高爐爐體清料吊盤的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張艷武（天津天鐵冶金集團(tuán)煉鐵廠，河北涉縣056404）

0 引言

天鐵集團(tuán)煉鐵廠于2017-10—2018-04期間對(duì)六高爐進(jìn)行了停爐檢修工作。期間需進(jìn)入高爐爐體內(nèi)部清理殘鐵，而高爐爐體內(nèi)部冷卻壁上的掛料和積瘤等粘接物存在重大安全隱患，如果不徹底清理，將威脅作業(yè)人員的人身安全。爐體清料是整個(gè)檢修項(xiàng)目的第一項(xiàng)工作，而且是高空作業(yè)，為了確保作業(yè)人員的人身安全，決定選用臨時(shí)吊盤配合施工。本文將對(duì)該高爐爐體清料吊盤的設(shè)計(jì)及安裝使用情況進(jìn)行介紹。

1 設(shè)計(jì)要求

高爐爐體清料吊盤的設(shè)計(jì)目的是為作業(yè)人員提供一個(gè)相對(duì)安全的作業(yè)平臺(tái)，直接關(guān)系到作業(yè)人員的人身安全，因此安全是整個(gè)設(shè)計(jì)核心。六高爐本體高41 m，爐頂大方蓋人孔長(zhǎng)3 m，寬1.5 m，爐底直徑12 m，整體呈梨形。為保證吊盤安裝人員的安全，吊盤需要以料面為平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接安裝。料面處的爐內(nèi)徑是8.5 m，這就要求吊盤的最大固定尺寸直徑是8 m。為保證吊盤的上下穩(wěn)定，分別在東南西北四個(gè)方向設(shè)定8個(gè)吊耳，4個(gè)吊點(diǎn)。4個(gè)方向分別由4個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)控制上下，以達(dá)到平穩(wěn)。

2 高爐爐體清料吊盤設(shè)計(jì)及安裝

2.1 吊盤設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,擬定施工人數(shù)，充分考慮施工的便易性，經(jīng)過(guò)安全驗(yàn)算，對(duì)高爐爐體清料吊盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。扒料圓盤初始直徑8 m，主梁采用200 mm工字鋼焊制，呈八卦型；支梁采用140 mm槽鋼焊制，呈正八角形；主、支梁交叉成一個(gè)整體，主支梁上側(cè)鋪6 mm花紋板。隨著圓盤下落，爐內(nèi)直徑增大，需以圓盤中心為中心，放射狀焊接固定點(diǎn)，調(diào)節(jié)延伸120槽鋼支梁，在延伸支梁上綁縛跳板，擴(kuò)大圓盤直徑，最大直徑12.5 m，總重6.8t。使用4個(gè)3 t卷?yè)P(yáng)機(jī)控制升降，用17.5 mm鋼絲繩與四套2×2滑輪組將圓盤吊起，4個(gè)起吊位置為南北2個(gè)探尺孔、西側(cè)大方蓋人孔及東側(cè)人孔，圓盤最大下沉深度25 m。具體見(jiàn)高爐爐體清料吊盤，見(jiàn)圖1、圖2。

2.2 施工材料及機(jī)具使用計(jì)劃（見(jiàn)表1）

2.3 吊盤的安裝與使用

安裝吊盤，將預(yù)先制作好的圓盤骨架及散件，用41 m平臺(tái)的電動(dòng)葫蘆輸送到爐內(nèi)料面上，作業(yè)人員戴好安全繩進(jìn)入拼裝焊接（前提是爐內(nèi)環(huán)境已具備進(jìn)入人員的條件），整體成形后，將卷?yè)P(yáng)機(jī)的吊裝鋼絲繩用卡環(huán)固定住圓盤吊點(diǎn)，人員撤出，進(jìn)行試車，試車成功無(wú)安全隱患后方可使用。

高爐爐體粘結(jié)物清理時(shí)，先將吊盤用卷?yè)P(yáng)機(jī)及鋼絲繩固定在料面以上500 mm。隨料面下降，吊盤由4個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)同步向下降落，利用預(yù)先設(shè)置的調(diào)節(jié)槽鋼伸出支撐四周爐體，保持圓盤穩(wěn)定。每段爐壁清理完畢后，縮回支撐槽鋼，由卷?yè)P(yáng)機(jī)吊著吊盤再次進(jìn)行下降，直至所有作業(yè)完成。

圖1 吊盤裝配圖

圖2 吊盤安裝示意圖

表1 施工材料及機(jī)具使用計(jì)劃表

2.4 吊盤的安全設(shè)施

2.4.1 作業(yè)人員的上下

當(dāng)清料盤在最高位置時(shí)，作業(yè)人員通過(guò)大方蓋人孔和料盤間的臨時(shí)爬梯上下?tīng)t體清料吊盤。因此，在上下時(shí)要保證料盤固定平穩(wěn)，防止抖動(dòng)。

2.4.2 吊盤操作平臺(tái)安全設(shè)施

（1）為保證給爐墻清料作業(yè)人員提供安全的施工平面，在吊盤上除中心半徑4 m區(qū)域鋪滿6 mm花紋板外，隨著爐缸直徑增大，將預(yù)先焊制的可伸縮骨架及時(shí)向外調(diào)整固定。將木跳板與骨架用8#鐵絲綁扎牢固，擴(kuò)大圓盤面積，以供作業(yè)使用要求。

（2）在吊盤中心半徑4 m圓周骨架上焊接長(zhǎng)度為1 500 mm，規(guī)格L40角鋼作為安全欄桿立柱，通圈拉設(shè)φ10鍍鋅安全繩作為作業(yè)人員清料作業(yè)時(shí)安全帶的掛設(shè)點(diǎn)。

2.5 安全驗(yàn)算

2.5.1 各項(xiàng)計(jì)算指標(biāo)估算

（1）吊盤骨架重量：2865 kg。

（2） 花紋板重量：3.14×4×4×48.4kg=2 431.6 kg（6 mm花紋板48.4kg/m2）。

（3）標(biāo)準(zhǔn)木跳板：50×4×300×50×500/1 000 000=1 500 kg(木材的平均密度為500 kg/m3)。

（4）考慮10人同時(shí)施工作業(yè)，每人按照80 kg考慮，則總重為 10×80 kg=800 kg。

（5）其他物件考慮負(fù)載 0.5t。

以上各項(xiàng)重量總計(jì)為：2 865+2 431.6+1 500+800+500=8 096.6kg，約 8.1 t。

2.5.2 卷?yè)P(yáng)機(jī)

每個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)承受的垂直荷載為：8.1 t/4/4=0.51 t，所選卷?yè)P(yáng)機(jī)符合作業(yè)要求。

2.5.3 鋼絲繩1

利用2×2滑輪組的形式提升吊盤，每根鋼絲繩實(shí)際承受拉力與卷?yè)P(yáng)機(jī)相同，即為0.51 t，換算為5.1 kN。

所選鋼絲繩的破斷拉力為：

考慮圓盤上為人員作業(yè)故取安全系數(shù)14，所以

因此，所選鋼絲繩符合使用要求，可以安全作業(yè)。

2.5.4 鋼絲繩2

定滑輪繩扣，每根鋼絲繩實(shí)際承受拉力為圓盤總重的1/4，即為2.025 t，換算為20.25 kN。

所選鋼絲繩的破斷拉力為：

考慮圓盤上為人員作業(yè)故取安全系數(shù)14，所以

因此，所選鋼絲繩符合使用要求，可以安全作業(yè)。

2.6 吊盤制作技術(shù)指標(biāo)

2.6.1 材料要求

（1）所用板材性能符合GB/T3274-2007規(guī)定,并具有質(zhì)量說(shuō)明書。

（2）所有鋼材表面銹蝕麻點(diǎn)刻痕深度不得超過(guò)厚度負(fù)偏差的一半，鋼材的實(shí)際厚度不得小于允許的最小厚度,斷口處不應(yīng)有分層缺陷。

（3）焊接材料應(yīng)有質(zhì)量說(shuō)明書，嚴(yán)禁使用無(wú)質(zhì)量說(shuō)明書、變潮、藥皮脫落、焊心生銹的焊材。

2.6.2 鉚焊件結(jié)構(gòu)件要求

（1）工件應(yīng)該按圖紙技術(shù)要求制作，表面平整，基線清楚。

（2）工件拼接時(shí)一定牢固，防止變形導(dǎo)致尺寸不準(zhǔn)，制作完成后應(yīng)妥善保管。

（3）采用普通碳鋼焊條焊接，保證焊縫質(zhì)量。

2.7 注意事項(xiàng)

（1）吊盤使用時(shí)，允許同時(shí)10個(gè)人同時(shí)站在吊盤上施工，嚴(yán)禁超載。

（2）吊盤吊起固定后，作業(yè)面嚴(yán)禁集中堆放重量超過(guò)200 kg以上的重物。

（3）吊盤上鋪設(shè)的木跳板前，應(yīng)仔細(xì)檢查，嚴(yán)禁使用有明顯裂紋的木跳板鋪設(shè)操作平臺(tái)。

（4）吊盤吊起后，應(yīng)及時(shí)用C120槽鋼使之與吊盤主要輻射梁（工200）抵緊，以減輕吊盤的上下左右晃動(dòng)。當(dāng)?shù)醣P升至到爐殼變徑處，可調(diào)節(jié)吊盤外周的伸縮槽鋼，以滿足施工需要。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)和安全校核，臨時(shí)吊盤安裝順利，保證了排險(xiǎn)人員的人身安全，以及煉鐵廠六高爐的爐壁清障工作順利完成。但仍有材料的可循環(huán)利用性、卷?yè)P(yáng)機(jī)的上下一致性值等方面需進(jìn)一步改進(jìn)和完善。