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[摘 要]本文着重阐述炼铁系统中热风炉的吊装、组焊工艺，针对结构的安装、组装、焊接工艺的制定进行了详细分析。
[关键词]热风炉、分块钢甲、拼装带、安装带、焊接、变形、测量
中图分类号：TF 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0031-01
1.前言
凌原钢铁公司新1#高炉大修改造工程是一项高炉炼铁系统内的重要工程。其中三座热风炉是其主体，占整个钢结构工程量的一半左右，依照国家有关施工规范及验收标准，安装组焊精度要求非常高，变形控制难度比较大。
2.工程简介
热风炉筒体直径由D=6156mm至D=8100mm，高36.5m，每座热风炉钢甲重146吨。炉体钢甲由δ30mm、δ20mm、δ16mm、δ40mm四种板厚的Q235B钢板辊制和热压加工而成。热风炉分别由炉底板、A、B～U段、球冠段，共21个拼装带组成一个封闭筒状结构。（详见附图）热风炉的每个拼装带由5块辊制的分块钢甲组对而成。热风炉钢甲的拼装，安装及焊接工艺是保证热风炉壳体安装质量的重要环节，现将施工中采用的一些控制方法和经验在这里做一下探讨。
3.吊装方案选择
结合施工图纸及相关规范、场地情况，考虑本企业现有起重机械设备能力，选用CH1500E型和QUY50型履带式起重机。为最大限度发挥机械效能，将热风炉分为数个吊装带，在地面拼装台上将分块钢甲组对成一个拼装带，再将几个拼装带组合成一个安装带。然后将热风炉空中分段就位吊装的施工方法进行安装作业。热风炉吊装带构成如下：炉底段、A；B、C、D段；E、F、G段、H、I段；J、K、L段；M、N段；O、P段、Q段；R段；S段；T、U段、球冠段，共11个安装带。这样可以减少高空安装和高空焊接工作量，提高热风炉整体安装精度和施工效率。
4.热风炉吊装带地面拼装方案
（1）拼装台搭设：
在施工现场搭设拼装平台，拼装平台尺寸10m×30m。做法：用I25的工字钢作垫梁，垫梁间距1m，上辅设δ16mm的钢板。拼装台搭设要平整牢固，防止平台因受外部载荷发生不均匀沉降。平台上面水平高差控制在10mm以内（粗调）。
（2）拼装放线：
测量人员在搭设合格的拼装台上用地规根据图纸给定筒体直径划圆，在圆周上垫钢垫板，将圆周上面水平高差调整在4mm以内（精调）。（如图所示）
筒体拼装直径放线时应考虑焊缝的收缩量，可根据竖向焊缝的横向收缩量计算公式：
横向焊缝：△B=0.18×F/S+0.05a
纵向焊缝：△L=0.006L/S
其中： L 焊缝长度
ΔB 横向收缩量
ΔL 纵向收缩量
F 焊缝截面积
S 板厚
a 焊缝间隙
通过计算得出δ16、δ20mm钢板的纵向焊缝的长度方向收缩1mm/m，横向焊缝收缩2mm/m，周长收缩10mm，半径方向收缩1.5mm，其高度方向收缩可以不计，因此在每带钢甲拼装放样时其划线直径比照设计直径应大3mm，以保证焊后筒体的几何尺寸符合图纸要求。这样就要求钢甲在制作下料时，每块钢甲弧长增加2mm。
（3）钢甲组对：
在划好的圆周外侧加焊挡板，将分块钢甲按排版图组对成一段筒体，形成一个拼装带。在筒体外侧对接接口处用板式卡具临时固定，并调整好对接接口的间隙和错边量。
在拼装带下口内侧用扁楔与外侧挡板配合将热风炉钢甲按划好的圆周标记夹紧，找好拼装带下口的椭圆度。
每个拼装带组对完交电焊工焊接，将焊接完的几个拼装带按照安装顺序组对成一个安装带，固定拼装带间的环向对接接口，依次由下向上逐环进行焊接，安装带的上口用链式起重机将椭圆度找好，放入八卦吊盘，与筒体内壁焊接固定。这样八卦吊盘既成为操作平台又可起到固定安装带上口的作用。
5.热风炉炉体吊装
（1）放线：
在热风炉基础上打出十字中心线，引出到筒体外，在热风炉炉底环向均布12块可调整楔形钢垫板，规格为150×240mm，
（2）炉底固定：
将热风炉炉底段放置到基础中心与基础螺栓连接固定，并将基础十字中心线投放到炉底板上面作永久标记。复核炉底段中心，并测量炉底段上口水平高差，保证水平高差在4mm以内。
（3）吊装方法：每一吊装带在拼装台上组装完后，即可以进行吊装就位工作，因各段筒体直径较大（最大直径8100mm），吊装时产生的水平分力极易造成钢甲弹性变形，椭圆度超差。为消除水平分力，吊装时使用十字吊装架，用以平衡水平分力，使吊装带只受竖向载荷作用。
6.热风炉钢甲的焊接
热风炉钢甲焊接属于大型厚板焊接结构，其主要包括热风炉底板和筒体焊接两种形式。
6.1 热风炉底板组焊
（1）组对：
首先在拼装台上放线，确定中心板、中间环及曲线弧形边板的圆周线，中心板圆周线按设计图纸放线，中间环板直径较设计直径增大2mm，曲线弧形边板直径增大5mm，其目的是为了消化焊接引起的收缩。控制线施放完毕，经检查确认后，可以进行底板组装，组装顺序由中心板至扇形板至曲线弧形板顺序进行，其偏移控制线要保证在2mm以内。各板组装完后点焊固定，点固焊应符合GB50205-95的规定。
（2）刚性固定：
在炉底板整体拼装完后，使用工字钢平行间断焊在底板上面，增加底板刚度，防止焊接变形。
（3）焊材：
采用E4315焊条，规格为φ4.0mm、φ3.2mm两种。焊前用烘干箱350°C烘干1小时，保温待用。
6.2 热风炉筒体焊接
（1）焊材、焊口清理、焊接工艺参数：
施工方法同炉底板
（2）焊接顺序：
分块钢甲组对成拼装带，拼装带组对成安装带，形成竖向、环向两种焊缝，即先焊接竖向焊缝，采用对称、分段后退焊法。后焊环缝，采用对称、分段、后退焊法。
（3）用内外两侧不对称施焊法纠正钢甲辊制误差：
分块钢甲在辊制过程中，存在部分直边和曲率超差，使钢甲竖向对接接口处有角变形，在施工中可以通过对接焊缝两侧不对称施焊，用焊接应力产生的角变形来抵消制作造成的接口角变形。
7.结语
经上述方法的实施，最终凌钢新1#高炉工程热风炉安装质量十分理想，经实测各项指标达到预期效果，为今后施工类似工程提供了不少宝贵经验。
参考文献
[1]《钢结构施工及验收规范》
[2]《冶金机械设备安装工程施工及验收规范炼铁设备》
[3]《建筑钢结构焊接规程》
[4]本溪钢铁设计院发：凌钢380m高炉工程施工图纸
[关键词]热风炉、分块钢甲、拼装带、安装带、焊接、变形、测量
中图分类号：TF 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0031-01
1.前言
凌原钢铁公司新1#高炉大修改造工程是一项高炉炼铁系统内的重要工程。其中三座热风炉是其主体，占整个钢结构工程量的一半左右，依照国家有关施工规范及验收标准，安装组焊精度要求非常高，变形控制难度比较大。
2.工程简介
热风炉筒体直径由D=6156mm至D=8100mm，高36.5m，每座热风炉钢甲重146吨。炉体钢甲由δ30mm、δ20mm、δ16mm、δ40mm四种板厚的Q235B钢板辊制和热压加工而成。热风炉分别由炉底板、A、B～U段、球冠段，共21个拼装带组成一个封闭筒状结构。（详见附图）热风炉的每个拼装带由5块辊制的分块钢甲组对而成。热风炉钢甲的拼装，安装及焊接工艺是保证热风炉壳体安装质量的重要环节，现将施工中采用的一些控制方法和经验在这里做一下探讨。
3.吊装方案选择
结合施工图纸及相关规范、场地情况，考虑本企业现有起重机械设备能力，选用CH1500E型和QUY50型履带式起重机。为最大限度发挥机械效能，将热风炉分为数个吊装带，在地面拼装台上将分块钢甲组对成一个拼装带，再将几个拼装带组合成一个安装带。然后将热风炉空中分段就位吊装的施工方法进行安装作业。热风炉吊装带构成如下：炉底段、A；B、C、D段；E、F、G段、H、I段；J、K、L段；M、N段；O、P段、Q段；R段；S段；T、U段、球冠段，共11个安装带。这样可以减少高空安装和高空焊接工作量，提高热风炉整体安装精度和施工效率。
4.热风炉吊装带地面拼装方案
（1）拼装台搭设：
在施工现场搭设拼装平台，拼装平台尺寸10m×30m。做法：用I25的工字钢作垫梁，垫梁间距1m，上辅设δ16mm的钢板。拼装台搭设要平整牢固，防止平台因受外部载荷发生不均匀沉降。平台上面水平高差控制在10mm以内（粗调）。
（2）拼装放线：
测量人员在搭设合格的拼装台上用地规根据图纸给定筒体直径划圆，在圆周上垫钢垫板，将圆周上面水平高差调整在4mm以内（精调）。（如图所示）
筒体拼装直径放线时应考虑焊缝的收缩量，可根据竖向焊缝的横向收缩量计算公式：
横向焊缝：△B=0.18×F/S+0.05a
纵向焊缝：△L=0.006L/S
其中： L 焊缝长度
ΔB 横向收缩量
ΔL 纵向收缩量
F 焊缝截面积
S 板厚
a 焊缝间隙
通过计算得出δ16、δ20mm钢板的纵向焊缝的长度方向收缩1mm/m，横向焊缝收缩2mm/m，周长收缩10mm，半径方向收缩1.5mm，其高度方向收缩可以不计，因此在每带钢甲拼装放样时其划线直径比照设计直径应大3mm，以保证焊后筒体的几何尺寸符合图纸要求。这样就要求钢甲在制作下料时，每块钢甲弧长增加2mm。
（3）钢甲组对：
在划好的圆周外侧加焊挡板，将分块钢甲按排版图组对成一段筒体，形成一个拼装带。在筒体外侧对接接口处用板式卡具临时固定，并调整好对接接口的间隙和错边量。
在拼装带下口内侧用扁楔与外侧挡板配合将热风炉钢甲按划好的圆周标记夹紧，找好拼装带下口的椭圆度。
每个拼装带组对完交电焊工焊接，将焊接完的几个拼装带按照安装顺序组对成一个安装带，固定拼装带间的环向对接接口，依次由下向上逐环进行焊接，安装带的上口用链式起重机将椭圆度找好，放入八卦吊盘，与筒体内壁焊接固定。这样八卦吊盘既成为操作平台又可起到固定安装带上口的作用。
5.热风炉炉体吊装
（1）放线：
在热风炉基础上打出十字中心线，引出到筒体外，在热风炉炉底环向均布12块可调整楔形钢垫板，规格为150×240mm，
（2）炉底固定：
将热风炉炉底段放置到基础中心与基础螺栓连接固定，并将基础十字中心线投放到炉底板上面作永久标记。复核炉底段中心，并测量炉底段上口水平高差，保证水平高差在4mm以内。
（3）吊装方法：每一吊装带在拼装台上组装完后，即可以进行吊装就位工作，因各段筒体直径较大（最大直径8100mm），吊装时产生的水平分力极易造成钢甲弹性变形，椭圆度超差。为消除水平分力，吊装时使用十字吊装架，用以平衡水平分力，使吊装带只受竖向载荷作用。
6.热风炉钢甲的焊接
热风炉钢甲焊接属于大型厚板焊接结构，其主要包括热风炉底板和筒体焊接两种形式。
6.1 热风炉底板组焊
（1）组对：
首先在拼装台上放线，确定中心板、中间环及曲线弧形边板的圆周线，中心板圆周线按设计图纸放线，中间环板直径较设计直径增大2mm，曲线弧形边板直径增大5mm，其目的是为了消化焊接引起的收缩。控制线施放完毕，经检查确认后，可以进行底板组装，组装顺序由中心板至扇形板至曲线弧形板顺序进行，其偏移控制线要保证在2mm以内。各板组装完后点焊固定，点固焊应符合GB50205-95的规定。
（2）刚性固定：
在炉底板整体拼装完后，使用工字钢平行间断焊在底板上面，增加底板刚度，防止焊接变形。
（3）焊材：
采用E4315焊条，规格为φ4.0mm、φ3.2mm两种。焊前用烘干箱350°C烘干1小时，保温待用。
6.2 热风炉筒体焊接
（1）焊材、焊口清理、焊接工艺参数：
施工方法同炉底板
（2）焊接顺序：
分块钢甲组对成拼装带，拼装带组对成安装带，形成竖向、环向两种焊缝，即先焊接竖向焊缝，采用对称、分段后退焊法。后焊环缝，采用对称、分段、后退焊法。
（3）用内外两侧不对称施焊法纠正钢甲辊制误差：
分块钢甲在辊制过程中，存在部分直边和曲率超差，使钢甲竖向对接接口处有角变形，在施工中可以通过对接焊缝两侧不对称施焊，用焊接应力产生的角变形来抵消制作造成的接口角变形。
7.结语
经上述方法的实施，最终凌钢新1#高炉工程热风炉安装质量十分理想，经实测各项指标达到预期效果，为今后施工类似工程提供了不少宝贵经验。
参考文献
[1]《钢结构施工及验收规范》
[2]《冶金机械设备安装工程施工及验收规范炼铁设备》
[3]《建筑钢结构焊接规程》
[4]本溪钢铁设计院发：凌钢380m高炉工程施工图纸