摘要：热风炉作为钢铁厂的主要设备，其结构复杂，高空和立体交叉作业多，炉壳焊接质量要求高。结合多年从事非标槽罐施工的经验，采用单带组焊，多带分段拼装，按七段整体吊装的正装法施工；焊接采用气电立焊、横缝埋弧自动焊焊接方法，形成了热风炉炉壳施工技术。该项技术缩短了施工工期，提高了施工安全系数，保证了热风炉安装质量。
关键词：气电立焊 横缝埋弧自动焊 吊耳 钢丝绳
1、热风炉结构参数
其炉壳设计温度为130℃，设计压力为0.55MPa，风压为0.65KN/m²。钢板材质为Q345B。每座热风炉炉壳共分23带，由25～70mm厚的钢板卷制和焊接而成，炉顶热电偶法兰顶面标高达46.875m，炉壳最大直径12.14m，每座热风炉炉壳重量约378.65吨，单构件最重达69吨。
2、热风炉制作工艺
炉壳制作工艺流程：排版放样→炉壳下料→直段或锥段炉壳卷制→过渡段炉壳加工→炉壳单带及炉底拼装→炉壳单带立缝焊接→炉壳按构件多带拼装→炉壳构件环缝焊接→焊接检查。
2.1排版下料
运用计算机CAD对炉壳进行排版和放样校核图纸尺寸，并完成图纸会审，将问题解决在施工之前，将排版图形成作业指导书。
校核完图纸后，用数控火焰切割机进行切割下料，用半自动切割机切割坡口。
2.2直段或锥段炉壳卷制
钢板卷制过程,应用δ=1mm白铁皮按炉壳内径大小的不同各制作1块弧长为1500mm的样板。卷制钢板时，钢板进入卷板机辊缝内,钢板端线应与辊筒中心线平行。卷板机压辊下降速度应缓慢进行,卷制过程中用行车配合,防止钢板由于自重下垂,产生变形,影响弧度的形成,卷制过程中不断地用样板来核对钢板的弧度,完全吻合后,用角钢作支撑,保护钢板的弧度。对于锥形炉壳,应先利用一块废旧钢板做试卷,待达到锥度后,再进行锥体的正式卷制,正常卷制过程中不应随便乱动各调整点,特别是支撑辊。
卷板时长度方向两边各加300mm的压头作为加工余量，在组装前用半自动切割机切掉。
依次进行炉壳板卷制，卷制每块钢板时都要用样板进行检查，炉壳与样板的间隙 ≤2mm，样板长度不小于1500mm。
卷好的炉壳板做临时支架放置和运输，防止钢板弧度变形。
2.3炉壳的过渡段加工
炉壳的球顶及过渡段下料压弯委托专业封头制造厂加工制作。应对加工过程进行全程监造，下料压弯成型后的过渡段必须进行预拼装，并检查预拼装尺寸合格后方能拆解运至安装现场进行组拼焊接。
2.4炉壳单带及炉底拼装
在热风炉系统露天制作场地上搭设4个炉壳组装平台，在平台上放出每带炉壳的圆弧线，根据炉壳每带下料排板顺序，按从下到上制作原则，将对应的每带炉壳板吊至平台上。
热风炉单带炉壳拼装采用专用组对平台进行拼装。
炉底板下料切割完成后，在制作场地组装平台上进行组对焊接。
2.5炉壳单带立缝焊接
热风炉单带在现场拼装后，检查尺寸无误后进行立缝焊接，焊接采用气电立焊焊接方法。
焊接前用角磨砂轮机清理坡口，清理坡口面两侧各20mm，除坡口内的油污、锈，去坡口面的毛刺、飞溅、焊点等，要求光滑平整，以免阻碍滑块上行。
采用气电立焊，根据厂家建议板厚在 36mm 以下开 V 形坡口，背面间隙在 5mm，不留钝边，有利于铁水的流动。板厚在12mm 以下可不开坡口，既组对 I 形坡口，间隙在 8—12mm，板厚在 36mm以上开 X 形坡口，进行双面焊接，间隙在6—8mm。合理的选择坡口形式更有利于焊接的质量保证。
焊材牌号JQ.YJL50G型号为SQL507,规格:Φ1.6mm，气电立焊采用药芯焊丝，以焊接工艺评定30mm立缝为例
气电立焊单面坡口焊接层数只有1层，焊接过程严格按照工艺评定进行焊接。
在焊接过程中做好记录，并填写特殊过程实施记录表。焊接前进行技术交底并编制好焊接工艺卡
2.6炉壳按构件多带拼装
我们预先在热风炉安装现场基础旁侧空地上依次搭设2个炉壳组装平台，将炉壳吊装组合构件二至构件七在组装平台上进行组装完毕，减少高空焊接作业
2.7炉壳构件环缝焊接
热风炉单带组圈后进行多带拼装焊接，其焊接为带与带之间的环缝焊接采用横缝埋弧自动焊焊接方法，如下图所示
焊材焊丝牌号为CHW-S3，型号为F5A2-H10Mn2, 规格Φ3.2mm。焊剂牌号为CHF101型号为SJ101，10-60目。焊接前用角磨砂轮机清理坡口内的油污、铁锈等，去除坡口面的毛刺、飞溅、焊点等，要求坡口下面光滑平整，以免阻碍托盘沿钢板运行。焊剂不应受潮结块。焊材保管要妥当，应存放在仓库内保持干燥。
横缝埋弧焊根据板厚有不同的焊接层数，焊接过程中各工艺参数严格按照工艺评定设定进行焊接。
2.8炉壳焊接检查
炉壳焊缝均为一级焊缝需要进行100%无损检测，焊缝质量不低于超声波检测II级为合格。
3、热风炉安装
采用单带组焊，多带分段拼装，按7段整体吊装的正装法施工工艺进行热风炉安装。
4、热风炉吊装计算
4.1吊车的选用
根据图纸设计及炉壳吊装组合方式如下表统计，重量以最重的组合构件六为例，重量69.37吨，吊装高度以最高的构件七最顶标高+46.649为例。根据构件的就位位置、场地压实情况及现场环境确定吊装中心离热风炉基础中心约14米的位置上,吊车的工作半径选取为14米。
吊车吊装载荷计算：
吊装重量：Q=K×(Q1+Q2)=1.2×(69.37+4.1)=88.16t
Q为吊装重量
Q1为构件重量69.37t
Q2实际吊重量。实际吊重能力计算为：在计算实际吊重载荷数值时，必须从额定载荷中减去起重钩、吊具及缠绕在吊钩到臂头上的钢丝绳等的重量。重钩选用100 t吊钩，重量约3.1 t，吊索具重量1t。
故Q2=1+3.1=4.1 t
K为动载系数，一般为1.1～1.3，取值1.2
吊装高度计算：
吊装高度：H= H1+H2+H3 =10+46.874+5=61.874m
H为吊臂顶点最小高度
H1为吊装绳占据的垂直高度，约10m(绳长14米)
H2为构件的安装高度46.874 m（最高）
H3为吊钩到吊臂顶点的最小距离（约5米）
计算得到主臂长至少需要66米
吊车选择：
在作业半径为14米，额度起重量为88.16吨以上，根据吊车曲线表中查询得知360吨履带吊在作业半径为14米，主臂为66米时，起重量为104吨，满足要求。360吨履带吊在主臂为66米时，经过对吊车外形尺寸模拟放样，与吊装壳体较近约600mm，不利于吊装，采用72米主臂时与吊装壳体距离约1000mm更为合理，主臂为72米时，额定起重量为100吨，也满足要求。
故综合选用一台360吨履带吊72米主臂（配重形式为后配135t+20t,中央配重41t）作为吊装设备。
4.2模拟吊装角度及钢丝绳选择
经过模拟壳体尺寸，控制两钢丝绳夹角在45°左右，需要单根钢丝绳长度14米为宜。
吊点钢丝绳拉力计算公式为：
钢丝绳选用
由以上七段吊装中，不同夹角、不同吊点数量、不同吊物重量使得钢丝绳所受拉力均不相同，其中受到的最大拉力为T=91.85KN
钢丝绳的容许拉力，可由下式求得：
(1)吊耳焊缝验算：
吊耳焊缝强度的计算，设计角焊缝宽度为K=25mm，焊缝等级为二级角焊缝。吊耳吊装时与竖直方向夹角角度为24度,根据钢结构设计规范，Q345材质的钢抗拉许用应力为170 Mpa，吊耳要求焊缝能承载荷载至少为17.5吨。
则计算式如下：
经计算焊缝强度符合要求。
结束语：
本文对热风炉制安施工技术进行了总结，以期对以后类似工程做参考。
参考文献
（1）GB50372-2006炼铁机械设备工程安装验收规范
（2）GB50567-2010炼铁工艺炉壳体结构技术规范
（3）樊兆馥. 重型设备吊装手册.冶金工业出版社，2001年
（4）机械设计手册编委会.机械设计手册.机械工业出版社，2004年
论文作者:陈钢,
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第10期
论文发表时间:2019/8/7
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