鋼結構制造項目工藝設計研究

孔憲威

摘 要：本文主要通過實際案例，對鋼結構制造項目工藝的設計原則以及設備選型進行了詳細的探討，并結合其工藝設計特點提出一些可行性強的優化措施，以便為進一步提高我國鋼結構制造工藝水平提供可靠的參考依據。

關鍵詞：鋼結構制造；工藝設計；優化措施；研究探討

近年來，隨著社會經濟的不斷發展，對于鋼結構的生產制造工藝也提出了較高的要求，規定其必須在保質保量的基礎上，最大化提高鋼結構的穩定性、美觀性和實用性，以便可以進一步擴大鋼結構的應用范圍。因此，這就給相關生產企業帶來了較大的挑戰，要想實現最終的生產目標，就要對現有的制造工藝進行全面的優化，并選擇適宜的生產設備，這樣才能滿足鋼結構的制造需求，使其各項工藝參數達到最高標準。

1.案例分析

某鋼結構生產企業原有的生產能力約為25000t/a，根據其未來發展需求，需要提升新建基地的生產標準，將其最終的生產任務確定在30000t/a。在實際生產過程中，該企業主要以電站鍋爐配套鋼結構制作為主，同時也承接建筑、橋梁等項目的鋼結構制造任務。因此，保證鋼結構的制造工藝水平、提高鋼構件的生產效率和加工精度已成為企業勢在必行的工作趨勢，要想實現這一目標，就要對現有的項目工藝設計形式進行全面的優化。

2 .基本設計原則分析

2.1投資成本的有效控制

從目前我國鋼結構制造行業發展現狀來看，其普遍存在利潤率低、項目規模小等問題。因此，要想推進各生產企業的進一步發展，就要確保其能夠在有限物質資源的基礎上，將鋼結構的生產質量提升到最大化。另外，在工藝設計層面上也要加大管控力度，尤其是生產設備的合理選擇，例如，在關鍵生產環節中，可以選用一些高端、技術精良的數控設備；而一般生產環節中，可以選用一些低成本、性能良好的普通設備，這樣既可以提升鋼構件的生產質量，又能降低總的生產投資成本。

2.2 生產調節能力的有效提升

該企業對新基線所提出的生產要求屬于理想化的預測目標，稍有不慎，就會導致實際生產情況與生產目標出現較大的差異。因為企業的主要生產目標是以電站鍋爐鋼結構制造為主，但是最終的生產任務也要能夠符合當下市場的經營發展需求，再加上建筑用鋼以及工業用鋼結構的比例變化較大，所以即使所生產的鍋爐鋼結構質量達到相應的生產標準，但是也導致機組容量出現很大的差距。因此，要想改善這種現狀，就要按照以下兩點原則對企業生產調節能力進行設計：第一，要保證企業總生產能力，選擇適宜的通用設備；第二，在開展平面布局設計工作時，要盡量將相同或相近的工序進行合并，這樣才能提高鋼結構生產效率，降低鋼結構生產成本。

3.主要生產工藝設計及設備的合理選型

3.1 H型鋼生產工藝設計及設備選型

3.1.1生產工藝設計

所謂H型鋼，是指一種截面呈“H”形的鋼結構件，主要由上下翼板和腹板所組成。并且還會在腹板上增加相應的強筋板。其整體工藝設計流程可以分為切割下料、拼板接長、組立裝焊接、校正、端面銑、鉆孔、附件裝配以及噴漆包裝等環節。而該企業所生產的H型鋼產品主要分為兩大類，即規格較大的板焊H型鋼和規格相對較小的熱軋H型鋼，無論哪種鋼結構產品，其產量比例都是十分明顯，所以在設計過程中必須嚴格按照相應的操作規范以及工藝要求來進行。

3.1.2設備選型

從焊接生產模式來看，H型鋼主要以單機流水線生產和自動化生產模式為主。其中，前者生產過程中所涉及的基本設備有很多種，如：組立機、自動焊機、翼緣校正機等。據相關實踐證明，這種生產模式不僅占地面積小，而且還具有較低的運行成本，比較適宜于那些小型的鋼結構生產企業；而自動化生產模式所包含的基本設備除了上述設備外，還包括：移鋼機、翻轉機、輸送輥道設備以及控制系統等，進以確保整條生產線都能實現聯動控制和自動化生產。據相關實踐證明，自動化生產線的優勢比較明顯，不僅工作效率和工作質量高，而且所涉及的是批人工干預也是十分之少，可以達到批量生產目標。但是不足之處就是投資成本和占地規模較大，所以，比較適合應用在一些大型的鋼結構生產企業中?；诎咐髽I的生產任務要求，在選擇生產模式以及生產設備時，可以以單機生產線為主，并配置組立機、懸臂式埋弧自動焊機、翼緣校正機以及小車式埋弧焊機等固定設備，這樣才能保質保量的在規定時間內完成H型鋼的總生產任務。

3.2箱型梁生產工藝設計及設備選型

3.2.1生產工藝

所謂箱型梁，是指一種截面為方形的鋼結構件，主要由蓋板、腹板、底板以及隔板所組成。通常，這種鋼結構件都會應用在高層建筑以及大跨度橋梁等工程項目中。從整體制造工藝來看，型梁的生產工藝十分復雜，整體工藝流程可以分為以下幾個步驟，即：底板劃線、隔板組裝及定位焊、腹板組裝及定位焊、隔板三邊焊接、UT檢測、上翼板組裝、尺寸檢查、鉆孔、隔板電渣焊、四縱縫埋弧焊、校正、端面銑等環節。

3.2.2設備選型

一般情況下，箱型梁的焊接生產模式也分為單機流水線生產和半自動化生產兩種模式。在單機流水線生產過程中，所涉及的基本設備主要包括：組立機、埋弧自動焊機和電渣焊機等。而半自動化生產過程中則需要購置翻轉架、移鋼機和輸送輥道等配套設備。從案例企業的生產現狀來看，其在生產箱型梁時，最佳的生產模式應以單機流水線為主，并采用U型箱型組立機、懸臂式埋弧自動焊機和電渣焊機，這樣才能保質保量的在規定時間內完成箱型梁的總生產任務。

4.相關優化措施

4.1充分明確起重能力

由于該企業的生產廠房長度為250m，由4跨生產車間所組成，因此，所生產的鋼結構件的重量也要控制在25t以內，相對，可以采用25t起重機來完成構件的轉運要求。但因為鍋爐鋼架中的大板梁重量較明顯，所以若是1000MW鍋爐大板梁采用疊梁制造工藝來進行生產，則其單片梁的重量就會超過155t，這樣就會與預期設計目標出現較大的差距。所以，為了節省制造成本，就要根據廠房的總長度，在相應的區域內配置2臺100t起重機，并按照合抬的方式進行起吊，這樣就能滿足大板梁的轉運要求。

4.2合理劃分工藝物流和功能分區

由于該企業H型鋼和箱型梁的制造工藝流程相對簡單，所以在設計過程中，就要結合各部件的制造工藝，按照應用功能將整個車間劃分成6個功能分區：第一，原材料存放區，主要貯存外購鋼板和型材；第二，切割下料區，主要為了實現集中備料，可以容納數控切割機和直條切割機等基本設備；第三，H型鋼焊接區，主要為了滿足H型鋼件制造以及各種零部件制造。所以應能夠放置多種基本設備，如：H型鋼組立機、自動焊機、翼緣校正機、端面銑床、轉角帶鋸床、鎖口機、三維數控鉆等設備；第四，箱型梁焊接區，主要為了滿足箱型梁及各部件的制造需求。所以應能夠容納相應的配套設備，如：U型/箱型組立機、埋弧自動焊機、電渣焊機、端面銑床等設備；第五，鋼結構件附件焊接及周轉區，主要為了所有鋼結構件的焊接和校正、檢驗需求；第六，涂裝區，主要用于用于產品涂裝，所以必須將其劃分成噴丸室和噴漆室兩個區域。

結束語：

綜上所述，通過對案例企業鋼結構制造項目工藝的分析，可以看出，要想進一步提高企業市場競爭能力，使其獲得相應的生產效益，就要結合實際情況，對現有的項目工藝設計方案進行全面的優化，并不斷強化企業的投資成本和生產調節能力，選取適宜的生產設備，對鋼結構件的起重能力進行充分的明確，合理劃分工藝物流和功能分區，這樣才能高效、保質保量的完成總生產任務，達到理想的發展目標。

參考文獻：

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