33.6
5
11、12带组合
16.72
6
13、14带组合
21.9
7
15、16、17带组合
22.2
8
18、19带组合
20.93
（2）吊耳的强度计算
吊耳在吊装过程中所承受的力与钢绳一致，安全系数取6，在整个圆周上均布四个吊耳，每个吊耳所受力为634KN，板厚选用δ=30mm,焊缝高度为25mm，吊耳两端头焊接两块钢板（厚20mm，长×宽=100×50）的封边加大吊耳的强度。
焊条采用E506型，计算剪力为160N/mm2，动载系数取1.5，则焊缝长度（吊耳的宽度）
L≥KF/（f*A）
即：
L≥6.34×105×1.5/（160×30）=198mm
所以选用长度为200mm，材质为Q235B的吊耳四个。
（3）吊车选用
在施工过程中成本是最核心的一个问题，吊装机械使用费在施工成本中所占的比重较大，所以要达到成本的预期目标，控制施工机械使用费用是一个关键而有效的措施。
在改本次吊装过程中，下两个吊装单元选用QY130汽车全液压汽车吊。
具体验算如下：
吊装过程中为防止扛杆，回转半径大于11.6m，选用12m，构件安装高度为4.533m，但吊装过程由于周围有混凝土基础障碍，必须先起升到9.4m以上才能吊装到位，吊装钢绳仰角为55°，吊装单元半径为4.625m，则吊装钢绳高度为6.6m，吊钩预留1.5m，吊装单元高为2.76m，所以要起升的高度为9.4+6.6+2.76+9.4=20.3m
吊车实际吊装高度及臂长计算如下：
回转半径LK=12m，总吊装重量为23.56T，起升高度为20.3m，臂长为23.6m
查130T液压汽车吊性能表当回转半径为12m，臂长为26.13m是起重重量为31T（大于23.56T），满足条件参数。
吊装图如下：
第二吊装单元与第一吊装的吊装条件相同，所以吊车选用也相同。
4、为了方便施工，在安装前将高炉炉体四面中心线以及出铁厂房的行列线、标高点引到基础外的固定建筑物上，作为施工阶段的永久性控制点。
〈二〉高炉炉壳组装焊接：
1、高炉炉壳横焊缝对接采用“K”型坡口。
由于炉壳板厚不同壳体又有斜度，所以坡口形式有些差异，坡口形式与尺寸应符合设计要求的形式及尺寸。
坡口角度都开在上面一块板，当两块板厚度不等时，厚板要削薄过度，且内壁尽量平齐。
2、焊前对间隙大的可焊上马架加以固定，定位焊在炉体外侧，为了减小定位焊时变形，定位焊口两端要放入间隙垫，定位焊后去掉间隙垫。
为保证CO2气保焊不受风力、雨雪等环境的影响，应先在外侧进手工封底焊，并在壳体外加帆布等保护措施。
3、为控制焊接变形，采用对称分段退焊法，8名焊工同时施焊，分段退焊法示意图顺序如下图：
〈三〉焊机性能
焊机性能见表1
表1:
焊机性能表
项目
性能指标
焊接厚度
30-60mm
送丝马达功率
110W
送丝速度
120-250m/h
送丝控制
电弧电压
送丝直径
Ф1.2mm
送丝容量
单丝
〈四〉焊前准备
1、根据焊缝的长度确定每个焊工的焊缝的长度，并调整好CO2气体的压力，调试好焊机机头的运行速度及电流、电压。
整个焊接应根据焊接工艺评定进行
2、清理干净坡口内和坡口外上、下（左右）50mm内铁锈、油污、泥土等杂物。
3、焊缝的质量检验
①采用正确的焊接规范完成的CO2气体保护焊焊接口焊缝具有较高的质量，在焊接第二层时几乎没有缺陷。
但是，如焊接过程出现异常情况，也可能产生一些缺陷。
按其位置，可分为外部缺陷与内部缺陷两种。
为了保证产品质量，必须做好焊接检验工作。
这包括外观检查、机械性能检查等。
在每道焊缝检查有影响质量的位置，应进行清根处理后再施焊
②焊缝表面应平整光洁，没有咬边现象，与基本金属过渡圆滑，加固高均在2mm以内。
③焊缝内部缺陷。
用超声波检验。
按规范要
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