论文部分内容阅读
中图分类号：TU74文献标识码： A
1、前言
冷轧取向硅钢片素有冶金工业“工艺品”之称，是钢铁产品中极难控制的工艺产品，代表着当今冶金工业生产技术的最高水平。世界上只有日美俄韩中等国约7家公司拥有生产冷轧取向硅钢的技术，而与其相配套的环形炉工艺技术，在此之前仅为日本所掌握。其中日本新日铁是目前世界上取向硅钢技术最先进的企业,其取向硅钢的产量,产品牌号居领先地位。
我国于2004年开工建设了两座由我国自主设计、制造、施工的世界上最大的硅钢环形加热炉，笔者作为项目经理有幸参与了施工的全过程。仅用了11个月，优质高速地建成了具有完全自主知识产权的中国第一座同时是世界最大的硅钢环形加热炉，并一次试生产成功，工程各项指标均高于设计水平。工程良好的效果，并非凭空所得，而是施工者智慧的体现和技术创新的结果。工程中所采取的施工技术，特别是创新技术为“中国建造”画上了圆满句号。笔者有意与同行进行技术交流，特撰写本文。
2、工程概况及特点
2.1设备基础
环形炉基础为圆形，基础直径为68.1米，中间半径25.725m环为一圆形齿状钢筋支墩，它将基础为分成了内、中、外三环。基础深为5.9m，局部深7.4m，基础标高多且复杂（近百种）。由于基础为圆形，并为清水砼，钢筋绑扎、模板施工加固的难度非常大，质量、误差要求非常高。一次埋设螺栓3036根，按圆周方向分布在不同的部位、标高，设计夹角精确到秒，其安装精度要求极高，误差要求控制在3mm内。
2.2设备安装
环形炉主要设备是圆形布置的，其标高不一致，设备安装定位找正时，为极坐标形式（θ、R即角度、半径）。并且均匀布置的小型设备数量多，找正精度高。环形炉设备按圆形布置，相互之间的连锁关系复杂，安装难度大。
2.3设备调试
本工程试车、调试的重点在于旋转的台车系统及保护气体对接装置（阴阳接头对接），以及各系统联动调试：
①4个驱动液压缸必须同步，行程、速度必须一致；
②台车旋转定位必须准确；
③气体对接装置必须准确对接；
④所有系统的联动配合调试。
2.4目前国内技术状况
由于该工程为国内自主设计，同时是世界上最大的环形炉，很多方面都是第一次，国内没有相关的设计、工艺、标准等资料可供查阅、借鉴，设计上不可避免的存在许多不足必须在施工过程中摸索、改进。施工过程中许多工序、工艺目前国内无相应的程序、质量验收及检验标准。
3、工程实施与创新
3.1. 工程施工前期和施工过程中的技术策划和改进
开工前，对图纸进行了反复研究，对方案进行了反复讨论，并制作了基础砼成型后的模型以及土方开挖后的模型。如下图1：
3.2基础施工
由于测量精度要求非常高，并且标高、角度变化复杂。测量采用全站仪定位放线。施工前要做多项实验测设，调整全站仪的各项参数，达到全站仪与钢尺精确量距的误差控制在1mm以内。局部定位点通过计算机模拟放样等来确定各测量参数。
由于基础为圆形，采用了厚度为δ=8mm、δ=11mm两种型号的双面覆膜竹模板来保证基层清水砼的成型质量。
做好大体积砼的施工，除在砼配合比、搅拌等方面采取措施外，需做好温度监测，及时了解砼的温度场分布情况，及时调整保温养护措施。
螺栓的安装施工，是基础质量控制的重点，笔者针对项目组织技术人员研制出一种快速、可重复利用的弧形板和专用卡具配合测量仪器来定位、安装地脚螺栓（该装置获两项专利）。
先施工好螺栓独立固定架，在固定架顶部需安装螺栓的部位增加一道弧形钢板，采用全站仪将螺栓定位线测设在弧形钢板上，刻线，用氧割将螺栓孔割出。安装螺栓时利用螺栓的螺帽挂在弧形钢板上， 螺栓找正时采用特制的螺栓定位卡工具，用定位卡将螺栓螺帽卡住，使定位卡上的中心刻度与弧形板上的刻度重合，这样螺栓就找正了。基础砼达到50%设计强度时，再用气割割除外露的固定架重复利用。
3.3主要设备安装
3.3.1环形均布的小型设备群快速精确安装
设计可重复利用的弧形样板装置，在装置上刻出相应的设备安装控制点，在找正弧形样板后，即可利用样板上的控制点，同时快速找正多台小型设备。
以120卷/炉的环形炉为例，共有内、外支撑辊小型设备各120个，分别均匀布置在基础中环和外环两个不同直径的圆上，找正定位时为极坐标形式（即角度、半径）定位。支撑辊定位沿圆周方向偏差±1.0mm，径向偏差±3mm。支撑辊上母线标高偏差±0.5mm，水平度偏差0.2mm/m。
支撑辊、定心辊如图6：
随着全站仪测量仪器在机械设备安装工程中的运用推广，在安装中采用“全站仪四点定位单体设备”的方法找正设备。同时施工过程中进行了改进。如图7：
门型支架（2套）
槽钢样板
操作步骤如下：
1、制作图中两套门型支架和槽钢样板，其相应尺寸应根据支撑辊设备的外形尺寸和安装布置尺寸而定，而材料规格可因尺寸的变化而变化。
2、将两套门型支架通过底部的钢板（件号1）安装固定在一号、五号支撑辊的地脚螺栓上，再将槽钢样板放在两支架上。通过两个方向相互垂直的条形孔利用螺栓固定槽钢样板，并要求将槽钢样板找平。
3、利用全站仪在设备基础上找到并标志出一、二号支撑辊以及四、五号支撑辊的半径圆孤线的中点。将这两点在槽钢样板上标志出来,即A、B两点，必要时可焊接辅助钢板（δ=6）以便标点。再利用全站仪，在槽钢样板上通过辅助钢板标志出槽钢下面支撑辊找正所需的测量点，即1~9点。其中1、4、7点为二、三、四号支撑辊的角度刻点，2、3点、5、6点、7、8点分别为二、三、四号支撑辊的半径刻点。
如图10：
4、分别利用1、2、3点；4、5、6点；7、8、9点同时找正二、三、四号支撑辊，同时利用水准仪调整支撑辊的标高。
5、当二、三、四号支撑辊找正完毕后，将该样板及支架拆除，再利用四、八号支撑辊的地脚螺栓和备用双帽固定两支架和槽钢样板。因为圆形布置的支撑辊规格大小相同，且为均匀分布，故此时只需利用全站仪在基础上测量出四、五号支撑辊以及七、八号支撑辊半径圆孤线的两个中点即可利用槽钢样板上测量点A、B点找正槽钢样板，再利用1、2、3点；4、5、6点；7、8、9点同时找正五、六、七号三个支撑辊，同时利用水准仪调整支撑辊的标高。
6、依此向后推移即可找正全部的支撑辊系统设备。
该方法对比“全站仪四点定位单体设备”的方法减少了测量点数，同时也减少了测量次数。既减少了测量误差，提高了设备找正精度，又提高了工效。
3.4旋转系统调试
合理制定设备安装、调试的工艺秩序及方法。在设备安装的同时做好相关调试准备，并适时进行部分设备动态调整，对设备安装一次成活提供有利保证。调试时驱动液压缸同步调整、台车旋转定位调整、阴阳接头对接调整相互交叉同时进行。既能解决设备之间的复杂连锁关系，又能提高效率、节省工期。
3.4.1驱动液压缸同步调试
台车驱动液压系统设计为几台泵同时工作，液压装置为“并联”形式，每套液压装置都有一个液压主缸和一个液压辅缸。其中液压主缸的工作是旋转台车系统；液压辅缸的工作是辅助主缸，改变主缸的运动轨迹。这一调试过程必须手动操作完成。
1）在每个液压缸位置分别安排专人值守，观察液压缸动作到位情况，并根据统一指挥调整主、辅缸极限位置等。先在液压缸不推动台车系统的情况下，运行辅缸调整其行程与限位，保证液压主缸推头小车的轨道运行轨迹符合设计要求。再将辅缸后退到极限位后，运行主缸，调整主缸的行程与限位（此时仍未推动台车）。
2）经过几个周期的运行，并调整管路上节流阀，保证液压缸动作基本上达到同步运行。（液压缸同步在后面调试中还要随时根据实际运行情况微调。）
驱动液压缸同步调试基本合格后具备下一步调试条件。
3.4.2台车旋转定位和阴阳接头对接
以120个钢卷/炉的环形炉为例。炉床运转的周期为：以6°为一个节距旋转，每转过一个6°到停止位，炉门可相应动作，每转过36°活动小车随炉床运转一个周期。炉床停止位在调试前是不确定的，调试过程就是对其进行精确定位。因为要保证炉门下降时炉门正好落位在相临两个钢卷内罩的中间；并且为以后烘炉时检测炉体的膨胀量提供原始数据；而炉膛中间段炉门是设置在炉膛加热段与冷却段的分割处，故炉床停止位要以炉膛中间段炉门中心基准点为参考点。定位必须准确可靠，这样才能保证炉床在36°停止位置时阴阳接头能准确自由对接。炉床停止确认过程为：旋转中的炉床的极限撞尺碰到减速极限后减速运行，碰到停止极限时立即停止旋转。
炉床旋转过程中，每转过6°，放下炉门，检查炉门关闭位置是否满足要求。要求关门时门中心与上部台车砖缝中心偏差±20mm，实际上只要保证了炉床停止位的精确度，炉门中心偏差就自然达到要求了。
经过整个炉床旋转联动调试完成，炉床运转可以精确地符合生产工艺流程要求，下一步就进入烘炉及热负荷试车调试阶段。需要注意的是烘炉、热负荷试车结束后，定心辊应根据实际膨胀情况做出调整，并将紧固螺栓焊接固定。
4、结束语
施工严格按照方案实施，工程进行的比较顺利，取得了很好的效果，工期提前1个月（第二座环形炉提前2个月），工程一次试生产成功，為甲方多创造了近亿元的利润。工程各项指标均超过设计指标，其质量优良，先后获得省优质工程、部级新技术示范项目等奖项，并取得多项技术创新成果。该工程一次调试、试生产成功，在短短一个月内达到设计的生产能力，并接着在短期内超过了最高设计生产能力，目前已实现了连续安全生产三年多无停炉检修的佳绩，此表现无疑是对技术创新的高度肯定。
工程顺利竣工，进一步提升了我国在特种钢材生产领域的高度，为今后此类工程的设计和施工提供了宝贵的经验，为大型环形炉基础施工、结构设备制作、安装、调试提供了可借鉴的领先技术，也积累了许多成功的经验。
1、前言
冷轧取向硅钢片素有冶金工业“工艺品”之称，是钢铁产品中极难控制的工艺产品，代表着当今冶金工业生产技术的最高水平。世界上只有日美俄韩中等国约7家公司拥有生产冷轧取向硅钢的技术，而与其相配套的环形炉工艺技术，在此之前仅为日本所掌握。其中日本新日铁是目前世界上取向硅钢技术最先进的企业,其取向硅钢的产量,产品牌号居领先地位。
我国于2004年开工建设了两座由我国自主设计、制造、施工的世界上最大的硅钢环形加热炉，笔者作为项目经理有幸参与了施工的全过程。仅用了11个月，优质高速地建成了具有完全自主知识产权的中国第一座同时是世界最大的硅钢环形加热炉，并一次试生产成功，工程各项指标均高于设计水平。工程良好的效果，并非凭空所得，而是施工者智慧的体现和技术创新的结果。工程中所采取的施工技术，特别是创新技术为“中国建造”画上了圆满句号。笔者有意与同行进行技术交流，特撰写本文。
2、工程概况及特点
2.1设备基础
环形炉基础为圆形，基础直径为68.1米，中间半径25.725m环为一圆形齿状钢筋支墩，它将基础为分成了内、中、外三环。基础深为5.9m，局部深7.4m，基础标高多且复杂（近百种）。由于基础为圆形，并为清水砼，钢筋绑扎、模板施工加固的难度非常大，质量、误差要求非常高。一次埋设螺栓3036根，按圆周方向分布在不同的部位、标高，设计夹角精确到秒，其安装精度要求极高，误差要求控制在3mm内。
2.2设备安装
环形炉主要设备是圆形布置的，其标高不一致，设备安装定位找正时，为极坐标形式（θ、R即角度、半径）。并且均匀布置的小型设备数量多，找正精度高。环形炉设备按圆形布置，相互之间的连锁关系复杂，安装难度大。
2.3设备调试
本工程试车、调试的重点在于旋转的台车系统及保护气体对接装置（阴阳接头对接），以及各系统联动调试：
①4个驱动液压缸必须同步，行程、速度必须一致；
②台车旋转定位必须准确；
③气体对接装置必须准确对接；
④所有系统的联动配合调试。
2.4目前国内技术状况
由于该工程为国内自主设计，同时是世界上最大的环形炉，很多方面都是第一次，国内没有相关的设计、工艺、标准等资料可供查阅、借鉴，设计上不可避免的存在许多不足必须在施工过程中摸索、改进。施工过程中许多工序、工艺目前国内无相应的程序、质量验收及检验标准。
3、工程实施与创新
3.1. 工程施工前期和施工过程中的技术策划和改进
开工前，对图纸进行了反复研究，对方案进行了反复讨论，并制作了基础砼成型后的模型以及土方开挖后的模型。如下图1：
3.2基础施工
由于测量精度要求非常高，并且标高、角度变化复杂。测量采用全站仪定位放线。施工前要做多项实验测设，调整全站仪的各项参数，达到全站仪与钢尺精确量距的误差控制在1mm以内。局部定位点通过计算机模拟放样等来确定各测量参数。
由于基础为圆形，采用了厚度为δ=8mm、δ=11mm两种型号的双面覆膜竹模板来保证基层清水砼的成型质量。
做好大体积砼的施工，除在砼配合比、搅拌等方面采取措施外，需做好温度监测，及时了解砼的温度场分布情况，及时调整保温养护措施。
螺栓的安装施工，是基础质量控制的重点，笔者针对项目组织技术人员研制出一种快速、可重复利用的弧形板和专用卡具配合测量仪器来定位、安装地脚螺栓（该装置获两项专利）。
先施工好螺栓独立固定架，在固定架顶部需安装螺栓的部位增加一道弧形钢板，采用全站仪将螺栓定位线测设在弧形钢板上，刻线，用氧割将螺栓孔割出。安装螺栓时利用螺栓的螺帽挂在弧形钢板上， 螺栓找正时采用特制的螺栓定位卡工具，用定位卡将螺栓螺帽卡住，使定位卡上的中心刻度与弧形板上的刻度重合，这样螺栓就找正了。基础砼达到50%设计强度时，再用气割割除外露的固定架重复利用。
3.3主要设备安装
3.3.1环形均布的小型设备群快速精确安装
设计可重复利用的弧形样板装置，在装置上刻出相应的设备安装控制点，在找正弧形样板后，即可利用样板上的控制点，同时快速找正多台小型设备。
以120卷/炉的环形炉为例，共有内、外支撑辊小型设备各120个，分别均匀布置在基础中环和外环两个不同直径的圆上，找正定位时为极坐标形式（即角度、半径）定位。支撑辊定位沿圆周方向偏差±1.0mm，径向偏差±3mm。支撑辊上母线标高偏差±0.5mm，水平度偏差0.2mm/m。
支撑辊、定心辊如图6：
随着全站仪测量仪器在机械设备安装工程中的运用推广，在安装中采用“全站仪四点定位单体设备”的方法找正设备。同时施工过程中进行了改进。如图7：
门型支架（2套）
槽钢样板
操作步骤如下：
1、制作图中两套门型支架和槽钢样板，其相应尺寸应根据支撑辊设备的外形尺寸和安装布置尺寸而定，而材料规格可因尺寸的变化而变化。
2、将两套门型支架通过底部的钢板（件号1）安装固定在一号、五号支撑辊的地脚螺栓上，再将槽钢样板放在两支架上。通过两个方向相互垂直的条形孔利用螺栓固定槽钢样板，并要求将槽钢样板找平。
3、利用全站仪在设备基础上找到并标志出一、二号支撑辊以及四、五号支撑辊的半径圆孤线的中点。将这两点在槽钢样板上标志出来,即A、B两点，必要时可焊接辅助钢板（δ=6）以便标点。再利用全站仪，在槽钢样板上通过辅助钢板标志出槽钢下面支撑辊找正所需的测量点，即1~9点。其中1、4、7点为二、三、四号支撑辊的角度刻点，2、3点、5、6点、7、8点分别为二、三、四号支撑辊的半径刻点。
如图10：
4、分别利用1、2、3点；4、5、6点；7、8、9点同时找正二、三、四号支撑辊，同时利用水准仪调整支撑辊的标高。
5、当二、三、四号支撑辊找正完毕后，将该样板及支架拆除，再利用四、八号支撑辊的地脚螺栓和备用双帽固定两支架和槽钢样板。因为圆形布置的支撑辊规格大小相同，且为均匀分布，故此时只需利用全站仪在基础上测量出四、五号支撑辊以及七、八号支撑辊半径圆孤线的两个中点即可利用槽钢样板上测量点A、B点找正槽钢样板，再利用1、2、3点；4、5、6点；7、8、9点同时找正五、六、七号三个支撑辊，同时利用水准仪调整支撑辊的标高。
6、依此向后推移即可找正全部的支撑辊系统设备。
该方法对比“全站仪四点定位单体设备”的方法减少了测量点数，同时也减少了测量次数。既减少了测量误差，提高了设备找正精度，又提高了工效。
3.4旋转系统调试
合理制定设备安装、调试的工艺秩序及方法。在设备安装的同时做好相关调试准备，并适时进行部分设备动态调整，对设备安装一次成活提供有利保证。调试时驱动液压缸同步调整、台车旋转定位调整、阴阳接头对接调整相互交叉同时进行。既能解决设备之间的复杂连锁关系，又能提高效率、节省工期。
3.4.1驱动液压缸同步调试
台车驱动液压系统设计为几台泵同时工作，液压装置为“并联”形式，每套液压装置都有一个液压主缸和一个液压辅缸。其中液压主缸的工作是旋转台车系统；液压辅缸的工作是辅助主缸，改变主缸的运动轨迹。这一调试过程必须手动操作完成。
1）在每个液压缸位置分别安排专人值守，观察液压缸动作到位情况，并根据统一指挥调整主、辅缸极限位置等。先在液压缸不推动台车系统的情况下，运行辅缸调整其行程与限位，保证液压主缸推头小车的轨道运行轨迹符合设计要求。再将辅缸后退到极限位后，运行主缸，调整主缸的行程与限位（此时仍未推动台车）。
2）经过几个周期的运行，并调整管路上节流阀，保证液压缸动作基本上达到同步运行。（液压缸同步在后面调试中还要随时根据实际运行情况微调。）
驱动液压缸同步调试基本合格后具备下一步调试条件。
3.4.2台车旋转定位和阴阳接头对接
以120个钢卷/炉的环形炉为例。炉床运转的周期为：以6°为一个节距旋转，每转过一个6°到停止位，炉门可相应动作，每转过36°活动小车随炉床运转一个周期。炉床停止位在调试前是不确定的，调试过程就是对其进行精确定位。因为要保证炉门下降时炉门正好落位在相临两个钢卷内罩的中间；并且为以后烘炉时检测炉体的膨胀量提供原始数据；而炉膛中间段炉门是设置在炉膛加热段与冷却段的分割处，故炉床停止位要以炉膛中间段炉门中心基准点为参考点。定位必须准确可靠，这样才能保证炉床在36°停止位置时阴阳接头能准确自由对接。炉床停止确认过程为：旋转中的炉床的极限撞尺碰到减速极限后减速运行，碰到停止极限时立即停止旋转。
炉床旋转过程中，每转过6°，放下炉门，检查炉门关闭位置是否满足要求。要求关门时门中心与上部台车砖缝中心偏差±20mm，实际上只要保证了炉床停止位的精确度，炉门中心偏差就自然达到要求了。
经过整个炉床旋转联动调试完成，炉床运转可以精确地符合生产工艺流程要求，下一步就进入烘炉及热负荷试车调试阶段。需要注意的是烘炉、热负荷试车结束后，定心辊应根据实际膨胀情况做出调整，并将紧固螺栓焊接固定。
4、结束语
施工严格按照方案实施，工程进行的比较顺利，取得了很好的效果，工期提前1个月（第二座环形炉提前2个月），工程一次试生产成功，為甲方多创造了近亿元的利润。工程各项指标均超过设计指标，其质量优良，先后获得省优质工程、部级新技术示范项目等奖项，并取得多项技术创新成果。该工程一次调试、试生产成功，在短短一个月内达到设计的生产能力，并接着在短期内超过了最高设计生产能力，目前已实现了连续安全生产三年多无停炉检修的佳绩，此表现无疑是对技术创新的高度肯定。
工程顺利竣工，进一步提升了我国在特种钢材生产领域的高度，为今后此类工程的设计和施工提供了宝贵的经验，为大型环形炉基础施工、结构设备制作、安装、调试提供了可借鉴的领先技术，也积累了许多成功的经验。