原料輸送系統(tǒng)在線改造技術(shù)

王 宏，徐建平，李志芬，王 頻

(五冶集團上海有限公司，上海201900)

1 工程概況

1.1 項目背景

寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠原料輸送全部采用運輸皮帶加轉(zhuǎn)運平臺的方式，轉(zhuǎn)運平臺支架結(jié)構(gòu)及膠帶運輸桁架及設(shè)備均為20世紀70年代末80年代初建成，現(xiàn)都已銹蝕。特別是部分綜合轉(zhuǎn)運平臺立柱、支撐、梁及板整體銹蝕，嚴重影響生產(chǎn)運行，也造成了諸多安全隱患。寶鋼對煉鐵系統(tǒng)的不斷地擴容，受占地的限制，只能對原有的4座高爐、4座焦爐、3個燒結(jié)系統(tǒng)進行擴容改造，而原料系統(tǒng)及膠帶機輸送系統(tǒng)基本沒有增加，這加大了原料的輸送生產(chǎn)負荷。而原有輸送系統(tǒng)因壽命年限，也亟需更新改造。為不影響生產(chǎn)，要求對原有膠帶輸送系統(tǒng)進行在線改造，這也要求施工單位采取特殊技術(shù)措施，并在要求的時間內(nèi)完成改造任務(wù)，以滿足生產(chǎn)需求。

我公司承接的該改造項目為寶鋼的首次試點工程，無經(jīng)驗可循，且該項目必須在生產(chǎn)運行的同時要求快速、安全、高質(zhì)量的完成施工任務(wù)。

1.2 基本概況

寶鋼原料直送系統(tǒng)一二期綜合轉(zhuǎn)運站改造工程，位于寶鋼廠區(qū)緯三路、經(jīng)二路交叉口，該轉(zhuǎn)運站為全鋼結(jié)構(gòu)體系，共設(shè)有3.75m、7.2m、11m、13.7m四層平臺，其上有15條東西走向、9 條南北走向共4個系統(tǒng)的24條膠帶運輸機，每天24h承擔著向高爐、燒結(jié)、煉鋼等輸送原料的轉(zhuǎn)運任務(wù)。本工程是在寶鋼煉鐵廠一、二期綜合轉(zhuǎn)運站不停產(chǎn)的前提下，對其轉(zhuǎn)運站的重量超過60t立柱、400t橫梁、120t平臺板進行在線更換；對轉(zhuǎn)運平臺內(nèi)的24條膠帶機設(shè)備逐一進行拆除、維修、更換。

2 主要施工技術(shù)

2.1 施工工藝及流程

施工準備→臨時支撐體系安裝及加固→立柱、主梁及斜撐等更換→平臺更換→設(shè)備更換→拆除臨時支撐體系→現(xiàn)場清理→試車及交接

2.2 支撐系統(tǒng)改造技術(shù)

由于轉(zhuǎn)運站的平臺是一個整體鋼結(jié)構(gòu)框架體系，針對這一特點， 對3.75m、7.2m平臺的改造，采用“運輸轉(zhuǎn)運平臺臨時在線支撐結(jié)構(gòu)及其使用方法”(專利申請?zhí)枺?01110333813.9)，先支撐再進行結(jié)構(gòu)更換。以此穩(wěn)固、安全的對原有轉(zhuǎn)運平臺結(jié)構(gòu)進行有效支撐，實現(xiàn)原轉(zhuǎn)運平臺柱、梁、板的拆除更換。

轉(zhuǎn)運平臺共有8軸11列，上部結(jié)構(gòu)的更換采用臨時加固支撐后進行。在軸與列之間設(shè)置臨時支撐龍門架，使之與原結(jié)構(gòu)平臺梁有效連接，以承擔轉(zhuǎn)運平臺的有效載荷，實現(xiàn)原轉(zhuǎn)運平臺柱、梁、板的全部更換。臨時加固立柱及橫梁均采用比原立柱及橫梁截面尺寸大的型鋼，原立柱最大為HW300×300，橫梁最大為HW250×250，臨時加固其橫梁采用HW400×200×8×13型鋼，立柱采用HW350×175×7×11型鋼。臨時加固兩立柱之間以及兩榀龍門架之間通過斜撐及橫梁相連接，在相鄰的兩軸與兩列之間形成穩(wěn)固的井子型支撐體系(圖1)。為方便龍門架支撐施工，采用了可調(diào)節(jié)式立柱，通過螺栓加雙螺母調(diào)節(jié)整個龍門架的高度，保證龍門架橫梁與原轉(zhuǎn)運站主、次梁連接(圖2)。

圖1 支撐體系平面布置示意

圖2 加固支撐立面

為了實現(xiàn)鋼構(gòu)件的快速頂升并進行有效支撐，縮短更換改造時間，確保施工質(zhì)量和安全，保證生產(chǎn)正常進行，同時節(jié)約了機械臺班，降低施工成本，我們研制了“一種液壓頂升快速支撐裝置和方法” (專利申請?zhí)枺?01210355962.X，圖3)。

圖3 液壓頂升快速支撐裝置和方法示意

2.3 轉(zhuǎn)運站平臺的改造

根據(jù)轉(zhuǎn)運站平臺上膠帶運輸機的生產(chǎn)情況及物料的平衡原因，先對E301、E201膠帶機進行改造。首先進行結(jié)構(gòu)改造，對③～④軸(A、E列及A、B列)，④～⑥軸(B、E列及A、B列)，④～⑤軸(A、B列)及⑤～⑦軸(A，、B列)進行臨時加固支撐。待臨時支撐體系完成后，經(jīng)三方檢查確認后，進行立柱的更換。立柱更換要隔軸進行更換，每軸更換1根，交替更換。立柱更換完畢，對4個軸線對應(yīng)A～E列的主梁及斜撐進行更換。待④～⑦軸線立柱、主梁及斜撐全更換完成后，對⑤～⑥軸線的E301膠帶機進行停機改造(設(shè)備拆除、次梁更換、新設(shè)備安裝)，待E301膠帶機改造完成后，依次改造E201膠帶機。 待④～⑦軸線內(nèi)所有框架結(jié)構(gòu)及設(shè)備改造更換完成后，拆出臨時加固裝置，移至②～③軸線加固，依次類推交替施工(圖4)。

圖4 平臺臨時加固支撐平面布置

立柱更換完成后，在所有轉(zhuǎn)運站內(nèi)設(shè)備不停機的情況下進行主梁更換；支撐膠帶機的次梁在膠帶機每天2～4h的停運間隙進行更換(圖5)。

2.4 轉(zhuǎn)運站平臺內(nèi)設(shè)備的改造

對3.75m、7.2m的兩層平臺的改造，因膠帶機設(shè)備不能連續(xù)停運時間太長，因此在更換時采用“在線結(jié)構(gòu)改造、停后設(shè)備改造”的施工工藝；對于11m、13.7m的兩層平臺改造，采用“結(jié)構(gòu)與設(shè)備同時分段、逐條、分序”的施工工藝，按生產(chǎn)廠的調(diào)度安排，劃分施工時段，在規(guī)定的停機時間段內(nèi)拆除結(jié)構(gòu)、更換設(shè)備，完成一條投運一條。

為保證施工安全，實現(xiàn)了對施工區(qū)域運行膠帶運輸機的立體隔離防護，消除了在線施工區(qū)域的安全隱患，避免施工人員人身傷亡安全事故的發(fā)生，提高了施工人員的工作效率，保證了工程的進度要求，達到了預(yù)期效果，設(shè)計了“懸掛式可拆卸防護罩及在膠帶運輸機在線改造中的應(yīng)用”技術(shù) (專利申請?zhí)枺?01310609694.4)。

為使每條膠帶機設(shè)備的停運時間降到最短，新更換小車

圖5 橫梁更換施工

采用地面組裝，用大噸位吊車整體吊裝到位的方法施工。

3 結(jié)論

該項施工技術(shù)解決了復(fù)雜工況條件下施工工期短的難題，規(guī)范了施工工藝和流程，形成三項發(fā)明專利(已被受理)，并通過省部級成果鑒定和上海市科學(xué)技術(shù)查新，達到了國內(nèi)先進水平。該項技術(shù)為各大鋼廠及其他冶金行業(yè)的技術(shù)改造及擴建項目上提供了技術(shù)支撐和技術(shù)保證。