杜軍科 張萬(wàn)紅 姜 坤

（天津二十冶建設(shè)有限公司，天津 300301）

1 前言

濟(jì)鋼4#210噸轉(zhuǎn)爐工程是二十冶天津公司當(dāng)時(shí)施工的最大容積的轉(zhuǎn)爐工程。該工程的設(shè)計(jì)單位為中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，轉(zhuǎn)爐本體的托圈與爐殼之間的連接型式為全懸掛方式，不同于三個(gè)球鉸的連接方式。由于其連接方式，必須采用整體平移的施工方法進(jìn)行轉(zhuǎn)爐就位。

2 概況

在轉(zhuǎn)爐本體設(shè)備就位前，根據(jù)煉鋼車間內(nèi)各跨天車情況，轉(zhuǎn)爐整體平移工裝平臺(tái)在車間的精煉跨安裝，并且為保證轉(zhuǎn)爐能夠平移，工裝平臺(tái)安裝在兩臺(tái)鋼包車上，由鋼包車移動(dòng)使轉(zhuǎn)爐就位。工裝平臺(tái)需要承受爐殼、托圈、托圈防護(hù)板、水冷爐口、爐體懸掛裝置、爐體擋渣板、軸承座的重量總重為563噸。

轉(zhuǎn)爐就位后托圈耳軸中心標(biāo)高▽+12.0m，軸承座中心間距12.200m；爐底標(biāo)高+6.70m。爐體尺寸為：爐體外徑Φ7960mm，內(nèi)徑Φ7800mm，爐殼壁厚80mm，高 10680mm；托圈尺寸為：直徑 Φ內(nèi) 8460mm，Φ外10260mm，托圈高2500mm；加耳軸長(zhǎng)度最大外形尺寸14950mm。

鋼包車尺寸：車體高度2200mm，額定載荷380噸，車輪跨距5200mm。

3 工裝平臺(tái)外形設(shè)計(jì)

工裝平臺(tái)在兩臺(tái)鋼包車上生根，靠鋼包車的移動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)爐整體平移就位?？紤]到工裝平臺(tái)需要承受整套轉(zhuǎn)爐設(shè)備的重量，又要將主要受力點(diǎn)避開托圈下的懸掛裝置，只能采用4個(gè)受力點(diǎn)?？紤]將鋼柱受力能夠垂直傳遞到爐下鋼包車和爐下軌道上，工裝平臺(tái)立柱的柱中與爐下軌道中心對(duì)應(yīng)，寬度方向的柱中間距為5200mm。為使轉(zhuǎn)爐爐殼不與鋼柱相撞，并留出余量，采用CAD繪出工裝平臺(tái)的長(zhǎng)度為7850mm?？紤]到轉(zhuǎn)爐爐殼底部遠(yuǎn)低于托圈下表面，工裝平臺(tái)設(shè)計(jì)分成兩層，鋼包車上表面為第一層，在低于爐底標(biāo)高100mm處設(shè)置第二層，高出第二層的四根立柱不做任何拉撐?？紤]到轉(zhuǎn)爐就位前，轉(zhuǎn)爐軸承座要比軸承座高約50mm，在柱頂設(shè)置200噸液壓千斤頂將托圈、爐殼頂起，柱頂標(biāo)高需預(yù)留出千斤頂高度，并能滿足千斤頂?shù)男谐桃螅Ы镯斄阈谐虝r(shí)高度為400mm，行程為200mm，柱高8070mm。為了將千斤頂能夠順利的安裝和移出，需要在柱頂制作四個(gè)鋼支座，鋼支座高度能夠滿足轉(zhuǎn)爐軸承座比軸承底座高約50mm的要求，底座高度530mm。按照該設(shè)計(jì)構(gòu)想，采用CAD制圖繪出工裝平臺(tái)的外形尺寸。如下圖：

4 力學(xué)計(jì)算

按照《材料力學(xué)》柱的失效形式是由于屈曲引起的。短柱的失效是由于載荷超出了材料的屈服強(qiáng)度，長(zhǎng)柱的失效是由于外部載荷造成側(cè)向彎曲超出范圍引起失穩(wěn)。

4.1 單柱的力學(xué)特性

工裝平臺(tái)的鋼柱長(zhǎng)度為8500mm，應(yīng)當(dāng)為長(zhǎng)柱進(jìn)行計(jì)算，由于鋼柱的連接形式不同，需要采用不同的長(zhǎng)度系數(shù)。在次可以參照下圖示意根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)施工實(shí)例與圖集》為上端可以移動(dòng)但不可以轉(zhuǎn)動(dòng)，下端焊接的形式，其計(jì)算長(zhǎng)度 L0=0.7L1+2×（L-L1）=。

4.2 單根鋼柱的失穩(wěn)計(jì)算

根據(jù)工裝平臺(tái)的外形設(shè)計(jì)要求，每根立柱承受的垂直載荷應(yīng)當(dāng)為563÷4≈141噸，單根立柱的載荷P=1.41×106N，立柱高度按照8500mm進(jìn)行計(jì)算。在施工現(xiàn)場(chǎng)作為工裝平臺(tái)的材料為常用的Q235材質(zhì)的鋼材。按照現(xiàn)場(chǎng)常用的Q235鋼的彈性模量E=2.1×105Mpa、需要的立柱高度8500mm，按照《冶金機(jī)械設(shè)備安裝手冊(cè)》的有關(guān)要求在冶金系統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)安全系數(shù)為4~8倍①,由于此處為靜載荷，按照歐拉公式②

可以推算出單根立柱的最薄弱部位的慣性矩 I=5×PL2/π2E=246,007,517mm4。

鋼柱材料的選擇。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)施工實(shí)例與圖集》，對(duì)于承受大載荷的軸心受壓構(gòu)件一般采用實(shí)腹式結(jié)構(gòu)制作而成。并且在施工現(xiàn)場(chǎng)一般借用現(xiàn)場(chǎng)的剩余材料進(jìn)行制作。在濟(jì)鋼轉(zhuǎn)爐工地因設(shè)計(jì)原因拆除了兩根1000×500×30×50鋼梁，經(jīng)查《鋼結(jié)構(gòu)截面特性手冊(cè)》H 型1000×500×30×50數(shù)據(jù)如下：

能夠滿足設(shè)備安裝要求。

4.4 柱間支撐的設(shè)計(jì)

工裝平臺(tái)的柱間支撐按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003相關(guān)要求進(jìn)行，在此我們采用了 HM400×400×13×21的H型鋼做柱間支撐。

5 工裝平臺(tái)的制作及安裝技術(shù)要求

工裝平臺(tái)的制作安裝全部采用車間內(nèi)天車進(jìn)行安裝。工裝平臺(tái)的立柱與轉(zhuǎn)爐爐下鋼包車上平面焊接，采用滿焊形式，焊縫高度不小于30mm，其余部位的焊縫高度不小于最薄焊件的厚度；工裝平臺(tái)的柱頂標(biāo)高采用水準(zhǔn)儀測(cè)量校核，標(biāo)高必須滿足千斤頂頂出后能夠使轉(zhuǎn)爐本體高度大于軸承座，鋼柱的垂直度不大于1.5/1000，柱頂板的水平度1/1000。

總結(jié)

整體平移的工裝平臺(tái)采用四根鋼柱的設(shè)計(jì)方法比采用八角的鋼柱節(jié)約材料和施工措施費(fèi)用，應(yīng)當(dāng)在轉(zhuǎn)爐本體的設(shè)備施工中進(jìn)行推廣。采用四柱施工的方法平臺(tái)的整體穩(wěn)定性也完全能夠得到保證。濟(jì)鋼4#120噸轉(zhuǎn)爐的工裝平臺(tái)的施工采用的是現(xiàn)場(chǎng)剩余的鋼柱施工，按照其理論計(jì)算在實(shí)際操作中，工裝平臺(tái)采用的材料量還可以降低。

[1]仵宗賢,黃景冬.采用頂升平移法實(shí)120t轉(zhuǎn)爐整體安裝[J].萊鋼科技,2005(05)