趙軍

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司設(shè)備工程部 ）

1 背景介紹

八鋼公司150t轉(zhuǎn)爐承擔(dān)著冶煉棒、線材優(yōu)質(zhì)鋼的任務(wù)，是八鋼棒材產(chǎn)線重要的主體設(shè)備。2019年初，150t轉(zhuǎn)爐發(fā)生爐體支撐裝置連板斷裂事故，造成歷時(shí)35天的停機(jī)搶修，給整個(gè)產(chǎn)線的生產(chǎn)組織造成 嚴(yán)重影響。

轉(zhuǎn)爐支撐裝置連板斷裂時(shí)，爐體（重710t）位置已經(jīng)偏離托圈安裝位，而針對同類設(shè)備此類故障的處理沒有任何可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)，所以搶修過程存在很大的技術(shù)難度和安全風(fēng)險(xiǎn)。

為此，工程技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場狀況，以安全施工為原則，通過反復(fù)分析討論，制定了爐體固定、調(diào)整定位、連接板及軸承更換三個(gè)階段的實(shí)施方案，通過對三個(gè)階段實(shí)施方案關(guān)鍵控制點(diǎn)的有效控制和過程步序的嚴(yán)格管控，保證了搶修工作順利完成。為此。將此次搶修實(shí)踐形成案例，為同類大型關(guān)鍵設(shè)備的檢修工作提供借鑒。

2 搶修步序及事故關(guān)鍵控制點(diǎn)管控

八鋼150t轉(zhuǎn)爐爐體支撐裝置是由三組豎直方向的鉸形聯(lián)接（垂直吊掛）和二組水平方向的鉸形聯(lián)接（水平懸掛）組成(見圖1）。三組垂直方向鉸形聯(lián)接用于懸掛爐殼，兩組水平方向鉸形聯(lián)接用于限制爐殼扭轉(zhuǎn)。

圖1 150t轉(zhuǎn)爐爐體結(jié)構(gòu)簡圖

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際狀況及安全生產(chǎn)要求，編制搶修安全技術(shù)方案，成立搶修組織管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)搶修現(xiàn)場安全、技術(shù)指導(dǎo)和施工管理與協(xié)調(diào)。

搶修工作按三個(gè)階段實(shí)施：第一階段進(jìn)行爐體固定，完成搖爐；第二階段實(shí)施爐體調(diào)整定位；第三階段實(shí)施支撐裝置連接板及軸承更換。

2.1 第一階段爐體固定 完成搖爐關(guān)鍵控制點(diǎn)管控

2.1.1 爐體固定關(guān)鍵點(diǎn)措施

連板更換時(shí)，爐體位置必須要保持垂直，爐底朝上。連板斷裂時(shí)爐體處于水平臥躺狀態(tài)，搖爐時(shí)存在爐體掉落的風(fēng)險(xiǎn)，因此爐體與托圈不做固定則不能搖爐。更換連板，必須先將爐體與托圈可靠連接在一起，為低速搖爐創(chuàng)造條件。

現(xiàn)場采用臨時(shí)支架焊接方式，臨時(shí)固定爐體和托圈位置，確保爐體位置穩(wěn)定。支架提前預(yù)制，與爐體和托圈的焊接部位開20度坡口，坡口方向朝外。

圖 2 托圈下部臨時(shí)支座布置圖

圖 3 托圈上部臨時(shí)支座布置圖

2.1.2 焊縫強(qiáng)度校核計(jì)算

為了確保支架焊接后能夠可靠的將爐體與托圈連接，實(shí)現(xiàn)搖爐，對焊縫強(qiáng)度校核計(jì)算。

已知條件：爐體重量180t（含爐殼，水冷爐口，爐體擋渣板等），耐材重量530t（按新耐材重量），則總負(fù)荷為710t，Q345鋼板厚度為40mm，抗剪強(qiáng)度為171MPa。

（1）面積計(jì)算

與爐體焊縫面積：S1=40×640×2×12=614400mm2

與托圈焊縫面積：St=40×500×2×1 2= 480000mm2

（2）鋼板剪應(yīng)力計(jì)算：τ=F/A

式中：τ-剪切應(yīng)力，MPa；F-剪切力 N，按總負(fù)荷710t取值；A-剪切面積，mm2

垂直狀態(tài)時(shí)支座與爐體焊縫面積：Sl=614400mm2，水平狀態(tài)時(shí)取值，按支座與托圈焊縫面積：St=480000mm2

（3）計(jì)算水平和垂直兩種極限條件下核算鋼板受力情況。

垂直狀態(tài)時(shí)，鋼板剪應(yīng)力τ=11.3MPa

水平狀態(tài)時(shí)，鋼板剪應(yīng)力τ=14.5MPa

由計(jì)算得出，兩種最不利工況下，最大剪應(yīng)力計(jì)算值為14.5MPa，遠(yuǎn)小于許用剪應(yīng)力，滿足低速搖爐要求。

2.1.3 焊接工藝關(guān)鍵點(diǎn)控制

爐體上部和下部搭設(shè)作業(yè)平臺，保證作業(yè)空間和作業(yè)安全。為保證焊接過程完全受控，設(shè)置了專人管控。

支架定位后開始焊接，采用氣體保護(hù)焊，為了保證焊縫質(zhì)量，對焊接部位進(jìn)行預(yù)熱后焊接，焊后加熱保溫。

焊接工藝要求：（1）焊前用電加熱的方式對焊件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為120℃，恒溫時(shí)間0.5～1小時(shí)。（2）焊接時(shí)采用二人對稱焊接的方式，二人采用相同的焊接方向，同樣的焊接電流及焊接速度。焊接過程中不能間斷，要保證足夠的焊接層間溫度。（3）焊后立即進(jìn)行升溫，采用電加熱器加熱至300℃，用石棉毯保溫6小時(shí)，每小時(shí)降溫20℃，然后關(guān)機(jī)。（4）支架焊接后采用磁粉和超聲波對焊接部位探傷，檢測焊接質(zhì)量是否滿足要求。

2.1.4 搖爐管控

搖爐前確認(rèn)，制定搖爐方案，拆除作業(yè)平臺，確認(rèn)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作到位，等待搖爐指示。

搖爐前工作確認(rèn)后，摘牌送電后搖爐，緩速使?fàn)t口朝下，托圈處于水平方向，第一階段爐體固定，搖爐工作按計(jì)劃節(jié)點(diǎn)完成。

2.2 第二階段實(shí)施爐體調(diào)整定位關(guān)鍵控制點(diǎn)管控

2.2.1 爐體支撐關(guān)鍵點(diǎn)措施

爐體與托圈焊接連接好后，將爐體搖至爐口朝下，托圈處于水平方向。在三組垂直吊掛的爐體支座兩側(cè)焊接千斤頂支架，使用液壓千斤頂支撐住爐體。同時(shí)要對未斷裂的垂直吊掛和水平懸掛進(jìn)行探傷，為后續(xù)的方案確定和調(diào)整提供必要的依據(jù)。

2.2.2 斷裂連板拆除

分別在三組垂直連板的爐體支座兩側(cè)焊接千

圖4 頂升、旋轉(zhuǎn)、平移千斤頂支架布置圖

在爐后（南側(cè)）垂直吊掛兩側(cè)用2臺320噸液壓千斤頂支撐住，由于爐體是處于傾斜狀態(tài)，在千斤頂與千斤頂支架之間必須放置斜鐵保證千斤頂與支架接觸面完全結(jié)合，避免千斤頂受力后傾倒，同時(shí)因千斤頂行程原因，須在千斤頂?shù)撞糠胖?塊200mm墊板，見圖5所示。

圖5 爐體與托圈千斤頂頂升示意圖

在爐體與托圈水平方向環(huán)縫最大的部位焊接水平千斤頂支架，放置千斤頂支撐。全部千斤頂支撐完成后，將臨時(shí)固定支架割除。

2.2.3 爐體位置調(diào)整關(guān)鍵點(diǎn)措施

臨時(shí)固定支架割除后，爐體依靠液壓千斤頂支撐。此時(shí)爐體依然是傾斜狀態(tài)，需要調(diào)整恢復(fù)至正常位置。通過千斤頂進(jìn)行爐體調(diào)整，先調(diào)整爐體水平，再調(diào)整爐體周向位置。

2.2.4 爐體水平調(diào)整

通過降低爐后垂直支撐兩側(cè)液壓千斤頂調(diào)整爐體水平位置，在下調(diào)過程中由于液壓缸行程為200mm，實(shí)際爐后需要下降高度約為500mm，所以在千斤頂下放置了兩塊200mm墊塊，在下降過程中需要取兩次墊塊。在取墊塊時(shí)，需要借助爐體上的導(dǎo)向支架來支撐爐體。下降步驟：下降千斤頂使?fàn)t體下降約150mm，在導(dǎo)向支架下加入墊塊支撐，并用斜鐵塞緊下落千斤頂使千斤頂不受力后取出第一塊墊塊再將千斤頂就位后，頂起爐體取出導(dǎo)向支架下的墊塊，再重復(fù)一次以上步驟后將爐體下降約180mm。由于爐體在周向有較大位移，下降到此時(shí)導(dǎo)向支架與托圈上的定位塊產(chǎn)生干涉，接著開始調(diào)整爐體周向位置。

2.2.5 爐體周向位置調(diào)整

通過水平放置的千斤頂使?fàn)t體旋轉(zhuǎn)調(diào)整周向位置，在實(shí)施過程中使用200t千斤頂旋轉(zhuǎn)爐體，旋轉(zhuǎn)不動。之后改變方法，在托圈東側(cè)的定位塊側(cè)面使用割刀割出斜面，繼續(xù)下落爐體，使導(dǎo)向支架內(nèi)側(cè)與托圈定位塊斜面接觸后，利用爐體自重使?fàn)t殼周向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，爐體通過干涉位置，由于周向位置還未達(dá)到最佳，所以又在托圈定位塊側(cè)面貼焊斜鐵，再使用上述辦法下落爐體使?fàn)t體周向再次發(fā)生旋轉(zhuǎn)，爐體周向位置和水平位置都已達(dá)到要求。

2.3 第三階段實(shí)施連板及軸承更換關(guān)鍵控制點(diǎn)管控

2.3.1 作業(yè)平臺搭設(shè)

在托圈周圍搭設(shè)作業(yè)工作面，在爐前設(shè)置上下平臺走梯，在爐體下部焊接零時(shí)支架部位搭設(shè)過橋到爐前和爐后平臺上，平臺、走梯及過橋焊接防護(hù)欄桿，

2.3.2 連板更換關(guān)鍵控制點(diǎn)

連板更換見圖6。

圖6 連板更換裝置示意圖

爐體調(diào)整到位后更換垂直吊掛和水平懸掛連板，為提高工作效率，采取一副垂直吊掛連板與一副水平懸掛連板同步進(jìn)行更換（保證每次更換只拆除一副垂直吊掛）。在每個(gè)垂直吊掛連板拆除前必須在垂直吊掛兩側(cè)支撐好千斤頂，保證垂直吊掛拆除時(shí)爐體不發(fā)生下沉。

為了保證作業(yè)質(zhì)量及排查出可能存在的隱患，需要全程探傷作業(yè)，對焊接質(zhì)量、連板備件、連板支座等進(jìn)行全面探傷。

2.3.3 新連板裝配

（1）軸承中心套裝配：軸承中心套裝配時(shí)采用加熱爐加熱，加熱溫度設(shè)定為100℃，軸承在加熱爐小車上水平放置，下部墊三塊墊塊，由于要保證中心套在安裝時(shí)突出部分能夠下降到位，所以墊塊邊沿過內(nèi)孔邊沿要小于20mm，同時(shí)可以起到中心套定位作用。

加熱時(shí)間1小時(shí)，開出加熱爐小車，測量軸承溫度約80℃，試棒測量后用自制吊具水平吊起中心套直接裝入軸承內(nèi)，中心套裝好后待自然冷卻到50℃以下再吊下，避免中心套跑位，不允許加速冷卻。7套軸承中心套安裝全部正常，未出現(xiàn)異常。

（2）連板軸承裝配：連板軸承裝配采用加熱爐加熱，加熱爐溫度設(shè)定100℃，連板在加熱前將一側(cè)的透蓋要事先裝好，目的是軸承定位。一次加熱兩件連板，連板在加熱爐小車上用墊鐵墊平后入爐。實(shí)際加熱約5小時(shí)，裝配件溫度約80℃，使用試棒測量尺寸合適后開始安裝軸承。

使用自制吊具將裝好中心套的軸承吊水平將其裝入連板，軸承裝入后將連板吊下，安裝另外一側(cè)透蓋。安裝透蓋時(shí)要注意：防塵圈的安裝、螺桿方向要一致，兩側(cè)螺桿伸出長度要合適。5件連板采用同樣方法裝配。連板要緩慢冷卻，在拉運(yùn)過程中包裹巖棉，避免快速冷卻。

2.3.4 爐后垂直連板安裝

爐后垂直連板通過后爐門處使用叉車倒運(yùn)至爐后作業(yè)平臺上，通過爐體和墻體上焊接的支架倒運(yùn)至安裝位，先裝入上部銷軸，通過調(diào)整爐體高低位置裝入下銷軸。

2.3.5 東側(cè)水平連板安裝

東側(cè)水平連板通過叉車倒運(yùn)至爐后作業(yè)平臺后，通過爐體和墻體上焊接的支架倒運(yùn)至安裝位。先裝入托圈支座上的銷軸，然后在爐體東南側(cè)和北側(cè)放置兩臺200t液壓千斤頂，水平頂爐體來調(diào)整爐體，使水平連板第二個(gè)孔對正后裝入銷軸。

2.3.6 東北側(cè)垂直連板和西側(cè)水平連板

（1）在東北側(cè)垂直連板兩側(cè)支撐好兩臺320t千斤頂，使用割刀割斷連板銷軸，取出連板。使用割刀將支座內(nèi)關(guān)節(jié)軸承割除，避免割傷支座內(nèi)孔，所以不能直接割透軸承外圈，割開內(nèi)層后用榔頭敲打出軸承。軸承取出后清理支座內(nèi)孔后覆蓋電加熱板對支座進(jìn)行加熱。

（2）西側(cè)水平連板拆除（與東北側(cè)垂直連板同步進(jìn)行）。由于西側(cè)水平連板銷軸在2018年12月才更換完軸承，所以銷軸采用保護(hù)性拆除的方法。將水平連板從中間割斷，調(diào)整水平連板后使用葫蘆吊出北側(cè)銷軸。

南側(cè)銷軸的上軸承已碎裂，支座T型架安裝在銷軸中部用2臺200t液壓千斤頂拔不出銷軸。改變方法，將銷軸向下敲擊，將銷軸下降到底，再將上部碎裂的軸承全部清理后，再用千斤定向上拉拔，銷軸拆出。在西側(cè)水平懸掛旁爐墻側(cè)開口處搭設(shè)平臺，拆下的水平吊掛連板通過平臺移出。

檢查西側(cè)水平支座的三個(gè)軸承都完好不用拆除，僅將碎裂的軸承拆除后更換。

2.3.7 東北側(cè)垂直連板和西側(cè)水平連板安裝

（1）將安裝好軸承的新的垂直連板通過吊車吊至東北側(cè)垂直吊掛的安裝位置附近，使用爐體上焊接的支架吊至安裝位，先對正下部，安裝下部銷軸，再通過垂直吊掛兩側(cè)的320t千斤頂對爐體高低進(jìn)行微調(diào)，對正上孔，安裝上部銷軸。

（2）西側(cè)水平連板安裝與東北側(cè)垂直連板的安裝是同步開展。先將水平連板放置在爐墻側(cè)開口處搭設(shè)的平臺上，使用葫蘆將連板水平移入到西側(cè)水平懸掛的安裝位置。先調(diào)整連板對正北側(cè)孔，安裝銷軸，然后初步對正南側(cè)孔，等東北側(cè)垂直連板第二個(gè)銷軸裝到位置后，將在東北側(cè)垂直吊掛兩側(cè)支撐得2臺320t液壓千斤頂泄壓后，在北側(cè)水平放置200t液壓千斤頂對爐體進(jìn)行微調(diào)，對正水平懸掛的南側(cè)孔后，將水平連板南側(cè)銷軸安裝到位。

2.3.8 西北側(cè)垂直吊掛連板拆除及支座軸承安裝

在西北側(cè)垂直連板兩側(cè)支撐好兩臺320t千斤頂，使用割刀割斷連板銷軸，取出連板。使用割刀將支座內(nèi)關(guān)節(jié)軸承割除，避免割傷支座內(nèi)孔，所以不能直接割透軸承外圈，割開內(nèi)層后用榔頭敲打出軸承。軸承取出后清理支座內(nèi)孔后覆蓋電加熱板對支座進(jìn)行加熱。

2.3.9 西北側(cè)垂直吊掛連板安裝

將安裝好軸承的新垂直連板吊至西北側(cè)垂直吊掛的安裝位置附近，使用爐體上焊接的支架吊至安裝位，先對正上部，安裝上部銷軸，再通過垂直吊掛兩側(cè)的320t千斤頂對爐體高低進(jìn)行微調(diào)，對正下孔，安裝下部銷軸。

2.3.10 軸承安裝加熱溫度控制

在5個(gè)連板、軸承安裝過程中，將加熱器溫度設(shè)定為100℃，實(shí)際爐體連板軸承支座加熱時(shí)間約6小時(shí)，溫度約90℃，軸承安裝到位。

2.4 探傷檢測

在整個(gè)檢修過程中對連板、銷軸及連板支座進(jìn)行了全面的探傷檢測，發(fā)現(xiàn)南側(cè)垂直吊掛爐體上的支座與爐體的焊接部位產(chǎn)生了裂紋，在更換連板的過程中對支座裂縫處進(jìn)行了打磨，打磨深度約20mm后裂紋消失，然后對此處進(jìn)行了焊接，采用與焊接臨時(shí)支架相同的焊接工藝。

3 結(jié)束語

針對八鋼150t轉(zhuǎn)爐發(fā)生爐體支撐裝置連板斷裂事故以及現(xiàn)場實(shí)際情況，通過分析討論，制定了搶修方案。搶修實(shí)施效果表明，施工的安全、質(zhì)量、進(jìn)度均達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

（1）搶修過程嚴(yán)格執(zhí)行制定的安全措施，現(xiàn)場設(shè)定安全專業(yè)人員旁站指導(dǎo)及監(jiān)督，確保整個(gè)檢修過程中作業(yè)人員和設(shè)備設(shè)施的安全。

（2）嚴(yán)格執(zhí)行方案中制定的加熱制度、焊接工藝等標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)步序嚴(yán)格按照施工方案要求控制，全程專人監(jiān)控，對關(guān)鍵控制點(diǎn)都有詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄，并對轉(zhuǎn)爐懸掛系統(tǒng)的各部件及部位進(jìn)行了探傷，確保施工質(zhì)量100%可控。

（3）搶修嚴(yán)格按照計(jì)劃節(jié)點(diǎn)控制施工進(jìn)度，對搶修過程中出現(xiàn)的各類問題，由搶修指揮部每天進(jìn)行動態(tài)分析并及時(shí)調(diào)整，保證了對施工節(jié)點(diǎn)的有效管控。