周彬輝

(中國十九冶工業(yè)建設(shè)分公司, 四川成都 610000)

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高爐送風(fēng)裝置在圍管上定位開孔技術(shù)

周彬輝

(中國十九冶工業(yè)建設(shè)分公司, 四川成都 610000)

高爐送風(fēng)裝置是高爐加熱系統(tǒng)的最后一環(huán)，其安裝質(zhì)量決定高爐內(nèi)受熱分布，因此高爐送風(fēng)裝置在圍管上定位開孔尤為重要，利用BIM3D及全站儀測量在圍管上精確定位，再設(shè)計一套簡易、輕便、牢固的送風(fēng)裝置模具，在圍管上劃線切割，確保送風(fēng)裝置的安裝質(zhì)量。

送風(fēng)裝置； 高爐圍管； 定位開孔

高爐是鋼鐵生產(chǎn)中的重要設(shè)備，由于其煉鐵技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)良好，工藝簡單，生產(chǎn)量大，勞動生產(chǎn)率高，能耗低，因此，這種方法生產(chǎn)的鐵占世界鐵總產(chǎn)量的95 %以上。高爐煉鐵時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑，從位于爐子下部沿爐周一圈的圍管，分多個送風(fēng)裝置經(jīng)風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣，在高溫下使空氣中的氧與炭結(jié)合成一氧化碳，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石(氧化鐵)中的氧形成二氧化碳，從而還原得到鐵。風(fēng)口送風(fēng)裝置作為爐前設(shè)備的重要部件之一，其安裝質(zhì)量直接關(guān)系到高爐煉鐵的生產(chǎn)效率及高爐的使用壽命，而控制送風(fēng)裝置的安裝偏差又決定于在熱風(fēng)圍管上的精確定位開孔，掌握定位開孔的關(guān)鍵技術(shù)，按施工關(guān)鍵技術(shù)流程指導(dǎo)安裝施工能有效地確保和提高送風(fēng)裝置的安裝精度，也在一定程度上體現(xiàn)了施工單位的技術(shù)水平。

本文論述了一種定位開孔的方法，首先根據(jù)設(shè)計圖建立送風(fēng)管及圍管的BIM 3D模型，利用模型截取出鵝頸管與圍管接口外緣點至高爐中心點距離；使用全站儀，截取兩對稱風(fēng)口法蘭中心點直線，以及高爐中心點沿以上直線延生距離，確定送風(fēng)裝置與圍管接點位置，再使用簡易模具，對正以上所確定點，并根據(jù)模具外緣在圍管上劃線開孔，以下就以臺塑越南高爐工程送風(fēng)裝置安裝為例。

1 工程概況

臺塑河靜鋼鐵興業(yè)責(zé)任有限公司1號、2號4 350 m3高爐工程位于越南河靜省奇英永安經(jīng)濟區(qū)，這是由中國十九冶集團施工總承包的高爐項目，先后接待了多國經(jīng)濟使團、新日鐵、JFE、越南國家部委及領(lǐng)導(dǎo)人等參觀團體逾20次，樹立了中冶集團建設(shè)隊伍在國際上的良好形象。送風(fēng)裝置作為高爐核心的標(biāo)志性設(shè)備，其安裝形象更是高爐形象的突出體現(xiàn)。

本文以臺塑高爐送風(fēng)裝置為例進行論述，臺塑越南高爐每座高爐有送風(fēng)裝置36套，每套6.5 t，包含鵝頸管，波紋直管，直吹管及一根上部拉桿，兩根下部拉桿(圖1)。

注：1.圍管；2.鵝頸管；3.波紋直管；4.直吹管；5.上部拉桿；6.開孔位置；7.高爐壁圖1 送風(fēng)裝置外形

現(xiàn)階段圍管開孔一般采用兩種方法：

方法一，根據(jù)設(shè)計圖中鵝頸管中心與熱風(fēng)圍管豎向中心線角度，計算出鵝頸管中心線距離圍管中心線距離，再采用圍管外壁掉線測量的方式劃出鵝頸管中心點；同時，使用油毛氈放樣，再使油毛氈中心點與鵝頸管中心定位點對正后，沿樣板外沿劃線切割開孔。此方法存在多處弊端，一是對點采用中心對位，樣板覆蓋后對位困難且方向易偏差；二是使用油毛氈放樣存在偏差，劃線開孔后，鵝頸管安裝中仍需進行孔洞修改，最終造成間隙偏差過大，不利于后續(xù)焊接施工。

方法二，樣桿法開孔，利用方法一所述方法定位，再用圓規(guī)式樣桿劃線開孔，由于定位不準(zhǔn)及圍管自身圓度不規(guī)則，造成開孔不規(guī)則，安裝偏差及間隙過大等。

2 定位開孔技術(shù)

利用可測距工具全站儀，直接測量高爐中心點到鵝頸管外壁與圍管交點的距離，投放至圍管上，再使用制作好的弧形接口模具在圍管上劃線，開孔。

2.1 數(shù)據(jù)確定

設(shè)計圖中一般給出送風(fēng)裝置鵝頸管與豎直方向的夾角角度，而鵝頸管與圍管接觸位置因弧形段接觸，CAD中數(shù)據(jù)易出現(xiàn)偏差，設(shè)計中一般不會給出具體數(shù)據(jù)。這里，我們根據(jù)設(shè)計參數(shù)，使用BIM 3D技術(shù)，繪出送風(fēng)裝置立體圖，并采點取距，標(biāo)定出鵝頸管與圍管接觸外沿點與高爐中心點距離L(圖2)。

圖2 鵝頸管定位取距示意

2.2 測量放線

使用全站儀，根據(jù)兩對稱風(fēng)口中心線放直線，儀器架設(shè)好后，再使用該儀器取高爐中心點為起點，沿直線取距離L，在外部平臺上劃出點A，即送風(fēng)裝置鵝頸管外沿與圍管接點位置在平臺上的理論投影點，再使用線錘將此點引射至圍管標(biāo)注為點B，用于后續(xù)安裝對點(圖3)。

注：1.圍管上定點B；2.線錘；3.測量儀器；4.距離高爐中心L的點A；5.高爐中心線；6.風(fēng)口及風(fēng)口中心線；7.固定點A與高爐中心距L圖3 送風(fēng)裝置定位放線原理示意

2.3 放樣制模

利用BIM技術(shù)放樣制模，截取一段與鵝頸管等直徑的管段，長度不超過500 mm為宜，避免過重，其一端按放樣尺寸切割成弧形，可與圍管緊貼，另一端封閉并制作樣桿，按設(shè)計尺寸制作成L型模具。

鵝頸管弧形段在切割前，按弧段放樣最高點與最低點分別標(biāo)示弧段高低點中線。其中最高點頂部設(shè)定為定位點B′，定位時使其與圍管上定位點B相重合(圖4)。

注：1.定位點B′；2.高點中線；3.低點中線圖4 鵝頸管制作

樣桿水平段兩側(cè)設(shè)置支撐座，用于固定及調(diào)整，并在代直吹管水平段標(biāo)示其管道中線，該中線應(yīng)代表整個模具的中線，處于代直吹管水平段沿管道方向的正上方(圖5)。

注：1.弧形鵝頸管；2.代波紋直管段；3.代直吹管段；4.支撐調(diào)整座圖5 模具結(jié)構(gòu)

2.4 模具就位

使用上部拉桿固定點及圍管上吊耳為基點，使用手拉葫蘆提升并調(diào)整模具(圖6)。

注：1.安裝用吊點；2.手拉葫蘆；3.支撐座；4.調(diào)整螺栓圖6 模具吊裝示意

使模具鵝頸管弧段外沿中點B′與圍管上所放基準(zhǔn)點B重合，同時在爐殼風(fēng)口中心線上吊線，使代直吹管中心線與風(fēng)口中心線處于同一垂線中(圖7)。

注：1.風(fēng)口；2.風(fēng)口法蘭中心線；3.線錘；4.代直吹管中心線圖7 模具支管段風(fēng)口位置找正示意

同步調(diào)整支撐座調(diào)整螺栓，使代直吹管垂直段垂直。至此，模具以頂部弧形段B′點，代直吹管段中線及垂直段垂直三處定位，保證模具位置的準(zhǔn)確性(圖8)。

注：1.圍管；2.圍管及鵝頸管定位點；3.代直吹管垂直段；4.代直吹管水平段；5.風(fēng)口中心線；6.調(diào)整螺栓；7.支撐調(diào)整座圖8 模具整體找正示意

2.5 沿模具邊線繪制切割線

一般采用4 mm厚石筆，中部磨尖，將其靠在弧段外沿在圍管上劃線，其劃線比鵝頸管外徑大2×2=4 mm，既滿足安裝要求，同時滿足焊接預(yù)留間隙(圖9)。

注：1.圍管；2.畫筆；3.鵝頸管圖9 開孔切割線繪制示意

2.6 火焰切割開孔

沿所畫切割線，使用火焊從圍管底部進行切割，切割需垂直圍管壁(圖10)。

注：1.圍管；2.開孔切割線；3.切割線圖10 切割線方向示意

2.7 圍管內(nèi)部修孔

火焰開孔后，需從圍管內(nèi)部對開孔進行修理，及坡口切割，坡口深度以壁厚2/3為宜，此項既是修理開口形狀，滿足

鵝頸管的插接工序，同時也是對后續(xù)焊接的坡口處理。完成開孔內(nèi)部修理后即可進行送風(fēng)裝置的安裝(圖11、圖12)。

注：1.圍管開孔；2.切割線圖11 切割修孔形式示意

注：1.鵝頸管；2.坡口樣式；3.圍管圖12 坡口外形

3 結(jié)束語

經(jīng)過以上論述，使用全站儀結(jié)合BIM信息化技術(shù)，在圍管上定點，再制作一套固定的帶弧形接觸面的樣桿模具，依定點定位模具并依弧形段劃線切割、修孔。此技術(shù)可有效提高送風(fēng)裝置在圍管上的開孔定位精度，縮短施工周期，降低施工成本及提高施工質(zhì)量。

[1] GB 50661-2011 鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].

[2] GB 50026-2007 工程測量規(guī)范[S].

周彬輝(1971～)，男，本科，高級工程師，從事機械技術(shù)工作。

TF321.6

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[定稿日期]2017-03-22