鄂州球團廠2000噸轉窯托輥整體吊運

蔡繼紅 蘇擁軍

（武鋼建工集團修建公司 湖北 武漢：430083）

鄂州球團廠2000噸轉窯是武鋼的效益工程之一，是剛從美國引進的世界上單體生產規模最大的先進設備，由美方提供關鍵設備，并負責安裝的設備工程。

在生產試運行階段，發生了托輥、軸瓦劃傷破壞事故，按美方要求的處理方案，最少需要1個月以上的施工時間，這會嚴重影響武鋼技改工程投產計劃和生產任務。采用有效的方法并且最大限度縮短工期，是我們討論的關鍵問題。

1 方案的確定

鄂州球團廠轉窯的基本原理是；依靠四組托輥，托空旋轉，礦粉從進料端口進入轉窯內，經過全程不間斷地翻滾焙燒成球團礦。轉窯窯體全長L：45m；直徑φ：6m；單重：18000kN，加上轉窯窯體內襯耐火材料總重量達20000kN。每組托輥由一根直徑2.1m的托輥和兩座輥座組成，托輥重630kN，輥座單重110kN，輥座底部標高14.000m。

經過分析，托輥和軸瓦劃傷是由于安裝時同心度偏差造成運轉劃傷。要解決這一問題，按美方的施工方案，將整個轉窯先拆除處理完問題然后再安裝，其施工時間需要1個月以上。為了使武鋼這一效益工程盡早地投入使用并發揮作用，只能在最短的時間內解決這一難題。經過現場多次勘察，認真科學分析認為：只有將20000kN的轉窯窯體托空，然后對托輥和軸瓦進行檢修，這樣的時間最短。如何將轉窯窯體托空，托輥如何檢修，其技術難題就是轉窯施工前后位置的相對相同性，也就是檢修后不能發生任何位移，我們認為只要采取措施是完全能保證轉窯的設計要求。

因此，我們決定采用：在轉窯窯體與頂升支撐架間制作安裝兩組馬鞍座分別安裝在頭尾兩組托輥輪之間，用四臺5000kN油壓垂直頂起轉窯窯體，同時利用一臺3000kN液壓起重機分別將托輥及托輥支座整體吊運檢修的這套施工方案。

2 方案有關分析

2.1 基礎承載受力分析

頂升支撐座底面為：2700mm×1460mm

砼受力面為：2700mm×1460mm

壓應力＝106／（2.7×1.85

＝2002002Pa＝2MPa

普通硅酸鹽水泥抗壓強度為32.5MPa

所以符合頂升承載條件。

2.2 防止窯體頂升及回落過程的水平偏移分析

2.2.1 利用自鎖原理施工

轉窯窯體頭尾呈3°角斜臥在托輥之上，因在5°自鎖范圍內，可有效防止窯體縱向滑移。在頂升、回落過程中，將垂直抬高及回位時的過程嚴格限制于此范圍內即可防止轉窯窯體的縱向偏移。

2.2.2 利用水平擋輪限制偏移

在低端托輥兩側，有相對兩個水平擋輪分別卡在輪帶兩側，以限制運轉中的轉窯窯體發生縱向位移。但由于輪帶呈上大下小梯形截面，水平擋輪呈上小下大的梯形截面，在正常運轉時，兩個接觸面緊密接觸，而一旦垂直位移、接觸面就不復存在，越高，其接觸面間隙就越大，此時產生偏移的可能性也就越大。為解決這個問題，我們可以在轉窯窯體和水平擋輪之間焊上牢固的限位板，限制其偏移。

2.2.3 利用減少頂升量限制偏移

由于轉窯窯體是圓筒型，兩組托輥位置在其下部重心點兩側，拆除托輥是將其往外平移，即只要把窯體的重量過渡到頂升支撐架就可以實施托輥的偏移了。但由于該臨界點狀況不易觀測，為防止帶負荷實施水平移動產生失穩，我們利用觀察轉窯窯體與托輥的接觸狀況來盡量減少頂升高度，使其接觸剛剛脫離，就進行剛性聯結的方式完成頂升。限制位移、剛性聯結是用楔鐵將頂升支架與馬鞍座墊實后焊上限位卡板，防止液壓千斤頂卸壓而引發的后果。

2.3 托輥吊裝分析

由于在14m的高空施工且托輥位于窯體的下部，大型機械無法直接使用。根據美方方案，必須在頂起轉窯窯體后再逐件分解托輥和輥座，而我們的施工方法是采用液壓起重機將兩個底座連同托輥整體吊裝。

液壓起重機車由于受到轉窯窯體位置的限制無法直接吊裝，如果直接用3000kN液壓起重機車起吊必然有一力將轉窯窯體推向反方向，會造成窯體翻滾或偏移，為此我們進行了以下分析，如下圖1所示：

已知：托輥組重810kN，筒體重20000kN，每組托輥支承力為10000kN；

圖1 吊運示意圖

從上述分析可看出，直接起吊不會使轉窯窯體產生偏移，但超過3000kN液壓起重機的起吊能力。考慮到施工中的動載荷、自然環境中的風載荷、摩擦力以及臨時支撐的不穩定性、不能直接吊起。我們可以在基礎底座允許的范圍內，將托輥及底座用2臺1000kN液壓千斤頂平穩水平頂到基座的邊緣。由于托輥受阻于基礎座，這時的托輥重心離窯體邊緣還有200mm距離。

由于54kN＜＜4340kN（液壓起重機的起吊允許拉力值），所以托輥的吊運是可行。

3 實施及效果

根據施工方案，將制作的馬鞍座安放就位，分別將四臺5000kN液壓千斤頂固定，然后液壓千斤頂同步頂起轉窯窯體，再用3000kN液壓起重機將托輥吊出進行檢修。最后，按上述方法反向施工，將轉窯窯體回落就位好，拆除馬鞍座即可。經實踐證明，整個施工非常成功，轉窯窯體沒發生任何移動現象。

在沒有任何經驗可以借鑒的前提下，經過科學分析，利用比較簡單的施工方法解決了大問題。除去軸瓦檢修時間，整個頂升、吊運、回落、復位只用了4天。總共用了12天時間出色地完成了整個轉窯施工任務，比美方提出的施工工期提前近1個月的時間。經過生產試運行一次驗收合格，鄂州球團廠及武鋼集團公司有關部門非常滿意，我公司直接創效160多萬元，也為武鋼效益工程早日發揮作用做出了重大貢獻。

［1］陳紹藩.鋼結構設計原理［M］.第二版.北京：科學出版社，1998.

［2］劉鴻文.材料力學（1）［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［3］沈從周.機械設備安裝手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社1983.