120萬噸氧化球團回轉窯筒體吊裝技術

張興艾

(中國五冶集團機電分公司，四川成都610066)

氧化球團回轉窯是用于生產高爐用氧化球團礦的主要設備。回轉窯球團礦優點是含鐵品位高，化學成分穩定，有害雜質少，機械強度好，粒度均勻，冶金性能好，是高爐“精料”的重要組成部分。因此以回轉窯球團礦代替燒結礦和豎爐球團礦將是鋼鐵生產發展的方向。

回轉窯主要由支撐裝置、筒體、傳動裝置和窯頭罩、窯尾罩和冷風裝置等組成。回轉窯筒體吊裝特點是單件重量大、安裝位置較高、高空作業量大等。由于回轉窯筒體體積大、長度長，一般分成幾段按部件發貨進入安裝現場后再進行組裝。傳統的窯體吊裝方法是從窯尾至窯頭按順序吊裝。該方法需制作臨時支架或平臺來支撐兩個支承裝置之間懸空的筒體，才能完成筒體的組裝。支架的制作和拆除往往要耗費大量的人力、機械臺班及材料。我公司從多年來安裝類似回轉窯的實踐經驗中，探索出無需制作鋼支架或平臺，利用專用組裝工裝并通過調整筒體吊裝順序，達到安全、經濟并在保證質量和工期的前提下完成吊裝任務。這里以120萬噸氧化球團5 m×33 m，安裝標高為15.22 m的回轉窯筒體吊裝為例，闡述這一吊裝方法。

1 施工準備及吊裝順序

1.1 吊裝機具準備

220 t汽車起重機一臺;100 t液壓千斤頂2臺;20 t螺旋千斤頂4個;5 t手拉葫蘆2個;鋼絲繩φ39 mm×25 m兩對;圓弧形鋼托座兩個;M42雙頭螺栓24組;枕木若干;木楔若干;對焊縫錯邊調整裝置若干套。

1.2 回轉窯吊裝順序

回轉窯吊裝順序如圖1所示:窯尾段筒體吊裝——1#輪帶吊裝——第二段筒體吊裝——窯頭段筒體吊裝——2#輪帶吊裝——第三段筒體吊裝——筒體調校焊接——1#、2#輪帶調校——大齒圈吊裝。

2 回轉窯筒體的吊裝

2.1 窯尾段筒體吊裝

窯尾段筒體吊裝前，通過平臺冷風管道預留孔設置一鋼性支撐，在2#支承輪上安放一對圓弧鋼托座，以承載窯尾端筒體，圓弧鋼托座的高度略大于輪帶的厚度，以便于吊裝1#輪帶。在2#支承輪基礎靠窯尾端一側設一鋼支座，支座上放兩個100 t千斤頂和鋼托座(圖2)。

圖1 吊裝順序

圖2 窯尾段筒體吊裝示意

用220 t汽車吊吊起窯尾段筒體，筒體尾端落在鋼支撐上，并在筒體兩邊塞上木楔防止筒體滾動。另一端落在2#支承裝置的圓弧鋼托座上，注意筒體上輪帶墊板的中心線對準支承輪的中心線。緩緩松下吊車鋼絲繩，檢查各支撐和筒體的穩定性，確定安全可靠后，再全部松下吊車鋼絲繩。

2.2 1#輪帶的吊裝

在輪帶的兩邊用δ30鋼板對稱焊接兩個吊耳，吊裝前將輪帶內表面和筒體上輪帶墊板表面清洗干凈，并標出輪帶定位中心線。由于輪帶自身重量大，吊裝時內徑可能稍微呈橢圓狀，當輪帶套入筒體上輪帶墊板后，可能無法自由套入。在筒體圓周四個等分點上焊4個千斤頂支座，用4個20 t螺旋千斤頂同步頂升，將輪帶均速套入到輪帶墊板上。按已劃出的輪帶安裝位置調整定位，并按已畫出的擋塊位置在輪帶兩側各安裝4塊擋塊，擋塊應點焊，并在擋塊與輪帶之間點焊2 mm膨脹墊。1#輪帶安裝定位后，用100 t千斤頂將筒體頂起，取出圓弧形鋼托座，緩緩降下千斤頂，使輪帶和窯尾段筒體重量全部承受在2#支承輪和尾部鋼支架上。將千斤頂支座、千斤頂及鋼托座移至第二段筒體安裝位置下方，準備吊裝第二段筒體。

2.3 第二段筒體吊裝

第二段筒體吊裝時與窯尾段筒體縱向焊縫應錯開30°～60°，兩段筒體組對用M42雙頭螺栓，沿筒體圓周8個方向均勻布置(圖3)，焊縫錯邊調整工具使用數量可根據焊縫具體錯邊情況來確定，焊縫間隙用調整螺栓調節保證3 mm。待圓周8組調節螺栓全部均勻受力后，鎖緊螺栓兩端的雙螺母。同時使用吊裝窯尾段筒體支撐裝置頂升鋼支座上的兩個千斤頂，使第二段筒重量承受在千斤頂和8組調整螺栓上(圖3)。緩緩松下起重機吊鉤，檢查鋼支座受重后的穩定性和安全性，確認沒問題后準備下一段吊裝。

圖3 第二段簡體吊裝

2.4 窯頭段筒體與1#輪帶的吊裝

窯頭段筒體吊裝前，在環冷機靠近回轉窯的鋼平臺橫梁上設置一臨時鋼支撐，使其與1#支承裝置共同支承窯頭段筒體。窯頭段筒體與1#輪帶的吊裝與窯尾段筒體和2#輪帶的吊裝方法相似(圖4)。此時應注意所預留第三段筒體的安裝空間應比其實際長度稍大。1#輪帶與筒體也只用擋塊在4個方向暫時定位，等整個回轉窯筒體調校合格并完成焊接后，1#、2#輪帶一起精調定位。

2.5 第三段筒體吊裝

第三段筒體吊裝應緩慢就位(圖4)，先與第二段筒體組對連接，再與窯頭段筒體組對連接，因為第三段筒體安裝所留間隙要比本身長度大，組對最后一條焊縫時，要靠調整螺栓的拉緊力移動窯頭段和1#輪帶從而完成組對。第三段筒體下面無需設置支承，靠兩端焊縫的調整螺栓足夠支承筒體的重量(兩端焊縫8組M42調整螺栓均布)。

圖4 第三段筒體吊裝

2.6 回轉窯筒體找正

筒體直線度的找正利用每道焊縫的8組調整螺栓來進行。筒體自身的橢圓度在吊裝前已經檢查并調整合格，此時不需再做檢查。通過在筒體圓周上，用稍大于半徑的長度畫圓弧找出每道組對焊縫和窯頭、窯尾的中心，并標記在“米”字支撐中心的鋼板上。并把窯頭端和中間三處組對焊縫支撐上的中心標志做成活動窗口形式，以便激光準直儀光束通過并檢測到遠點的位置。檢測時把激光準直儀架設在回轉窯窯頭端的臨時平臺上(觀測人員所站平臺和儀器架設的平臺分開設置)，調整準直儀的位置，使激光束通過窯頭端和窯尾端筒體的中心(圖5)。

圖5 激光調邊回轉窯中心

按順序檢查中間三處組對焊縫圓心與激光點的偏差。這時偏差值通過調整螺栓來減小偏差直至允許范圍內。每調整一次，檢查激光準直線是否在窯頭與窯尾處的中心標記上，若有偏差，調整至重合。再檢查前面所調焊縫的中心與激光準直線的重合情況，若有偏差，再進行調整。這樣經過幾次反復調整，使整個筒體中心的直線度公差小于或等于3 mm，筒體調整即為合格。

2.7 筒體的焊接

筒體的組裝質量檢查合格后，把每道焊口的8組M42調整螺栓的雙螺母并緊，并用500×300×18 mm與窯體材質相同的鋼板把相鄰兩筒體連接，每道焊口8塊均勻布置，兩端均滿焊(圖6)。

筒體焊接前應對焊縫進行點焊，筒體點焊采用與正式焊接相同材質的焊條，點焊位置應對稱均勻布置，點焊長度大至相等。

筒體焊接應按照回轉窯安裝使用說明書上的焊接方法和順序施焊，以控制焊接變形。焊縫質量經無損探傷檢測合格后，割去筒體內連接板和定位螺栓以及支撐，并打磨平整。

2.8 輪帶的調整

圖6 筒體焊接

筒體焊接完畢后，由于焊縫收縮，軸向長度有變化，需要重新校核1#、2#輪帶中心線與托輪橫向中心線的距離。復測2#滾圈中心與托輪中心是否重合，若位移需調整至重合，允許偏差為2 mm，1#輪帶與托輪中心線距離為47 mm(托輪中心向窯頭端偏移)，輪帶與托輪接觸長度不小于工作寬度的98%。調整正確后，盤動筒體檢查輪帶的端面跳動，允許3 mm偏差。合格后按設計要求焊接輪帶擋塊和壓板。

2.9 齒圈的吊裝

將兩個半齒圈接合面清洗干凈，將筒體上安裝齒圈位置的焊縫用砂輪磨平，磨平長度稍寬于齒圈寬度。齒圈彈簧板應在地面組裝，組裝時注意齒圈接合面的編號要對應，彈簧板的方向要一致。用鐵線把彈簧板牢固的固定在齒圈上，以防吊裝時彈簧板擺動影響安裝。

在筒體上齒圈安裝中心線的半圓周上安裝三個調整工裝(圖7)，來調整齒圈的徑向和軸向誤差。

圖7 齒輪吊裝

齒圈吊裝時接合面向下，確定彈簧板的方向與回轉窯工作方向一致，扣在筒體上。把齒圈臨時固定在筒體上，轉動回轉窯筒體，把齒圈轉到回轉窯的下部。然后再吊裝另一半齒圈(圖7)。連接兩個半圓齒圈，測量齒輪接合面處的齒距，其尺寸誤差不得大于0.005 m(m為齒輪模數)。

兩個半圓齒圈連接合格后即可進行調整。首先調整大齒圈與1#輪帶的橫向中心線的距離，其偏差不大于3 mm。齒圈的徑向和軸向誤差通過工裝上的調整螺栓來調節，徑向誤差不大于1.5 mm，端面誤差不大于1 mm。合格后將彈簧板與筒體點焊牢固。松開調整工具，再次復測齒圈的徑向和軸向誤差，若不符合則應重新調整。合格后將彈簧板與筒體接觸部分全部連續焊接，焊縫高度應符合設計要求。至此，回轉窯筒體吊裝全部完成。

3 回轉窯筒體吊裝技術的對比

3.1 傳統的吊裝方法

回轉窯筒體傳統的吊裝順序是:窯頭段筒體——1#輪帶——第二段筒體——第三段筒體——窯尾段筒體——2#輪帶——大齒圈。

3.2 傳統吊裝方法與本吊裝方法的對比

本吊裝方法把第三段筒體的吊裝調在窯尾段筒體和2#輪帶吊裝之后。

采用傳統方法按順序吊裝時，由于第二、三段筒體無支承全部懸空，需要在一、二號支承裝置之間做鋼桁架，以承載二、三段筒體的重量。采取這樣的吊裝順序在吊裝2#輪帶非常復雜。以直徑5 m，長33 m回轉窯吊裝為例，若制作桁架，制作安裝、拆除費用以及機械、材料費用需要5萬元左右;若不制作桁架，把第三段筒體和窯頭段筒體在地面組裝成整體一次性吊裝，重量則達到94 t，在一般施工現場基本沒有這樣大起重能力的起重設備資源。

采用本吊裝方法，僅需在窯頭、窯尾設一臨時支撐，在第二段筒體下方設一活動鋼支架，就能完成整個吊裝與調校過程。投入很少的技術措施，既保證了施工的安全性，又保證了筒體組裝的精度，還大大縮短了工期。經濟效益和社會效益都很顯著。

4 結論

通過調整回轉窯筒體吊裝的先后順序，利用專用的組對工裝，以回轉窯的支承裝置作為窯體吊裝的主要支撐點，這一吊裝方法既保證了吊裝的安全性、筒體組裝的精度，又取消了原來制作鋼桁架的大量人力、材料和機械的投入，縮短了整個回轉窯安裝的工期，取得了明顯的經濟和社會效益。

［1］GB 50551－2010球團機械設備安裝工程施工工程質量驗收規范［S］