原料輸送系統在線改造技術

王 宏，徐建平，李志芬，王 頻

(五冶集團上海有限公司，上海201900)

1 工程概況

1.1 項目背景

寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠原料輸送全部采用運輸皮帶加轉運平臺的方式，轉運平臺支架結構及膠帶運輸桁架及設備均為20世紀70年代末80年代初建成，現都已銹蝕。特別是部分綜合轉運平臺立柱、支撐、梁及板整體銹蝕，嚴重影響生產運行，也造成了諸多安全隱患。寶鋼對煉鐵系統的不斷地擴容，受占地的限制，只能對原有的4座高爐、4座焦爐、3個燒結系統進行擴容改造，而原料系統及膠帶機輸送系統基本沒有增加，這加大了原料的輸送生產負荷。而原有輸送系統因壽命年限，也亟需更新改造。為不影響生產，要求對原有膠帶輸送系統進行在線改造，這也要求施工單位采取特殊技術措施，并在要求的時間內完成改造任務，以滿足生產需求。

我公司承接的該改造項目為寶鋼的首次試點工程，無經驗可循，且該項目必須在生產運行的同時要求快速、安全、高質量的完成施工任務。

1.2 基本概況

寶鋼原料直送系統一二期綜合轉運站改造工程，位于寶鋼廠區緯三路、經二路交叉口，該轉運站為全鋼結構體系，共設有3.75m、7.2m、11m、13.7m四層平臺，其上有15條東西走向、9 條南北走向共4個系統的24條膠帶運輸機，每天24h承擔著向高爐、燒結、煉鋼等輸送原料的轉運任務。本工程是在寶鋼煉鐵廠一、二期綜合轉運站不停產的前提下，對其轉運站的重量超過60t立柱、400t橫梁、120t平臺板進行在線更換；對轉運平臺內的24條膠帶機設備逐一進行拆除、維修、更換。

2 主要施工技術

2.1 施工工藝及流程

施工準備→臨時支撐體系安裝及加固→立柱、主梁及斜撐等更換→平臺更換→設備更換→拆除臨時支撐體系→現場清理→試車及交接

2.2 支撐系統改造技術

由于轉運站的平臺是一個整體鋼結構框架體系，針對這一特點， 對3.75m、7.2m平臺的改造，采用“運輸轉運平臺臨時在線支撐結構及其使用方法”(專利申請號：201110333813.9)，先支撐再進行結構更換。以此穩固、安全的對原有轉運平臺結構進行有效支撐，實現原轉運平臺柱、梁、板的拆除更換。

轉運平臺共有8軸11列，上部結構的更換采用臨時加固支撐后進行。在軸與列之間設置臨時支撐龍門架，使之與原結構平臺梁有效連接，以承擔轉運平臺的有效載荷，實現原轉運平臺柱、梁、板的全部更換。臨時加固立柱及橫梁均采用比原立柱及橫梁截面尺寸大的型鋼，原立柱最大為HW300×300，橫梁最大為HW250×250，臨時加固其橫梁采用HW400×200×8×13型鋼，立柱采用HW350×175×7×11型鋼。臨時加固兩立柱之間以及兩榀龍門架之間通過斜撐及橫梁相連接，在相鄰的兩軸與兩列之間形成穩固的井子型支撐體系(圖1)。為方便龍門架支撐施工，采用了可調節式立柱，通過螺栓加雙螺母調節整個龍門架的高度，保證龍門架橫梁與原轉運站主、次梁連接(圖2)。

圖1 支撐體系平面布置示意

圖2 加固支撐立面

為了實現鋼構件的快速頂升并進行有效支撐，縮短更換改造時間，確保施工質量和安全，保證生產正常進行，同時節約了機械臺班，降低施工成本，我們研制了“一種液壓頂升快速支撐裝置和方法” (專利申請號：201210355962.X，圖3)。

圖3 液壓頂升快速支撐裝置和方法示意

2.3 轉運站平臺的改造

根據轉運站平臺上膠帶運輸機的生產情況及物料的平衡原因，先對E301、E201膠帶機進行改造。首先進行結構改造，對③～④軸(A、E列及A、B列)，④～⑥軸(B、E列及A、B列)，④～⑤軸(A、B列)及⑤～⑦軸(A，、B列)進行臨時加固支撐。待臨時支撐體系完成后，經三方檢查確認后，進行立柱的更換。立柱更換要隔軸進行更換，每軸更換1根，交替更換。立柱更換完畢，對4個軸線對應A～E列的主梁及斜撐進行更換。待④～⑦軸線立柱、主梁及斜撐全更換完成后，對⑤～⑥軸線的E301膠帶機進行停機改造(設備拆除、次梁更換、新設備安裝)，待E301膠帶機改造完成后，依次改造E201膠帶機。 待④～⑦軸線內所有框架結構及設備改造更換完成后，拆出臨時加固裝置，移至②～③軸線加固，依次類推交替施工(圖4)。

圖4 平臺臨時加固支撐平面布置

立柱更換完成后，在所有轉運站內設備不停機的情況下進行主梁更換；支撐膠帶機的次梁在膠帶機每天2～4h的停運間隙進行更換(圖5)。

2.4 轉運站平臺內設備的改造

對3.75m、7.2m的兩層平臺的改造，因膠帶機設備不能連續停運時間太長，因此在更換時采用“在線結構改造、停后設備改造”的施工工藝；對于11m、13.7m的兩層平臺改造，采用“結構與設備同時分段、逐條、分序”的施工工藝，按生產廠的調度安排，劃分施工時段，在規定的停機時間段內拆除結構、更換設備，完成一條投運一條。

為保證施工安全，實現了對施工區域運行膠帶運輸機的立體隔離防護，消除了在線施工區域的安全隱患，避免施工人員人身傷亡安全事故的發生，提高了施工人員的工作效率，保證了工程的進度要求，達到了預期效果，設計了“懸掛式可拆卸防護罩及在膠帶運輸機在線改造中的應用”技術 (專利申請號：201310609694.4)。

為使每條膠帶機設備的停運時間降到最短，新更換小車

圖5 橫梁更換施工

采用地面組裝，用大噸位吊車整體吊裝到位的方法施工。

3 結論

該項施工技術解決了復雜工況條件下施工工期短的難題，規范了施工工藝和流程，形成三項發明專利(已被受理)，并通過省部級成果鑒定和上海市科學技術查新，達到了國內先進水平。該項技術為各大鋼廠及其他冶金行業的技術改造及擴建項目上提供了技術支撐和技術保證。