高爐爐體清料吊盤的設計與應用

張艷武（天津天鐵冶金集團煉鐵廠，河北涉縣056404）

0 引言

天鐵集團煉鐵廠于2017-10—2018-04期間對六高爐進行了停爐檢修工作。期間需進入高爐爐體內部清理殘鐵，而高爐爐體內部冷卻壁上的掛料和積瘤等粘接物存在重大安全隱患，如果不徹底清理，將威脅作業人員的人身安全。爐體清料是整個檢修項目的第一項工作，而且是高空作業，為了確保作業人員的人身安全，決定選用臨時吊盤配合施工。本文將對該高爐爐體清料吊盤的設計及安裝使用情況進行介紹。

1 設計要求

高爐爐體清料吊盤的設計目的是為作業人員提供一個相對安全的作業平臺，直接關系到作業人員的人身安全，因此安全是整個設計核心。六高爐本體高41 m，爐頂大方蓋人孔長3 m，寬1.5 m，爐底直徑12 m，整體呈梨形。為保證吊盤安裝人員的安全，吊盤需要以料面為平臺進行對接安裝。料面處的爐內徑是8.5 m，這就要求吊盤的最大固定尺寸直徑是8 m。為保證吊盤的上下穩定，分別在東南西北四個方向設定8個吊耳，4個吊點。4個方向分別由4個卷揚機控制上下，以達到平穩。

2 高爐爐體清料吊盤設計及安裝

2.1 吊盤設計

根據設計要求,擬定施工人數，充分考慮施工的便易性，經過安全驗算，對高爐爐體清料吊盤結構進行了設計。扒料圓盤初始直徑8 m，主梁采用200 mm工字鋼焊制，呈八卦型；支梁采用140 mm槽鋼焊制，呈正八角形；主、支梁交叉成一個整體，主支梁上側鋪6 mm花紋板。隨著圓盤下落，爐內直徑增大，需以圓盤中心為中心，放射狀焊接固定點，調節延伸120槽鋼支梁，在延伸支梁上綁縛跳板，擴大圓盤直徑，最大直徑12.5 m，總重6.8t。使用4個3 t卷揚機控制升降，用17.5 mm鋼絲繩與四套2×2滑輪組將圓盤吊起，4個起吊位置為南北2個探尺孔、西側大方蓋人孔及東側人孔，圓盤最大下沉深度25 m。具體見高爐爐體清料吊盤，見圖1、圖2。

2.2 施工材料及機具使用計劃（見表1）

2.3 吊盤的安裝與使用

安裝吊盤，將預先制作好的圓盤骨架及散件，用41 m平臺的電動葫蘆輸送到爐內料面上，作業人員戴好安全繩進入拼裝焊接（前提是爐內環境已具備進入人員的條件），整體成形后，將卷揚機的吊裝鋼絲繩用卡環固定住圓盤吊點，人員撤出，進行試車，試車成功無安全隱患后方可使用。

高爐爐體粘結物清理時，先將吊盤用卷揚機及鋼絲繩固定在料面以上500 mm。隨料面下降，吊盤由4個卷揚機同步向下降落，利用預先設置的調節槽鋼伸出支撐四周爐體，保持圓盤穩定。每段爐壁清理完畢后，縮回支撐槽鋼，由卷揚機吊著吊盤再次進行下降，直至所有作業完成。

圖1 吊盤裝配圖

圖2 吊盤安裝示意圖

表1 施工材料及機具使用計劃表

2.4 吊盤的安全設施

2.4.1 作業人員的上下

當清料盤在最高位置時，作業人員通過大方蓋人孔和料盤間的臨時爬梯上下爐體清料吊盤。因此，在上下時要保證料盤固定平穩，防止抖動。

2.4.2 吊盤操作平臺安全設施

（1）為保證給爐墻清料作業人員提供安全的施工平面，在吊盤上除中心半徑4 m區域鋪滿6 mm花紋板外，隨著爐缸直徑增大，將預先焊制的可伸縮骨架及時向外調整固定。將木跳板與骨架用8#鐵絲綁扎牢固，擴大圓盤面積，以供作業使用要求。

（2）在吊盤中心半徑4 m圓周骨架上焊接長度為1 500 mm，規格L40角鋼作為安全欄桿立柱，通圈拉設φ10鍍鋅安全繩作為作業人員清料作業時安全帶的掛設點。

2.5 安全驗算

2.5.1 各項計算指標估算

（1）吊盤骨架重量：2865 kg。

（2） 花紋板重量：3.14×4×4×48.4kg=2 431.6 kg（6 mm花紋板48.4kg/m2）。

（3）標準木跳板：50×4×300×50×500/1 000 000=1 500 kg(木材的平均密度為500 kg/m3)。

（4）考慮10人同時施工作業，每人按照80 kg考慮，則總重為 10×80 kg=800 kg。

（5）其他物件考慮負載 0.5t。

以上各項重量總計為：2 865+2 431.6+1 500+800+500=8 096.6kg，約 8.1 t。

2.5.2 卷揚機

每個卷揚機承受的垂直荷載為：8.1 t/4/4=0.51 t，所選卷揚機符合作業要求。

2.5.3 鋼絲繩1

利用2×2滑輪組的形式提升吊盤，每根鋼絲繩實際承受拉力與卷揚機相同，即為0.51 t，換算為5.1 kN。

所選鋼絲繩的破斷拉力為：

考慮圓盤上為人員作業故取安全系數14，所以

因此，所選鋼絲繩符合使用要求，可以安全作業。

2.5.4 鋼絲繩2

定滑輪繩扣，每根鋼絲繩實際承受拉力為圓盤總重的1/4，即為2.025 t，換算為20.25 kN。

所選鋼絲繩的破斷拉力為：

考慮圓盤上為人員作業故取安全系數14，所以

因此，所選鋼絲繩符合使用要求，可以安全作業。

2.6 吊盤制作技術指標

2.6.1 材料要求

（1）所用板材性能符合GB/T3274-2007規定,并具有質量說明書。

（2）所有鋼材表面銹蝕麻點刻痕深度不得超過厚度負偏差的一半，鋼材的實際厚度不得小于允許的最小厚度,斷口處不應有分層缺陷。

（3）焊接材料應有質量說明書，嚴禁使用無質量說明書、變潮、藥皮脫落、焊心生銹的焊材。

2.6.2 鉚焊件結構件要求

（1）工件應該按圖紙技術要求制作，表面平整，基線清楚。

（2）工件拼接時一定牢固，防止變形導致尺寸不準，制作完成后應妥善保管。

（3）采用普通碳鋼焊條焊接，保證焊縫質量。

2.7 注意事項

（1）吊盤使用時，允許同時10個人同時站在吊盤上施工，嚴禁超載。

（2）吊盤吊起固定后，作業面嚴禁集中堆放重量超過200 kg以上的重物。

（3）吊盤上鋪設的木跳板前，應仔細檢查，嚴禁使用有明顯裂紋的木跳板鋪設操作平臺。

（4）吊盤吊起后，應及時用C120槽鋼使之與吊盤主要輻射梁（工200）抵緊，以減輕吊盤的上下左右晃動。當吊盤升至到爐殼變徑處，可調節吊盤外周的伸縮槽鋼，以滿足施工需要。

3 結束語

經過嚴謹的設計和安全校核，臨時吊盤安裝順利，保證了排險人員的人身安全，以及煉鐵廠六高爐的爐壁清障工作順利完成。但仍有材料的可循環利用性、卷揚機的上下一致性值等方面需進一步改進和完善。