500万吨球团工程链回环安装技术.doc

500万吨球团工程链回环安装技术刘慧卿 刘春在 陈子立（中冶集团华冶资源有限责任公司 北京 100176）The Installation Technology of Traveling Grate, Rotary Kiln and Annular Cooler of Five Million Ton Pellet Project Liu Huiqing Liu Chunzai Chen Zili(MCC Huaye Resources Development Co.,Ltd Beijing 100176)摘 要：武钢矿业公司鄂州球团厂500万吨球团生产线是国内和世界上单体规模最大的球团生产线，引进美国美卓公司的先进技术和装备，该项目顺利建成投产为国内球团建设积累了丰富的经验，其建设工期创中国企业新纪录。本文介绍其核心设备链篦机、回转窑、环冷机的安装技术。Abstract: The five million ton pellet production line of Ezhou Pellet Plant of Wuhan Iron and Steel Company(WISCO) is the largest single line in the world, the equipment and technology is introduced from the Metso Minerals Industries, Inc. USA. The project has been accomplished and accumulate abundant experience for the pellet construction, the construction period set up the new record of the Chinese enterprises. This text introduces the installation technology of the primary equipments such as traveling grate, Rotary Kiln, Annular Cooler.关键词：Key Word: 球团工程 Pellet Project链篦机 Traveling Grate回转窑Rotary Kiln环冷机Annular Cooler安装技术 Installation Technology1前言武汉钢铁集团矿业公司鄂州球团厂一期500万吨球团生产线是世界上第一条单体规模最大的球团生产线。采用世界上最先进的链篦机回转窑环冷机球团培烧生产工艺，由美国美卓矿机公司提供基本设计、设备关键部件和自动化控制系统，辅助设备由长沙冶金设计院设计，美方为技术总负责。该项目技术装备先进，自动化控制水平高，设计的各项技术经济指标均超过国内同行业标准，达到国际先进水平。工程于2004年11月开工建设，2005年12月竣工，2006年5月达产。其中主体设备链篦机回转窑环冷机工艺系统由中冶集团华冶资源开发有限责任公司总承包建设。2工程特点与难点2.1工期紧：国外同规模、同类型工程的建设工期为三年，业主计划用一年多的时间将工程建成投产。2.2技术标准高：三大主机的核心设备由美卓公司提供，施工必须严格按照美方专家提供的技术标准作业，每一道工序、每一个技术参数都要经美卓专家检查验收。2.3施工难度大：链篦机长67.26m、宽5.66m、高12m，由5.5万个零部件组成，其中关键部件由美国引进。其零部件多，安装工序复杂，精度要求高。回转窑内径6.858m,总长45.72m，最大单重126t，总重1482.5t，号称“世界窑王”，吊装焊接难度大。环冷机直径21.94m，设备总重865t。支撑辊、回转框架、侧轨的找正是关系到环冷机能否正常运行的关键，是技术控制的重点。3施工准备3.1技术准备：收集和熟悉美卓标准，组织编制施工组织总设计、单项施工组织设计和各专业、各工序作业指导书，进行技术交底。3.2材料准备：主要包括主材准备、周转材料准备和辅助材料准备，尤其要重视特殊措施用料的准备，如回转窑窑体吊装临时支架、吊装用钢丝绳等，避免由于准备不充分影响工期。3.3施工机具：按施工方案和作业设计要求的时间组织施工设备和机具进场，大型机具要考虑进场和现场组装的时间，计量器具按检验周期鉴定合格。3.4劳动力准备：组织有类似工程施工经验的人员进场，对特殊工种，如：焊工、起重工、电工、仪表工等不仅要求持证上岗，必要时进行岗前培训和考试。3.5现场准备：本工程设备零部件多、现场施工场地较小，仅链回环三大主机本体重量达3472吨，安装时间集中，回转窑尺寸大、重量重，移动一次非常困难，因此现场布置要一次到位，互不影响。本项工作必须与设备供货方、业主、监理协调配合，提前制定设备进场计划，规划设备现场存放布置图及吊装机具的行走路线，使得现场既能满足施工要求，又能保证布局合理不混乱。4链回环安装工艺4.1链篦机安装链篦机长67.26m、宽5.66m、高12m，有效面积345m2。4.1.1安装顺序：6基础验收、垫铁座浆骨架安装（小格漏斗提前就位）风箱装置安装头、尾轮安装托轮安装侧轨及滑轨安装链、篦装置安装铲料板安装密封及炉罩安装试车筑炉4.1.2中心线设定链篦机设一条纵向中心线，三条横向中心线：链篦机主轴中心线；链篦机尾轴中心线；在主轴与尾轴中部增加一条横向中心线作为辅助测量基准线。骨架钢柱安装时分两段控制测量，第一段内的各个钢柱的横向间距，均以主轴轴向中心线为起点而测定，第二段内的各个钢柱的横向间距均以辅助测量基准线为起点测定。4.1.3骨架安装骨架横向组装成框架，利用一台35t汽车吊吊装到位。骨架安装前，用座浆法安装柱脚板，用高精度水准仪找平，但不进行二次灌浆，等整机装完后再灌浆。吊装前将小格漏斗预先就位。4.1.4风箱装置安装风箱安装位置高，回转半径大，根据现场情况可用50t以上履带吊吊装，也可在链篦机骨架上自制起重横梁，利用手动单梁小车将风箱安装到位，后者既降低了成本，又保证了施工精度和进度要求。4.1.5头、尾轮安装头轮重19.9t，尾轮重16.38t，均用150t履带吊吊装就位。头、尾轮的轴承座安装在钢架上，头轴、尾轴、上下托轴的两轴承座间距尺寸必须取正偏差，以补偿热膨胀轴向伸长。轴承座与轴承底座以及轴承底座与链篦机机架间,用垫板调整标高，但不得用半块垫板。头轮和尾轮安装好后,用经校核合格的钢尺加弹簧称的方法测量对角线,测量时弹簧称的拉力应相同,测量的对角线尺寸及两轴平行度偏差应不大于设计规定数值,以保证两轴的轴向中心与链篦机纵向中心的垂直度。托轮安装上托轮分普通钢和耐热钢多种型号，各自的位置不同，安装前按出场编号预先组装，检查合格后按顺序运输到现场，整体吊装，既保证装配精度，又保证位置正确。托轴上的链轮和光轮相对位置必须严格控制，保证各托轴上的各列链轮、光轮在链篦机纵向处在同一直线上，确保篦床正常运行。下部链支撑与国内链篦机的下托轮结构不同，采用单轮支撑结构，无通轴固定，每跨支撑轮纵向利用两侧支撑板固定，横向无联系，找正困难。现场利用挂钢丝找正中心、利用水准仪控制标高，保证了下托轮中心线、标高偏差均在0.5mm以内。滑轨和侧轨安装滑轨和侧轨安装要保证平直度和中心位置，两侧轨间距必须取正差的最大值，以利于篦床膨胀。篦床安装链篦机篦床的组装是链篦机能否平稳、正常运行的一个关键环节。本工程链篦装置采用按链篦机宽度预先组装好七节链后进行吊装，再在现场进行组装的方式进行，保证精度，缩短工期。链篦机链子组装,首先要保证头轮的链轮间距与相应配合的各列链条间距相等,各行链节长度相同。因此,在链子组装时必须首先对链节和定距管进行分组。定距管以列分组,将尺寸偏差相等（或偏差最小）的定距管分为同一组,安装在同一列,使相邻的两条链子间距始终一样,并与相啮合的两链轮间距相同。定距管以列分组,将尺寸偏差相等(或偏差最小)的定距管分为同一组,安装在同一列,使相邻的两条链子间距始终一样,并与相啮合的两链轮间距相同。按上述要求预先组装七节链，现场连接各七节链之间的链节。通过对定距管、链节的分组、筛选、组装使同列两条链距等宽并与相配合的链轮等距,使每行链节等长,进而使得每条链子等长,保证了链轮与链条良好的啮合。链子穿好后挂篦板。铲料板安装铲料板安装在链篦机临时试运转无异常现象后，利用吊车吊装就位，安装时保证铲料板支承轴中心线与头轮中心线平行，每块铲料板能自由转动，铲头与篦床面平齐。4.1.10密封装置及炉罩安装密封装置和炉罩安装时除应按照图纸的规范要求进行施工外，重点应考虑设备运行时篦床和头尾轮的运行状态，保证热态运行时既密封严密又不发生卡碰。链篦机安装完毕后进行单机试车，耐热砌筑工程必须在单机试车合格后方可施工。但顶部炉罩可在安装前进行浇筑，以减少砌筑顶部炉罩的难度。4.2回转窑安装回转窑安装是球团厂的核心项目，本工程回转窑是世界五大回转窑之一，号称“世界窑王”，吊装、找正、焊接难度大，精度要求高。回转窑筒体内径为6.858m，长45.72m，窑尾（进料）端中心标高21877mm，倾斜度4%，两个支承托轮组，设备总重1483t。回转窑整体概貌4.2.1吊装布署本工程原计划用300t履带吊吊装，根据现场情况和设备重量、尺寸，作经济技术比较后，用本公司现场已有的150t履带吊吊装托轮、筒体，抬吊轮带更为经济，技术可行。为保证能有两台150t履带吊抬吊空间，土建基础施工分三步进行，第一步只施工两个托轮组的基础，土建让位给安装，待托轮组、筒体和轮带全部就位后，第二步施工传动部基础，安装让位给土建，第三步施工运转平台。为保证吊装顺利进行，经设计同意将原混凝土走台改为钢结构走台。回转窑吊装顺序：两托轮底座吊装找正两托轮组吊装找正窑头密封下部吊装窑尾密封下部吊装窑尾筒体吊装第7节筒体吊装穿2#轮带吊装62节筒体穿1#轮带窑头筒体吊装筒体焊接传动部吊装找正其它部件吊装试车筑炉。4.2.2吊装准备基础验收：基础验收合格，两个托轮基础放出纵横中心线，地脚螺栓纵横中心线，埋设中心标板和标高点，垫铁布置处铲除混凝土浮层并测量每组垫铁标高，加工并布置垫铁。设备检验：清点和验收设备，特别是检查各节筒体接口标记，分8等分测量接口直径、周长和椭圆度，检查并修磨坡口，清理对口连接件。测量筒体分段长度，(窑体的长度尺寸、轮带中心线位置至窑体接口边缘的尺寸、大齿圈中心位置至窑体接口边缘的尺寸)与基础相对位置进行核验，以保证筒体吊装就位后相对基础位置正确和热膨胀满足设计要求。每节筒体在两端中心标板上找好中心（中心线长500600mm为宜）。在标板中心处切割100100mm方孔，供安装时测量同心度所用。临时支架及基础：筒体接口要制作承重支架，支架承力经过验算，支架制作的技术质量标准与正式承重钢结构相同。由于当地地质为黄土，且地面潮湿，临时支架处打混凝土基础，防止下沉。场地处理：现场清理干净并平整，吊车行走和站位范围内的回填土分层回填和夯实，在地面画出吊车位置。为提高吊车的能力，需将吊车站位填高约3m，填高用碎石粘土混合，分层填实填平，上铺吊车走台钢板。设备摆放：设备运到现场摆放的主要原则是方便吊装，防止特大件二次倒运，托轮组、筒体和轮带按顺序从窑头到窑尾摆放，且部件方向不得放反，轮带和大齿轮放置时，用道木三点受力，注意支垫平稳以防变形。钢丝绳：回转窑吊装单件最大重量为轮带，重达126t，两台吊车抬吊共用8股，选用钢丝绳用637+1，47.5mm，为统一规格型号，筒体、轮带吊装也用相同的钢丝绳。4.2.3托轮组吊装托轮组采用分体吊装方式，托轮组全重量分别为249t和214t，单轮重约82t，吊装用150t履带吊。吊装前，托轮组各零部件要解体清洗干净，检测各种数据，吊装时一次就位找正，避免反复。4.2.4筒体吊装：筒体分八段出厂，各段尺寸和重量如下： 序号位置长度（mm）壁厚(mm)重量（t）1窑尾段筒体602050/40/7063.10122#轮带筒体260013071.8123大齿圈筒体51007063.2094中间筒体78804055.8355中间筒体90004063.4566中间筒体600040/7058.50871#轮带筒体260013071.068窑头段筒体652070/4066.812筒体用单台150t履带吊车吊装，吊车站位及垫层标高严格按预定方案执行，吊装从窑尾开始，向窑头进行。筒体吊装时，每吊装一节，与前一节找正并固定，筒体吊装与穿轮带交叉进行。筒体吊装示意图支架安装：将制作好的临时支架、托架安装到位，支架纵横中心与窑体中心和对接口位置相符。筒体找正：对接时用激光准直仪跟踪测量，必须确保各节筒体同心度及对接间隙符合设计和规范要求。每吊装一节筒体，焊接并拧紧联接螺栓装置，用顶丝调节对口错边量，找正同心度并检查焊缝对口间隙最小值不小于2mm后，将筒体直接点固焊（外方要求），确保对口两边相对位置不发生变化。筒体调整和固定：支撑托架的千斤顶应正对支架型钢中心位置，确保支腿不偏心受压，在支架受压过程中密切监视基础下沉和支架变形情况，一旦发现异常现象时，停止吊装，采取措施。筒体吊装对口时，用角钢制作上下对口装置，角钢与筒体焊牢，该角钢可作为筒体对口时的加固角钢。吊装全过程中，密切监视千斤顶受力情况，千斤顶调整到位后，将千斤顶锁死，防止误动作。4.2.5轮带吊装和就位轮带外径8.26m，宽1296mm，窑头轮带重115.7t，窑尾轮带重125.4t。窑尾轮带位置较高，吊装比较困难。轮带吊装示意图吊装前把轮带、套圈和垫板上的油漆、锈污等清除干净并涂一层润滑脂，检查轮带间隙，安装轮带两侧的挡圈、挡块。吊点选择：为减少吊车的回转半径，防止吊臂打架，两台吊车的吊点相距2m以上（以筒体上的垫块尺寸为准），为防止吊点沿弧面滑动，在两个吊点之间加一弧形板隔离。地面定位：先将轮带移到基础旁，靠基础直立，使轮带垂直直径中心线与回转窑实际中心线重合，调整两台吊车挂钩位置，以确保两台吊车负荷均匀，然后安装吊装用附件。轮带吊装：轮带地面就位后，根据筒体垫板的空间位置拴钢丝绳，两台吊车双绳8股。因轮带与筒体间间隙较小，钢丝绳穿入时困难，需在钢丝绳穿入位置去掉轮带垫板和定位块各一组，待轮带就位后再安装、焊接好。用弧形板、槽钢、螺栓固定钢绳位置，用半圆管保护轮带内圆，采用斜度规使轮带与筒体的斜度一致。吊装时统一指挥，缓慢提升，确保两台吊车负荷均匀。穿轮带：轮带就位前，在筒体上划出轮带横向中心线和两侧边线，在终止端焊4块限位板。用4台50t螺旋千斤顶、2台5t手拉葫芦就位。就位过程中，两个5t导链控制移动进度，千斤顶倒换顶动，确保两边进度一致。轮带就位后，松开千斤顶，轮带缓慢落放在托轮上，安装轮带附件，焊接垫板。4.2.6传动装置吊装本台窑为双边驱动，干、稀油润滑，传动部均用150t吊车吊装。大齿轮吊装前在地面预组装，检查节园直径、圆度、平面度、接合面的间隙等。大齿轮所在筒体四等分位置安装4个临时支架，两半大齿轮用两台150t吊车从两边同时吊装，在空中联接。小齿轮、液压传动装置、液压马达等地面检查，整体吊装。4.2.7窑体焊接常规施工回转窑应在传动部安装完，试车合格后进行筒体焊接，焊接时用窑自身的盘车装置带动窑体转动。本工程由于传动部基础后施工，为了节省工期，经美卓专家同意，采取临时盘车措施盘动窑体进行焊接。盘车用1台10t慢动卷扬机配4440t滑轮组和150t履带吊盘车，履带吊车只起启动作用。焊接方法遵照美卓要求采用手工电弧焊打底，埋弧自动焊填充盖面。由于窑体不能实现匀速转动，内外焊缝均采用埋弧焊机在筒体上行走，人工调整，俯位焊接的方式，每次焊接总长约1.5m。第一批同时焊接4条7070板厚焊缝，第二批焊接3条4040板厚焊缝。每盘车一次焊接1.5m，一直循环下去，到最后盖面，依次盘车焊完。筒体材质Q345C，为厚板低合金钢，必须严格控制焊接工艺参数，焊前预热，焊后热处理，热处理采用数控电加热器进行。焊缝超声探伤执行美卓公司标准（高于国内标准），全部合格。4.2.8其它部件吊装其它部件主要包括：窑头、窑尾密封，点火喷煤系统，大齿轮壳，液压挡轮装置等。这类部件重量较轻，但因安装位置高，吊车回转半径大，150t吊车尚在现场，故都用150t吊车吊装。4.2.9试车及筑炉（略）4.3环冷机安装环冷机直径21.94m，台车个，宽度3.65m,设备总重865t。4.3.1安装顺序：基础验收风箱就位骨架安装支承辊安装回转框架安装侧挡辊安装台车安装上罩安装传动装置安装单机试车4.3.2基准点和中心线设置：在环冷机中心位置搭设测量平台，其高度与支撑辊上表面相同，在平台上标定环冷机中心点，以此点作为测量基准。环冷机中心线与回转窑的纵向中心线重合，极限偏差为1mm。4.3.3骨架安装：以环冷机中心点为基准放出钢柱纵、横中心线，所有钢柱的纵向中心线都应通过环冷机的中心。为方便风箱的安装,钢柱安装后在横梁安装前先将风箱吊装就位。各层水平梁及支撑全部点焊就位后再进行焊接。焊前要重新复测钢柱的垂直度,焊接时注意焊接热变形因素,确保焊接后钢柱垂直度不变4.3.4支承辊安装回转框架是在支承辊上运转,因此支承辊安装质量直接影响环冷机运转质量。支承辊的轴向中心线的延伸线必须通过环冷机的中心点,径向中心线偏差控制在1.5mm范围内。支承辊在安装以前，严格检测中心标高和托轮的直径，支承辊轮面标高和水平度用高精度水准仪和水平仪进行测量,偏差超过0.5mm则用垫片调平,调平应进行两次以上,即加好垫片后将紧固螺栓均匀拧紧后再次测量,根据测量结果调整垫片,直至标高和水平度误差小于1.5mm。支承辊安装后应转动灵活。4.3.5回转框架安装：回转框架组对回转框架必须在现场全部组装成圆，组装在3030m的组装平台上进行，平台经仪器找平。组装时每间隔七块台车为一组,精确测量其内、外回转框架弧弦长度，相邻两组回转框架，其内、外弧弦长度偏差的正值与负值要交替错开安装,以保证内外框架的圆度和周长的要求。回转框架组对要求平整，重点是接口部位。平台的水平度和螺栓紧固的次序是保证组对平整的基础。轨道安装回转框架组装合格后，安装旋转轨道和环形侧轨，重点控制轨道与台车的同心度、轨道标高和轨道接头偏差。回转框架安装回转框架、旋转轨道、环形侧轨组装完毕及检查合格后，仍按组对时的分组拆开,加固后用吊车进行翻转。回转框架吊装时，吊车站在固定的位置，第一组吊到支撑轮上后用倒链拉动移开吊装位置后再吊第二组，依次吊装完毕。在回转框架就位后，拆除加固件重新联接成整体校圆、找正中心。调整合格后，将连接处的定位销配钻、安装固定。4.3.6侧挡辊安装安装时严格控制挡辊与侧轨的间隙，用加减垫片的方法保证冷态间隙值。台车安装台车固定在回转框架上，台车吊装到位后利用倒链调平并用临时角钢固定。安装内侧轴的锁紧板和外部轴的定位螺栓。找正台车位置，在台车框架上安装内、外密封条和台车栏板。安装曲臂，靠旋紧偏心螺栓锁住偏心轮。安装曲臂上部的压辊。压轨安装台车的耳轴是受压轨的限位保持了台车环向运转呈平面，台车通过压轨的曲轨段时，耳轴按曲轨的轨迹上升、下降，使台车翻转和复位。压轨安装前，按制造厂提供的编号进行检查，检查压轨曲率是否符合设计要求，经检查合格后方可进行安装。压轨下平面定位以调整好的支撑辊上平面为基准，接头平滑，间隙均匀，与台车同一中心。传动装置安装环冷机传动方式是电机、减速机、链轮带动回转框架上的滚子链。滚子链安装在回转框架端面上，沿整个圆周处在同一个平面，安装前首先在回转框架端面上划出滚子链安装标高基准线，然后固定滚子链。传动部齿轮的标高及齿轮与滚子链的距离，以回转框架上的滚子链为基准进行安装。4.3.10密封罩安装密封罩焊接及法兰连接处必须严密，各密封板的接头应圆滑，以防止台车运行过程中与密封板摩擦。4.3.11单机试车单机试车合格后交付筑炉。5结束语鄂州500万吨球团工程通过科学的管理和链回环先进施工技术的应用，保证了施工速度和质量，将世界同类规模球团生产线的建设周期从3年缩短为13个月，创造了大型球团施工的中国记录和世界纪录，回转窑焊接获全国优秀焊接工程一等奖。投产并达产以来，所有设备运转正常，为武钢生产出了源源不断的钢铁食粮，受到美国专家、武钢集团公司的一致赞扬。中国冶金报、中国矿业报等媒体对此作了专题报道，专家称鄂州球团厂一期工程建设，为我国球团建设积累了大量的宝贵经验，把国内球团技术向前大大推进了一步。参考文献1李世新 周志华.攻坚之旅.武钢矿业公司鄂州球团厂一期工程建设纪实.中国矿业报1贺新民.武钢球团厂回转窑吊装.2006国家大型结构吊装论坛论文集2贺新民.武钢鄂州回转窑筒体焊接.钢结构焊接分会20周年庆典论文集