鋼結構制造項目工藝設計研究

孔憲威

摘 要：本文主要通過實際案例，對鋼結構制造項目工藝的設計原則以及設備選型進行了詳細的探討，并結合其工藝設計特點提出一些可行性強的優(yōu)化措施，以便為進一步提高我國鋼結構制造工藝水平提供可靠的參考依據(jù)。

關鍵詞：鋼結構制造；工藝設計；優(yōu)化措施；研究探討

近年來，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對于鋼結構的生產(chǎn)制造工藝也提出了較高的要求，規(guī)定其必須在保質(zhì)保量的基礎上，最大化提高鋼結構的穩(wěn)定性、美觀性和實用性，以便可以進一步擴大鋼結構的應用范圍。因此，這就給相關生產(chǎn)企業(yè)帶來了較大的挑戰(zhàn)，要想實現(xiàn)最終的生產(chǎn)目標，就要對現(xiàn)有的制造工藝進行全面的優(yōu)化，并選擇適宜的生產(chǎn)設備，這樣才能滿足鋼結構的制造需求，使其各項工藝參數(shù)達到最高標準。

1.案例分析

某鋼結構生產(chǎn)企業(yè)原有的生產(chǎn)能力約為25000t/a，根據(jù)其未來發(fā)展需求，需要提升新建基地的生產(chǎn)標準，將其最終的生產(chǎn)任務確定在30000t/a。在實際生產(chǎn)過程中，該企業(yè)主要以電站鍋爐配套鋼結構制作為主，同時也承接建筑、橋梁等項目的鋼結構制造任務。因此，保證鋼結構的制造工藝水平、提高鋼構件的生產(chǎn)效率和加工精度已成為企業(yè)勢在必行的工作趨勢，要想實現(xiàn)這一目標，就要對現(xiàn)有的項目工藝設計形式進行全面的優(yōu)化。

2 .基本設計原則分析

2.1投資成本的有效控制

從目前我國鋼結構制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，其普遍存在利潤率低、項目規(guī)模小等問題。因此，要想推進各生產(chǎn)企業(yè)的進一步發(fā)展，就要確保其能夠在有限物質(zhì)資源的基礎上，將鋼結構的生產(chǎn)質(zhì)量提升到最大化。另外，在工藝設計層面上也要加大管控力度，尤其是生產(chǎn)設備的合理選擇，例如，在關鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，可以選用一些高端、技術精良的數(shù)控設備；而一般生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，可以選用一些低成本、性能良好的普通設備，這樣既可以提升鋼構件的生產(chǎn)質(zhì)量，又能降低總的生產(chǎn)投資成本。

2.2 生產(chǎn)調(diào)節(jié)能力的有效提升

該企業(yè)對新基線所提出的生產(chǎn)要求屬于理想化的預測目標，稍有不慎，就會導致實際生產(chǎn)情況與生產(chǎn)目標出現(xiàn)較大的差異。因為企業(yè)的主要生產(chǎn)目標是以電站鍋爐鋼結構制造為主，但是最終的生產(chǎn)任務也要能夠符合當下市場的經(jīng)營發(fā)展需求，再加上建筑用鋼以及工業(yè)用鋼結構的比例變化較大，所以即使所生產(chǎn)的鍋爐鋼結構質(zhì)量達到相應的生產(chǎn)標準，但是也導致機組容量出現(xiàn)很大的差距。因此，要想改善這種現(xiàn)狀，就要按照以下兩點原則對企業(yè)生產(chǎn)調(diào)節(jié)能力進行設計：第一，要保證企業(yè)總生產(chǎn)能力，選擇適宜的通用設備；第二，在開展平面布局設計工作時，要盡量將相同或相近的工序進行合并，這樣才能提高鋼結構生產(chǎn)效率，降低鋼結構生產(chǎn)成本。

3.主要生產(chǎn)工藝設計及設備的合理選型

3.1 H型鋼生產(chǎn)工藝設計及設備選型

3.1.1生產(chǎn)工藝設計

所謂H型鋼，是指一種截面呈“H”形的鋼結構件，主要由上下翼板和腹板所組成。并且還會在腹板上增加相應的強筋板。其整體工藝設計流程可以分為切割下料、拼板接長、組立裝焊接、校正、端面銑、鉆孔、附件裝配以及噴漆包裝等環(huán)節(jié)。而該企業(yè)所生產(chǎn)的H型鋼產(chǎn)品主要分為兩大類，即規(guī)格較大的板焊H型鋼和規(guī)格相對較小的熱軋H型鋼，無論哪種鋼結構產(chǎn)品，其產(chǎn)量比例都是十分明顯，所以在設計過程中必須嚴格按照相應的操作規(guī)范以及工藝要求來進行。

3.1.2設備選型

從焊接生產(chǎn)模式來看，H型鋼主要以單機流水線生產(chǎn)和自動化生產(chǎn)模式為主。其中，前者生產(chǎn)過程中所涉及的基本設備有很多種，如：組立機、自動焊機、翼緣校正機等。據(jù)相關實踐證明，這種生產(chǎn)模式不僅占地面積小，而且還具有較低的運行成本，比較適宜于那些小型的鋼結構生產(chǎn)企業(yè)；而自動化生產(chǎn)模式所包含的基本設備除了上述設備外，還包括：移鋼機、翻轉機、輸送輥道設備以及控制系統(tǒng)等，進以確保整條生產(chǎn)線都能實現(xiàn)聯(lián)動控制和自動化生產(chǎn)。據(jù)相關實踐證明，自動化生產(chǎn)線的優(yōu)勢比較明顯，不僅工作效率和工作質(zhì)量高，而且所涉及的是批人工干預也是十分之少，可以達到批量生產(chǎn)目標。但是不足之處就是投資成本和占地規(guī)模較大，所以，比較適合應用在一些大型的鋼結構生產(chǎn)企業(yè)中。基于案例企業(yè)的生產(chǎn)任務要求，在選擇生產(chǎn)模式以及生產(chǎn)設備時，可以以單機生產(chǎn)線為主，并配置組立機、懸臂式埋弧自動焊機、翼緣校正機以及小車式埋弧焊機等固定設備，這樣才能保質(zhì)保量的在規(guī)定時間內(nèi)完成H型鋼的總生產(chǎn)任務。

3.2箱型梁生產(chǎn)工藝設計及設備選型

3.2.1生產(chǎn)工藝

所謂箱型梁，是指一種截面為方形的鋼結構件，主要由蓋板、腹板、底板以及隔板所組成。通常，這種鋼結構件都會應用在高層建筑以及大跨度橋梁等工程項目中。從整體制造工藝來看，型梁的生產(chǎn)工藝十分復雜，整體工藝流程可以分為以下幾個步驟，即：底板劃線、隔板組裝及定位焊、腹板組裝及定位焊、隔板三邊焊接、UT檢測、上翼板組裝、尺寸檢查、鉆孔、隔板電渣焊、四縱縫埋弧焊、校正、端面銑等環(huán)節(jié)。

3.2.2設備選型

一般情況下，箱型梁的焊接生產(chǎn)模式也分為單機流水線生產(chǎn)和半自動化生產(chǎn)兩種模式。在單機流水線生產(chǎn)過程中，所涉及的基本設備主要包括：組立機、埋弧自動焊機和電渣焊機等。而半自動化生產(chǎn)過程中則需要購置翻轉架、移鋼機和輸送輥道等配套設備。從案例企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，其在生產(chǎn)箱型梁時，最佳的生產(chǎn)模式應以單機流水線為主，并采用U型箱型組立機、懸臂式埋弧自動焊機和電渣焊機，這樣才能保質(zhì)保量的在規(guī)定時間內(nèi)完成箱型梁的總生產(chǎn)任務。

4.相關優(yōu)化措施

4.1充分明確起重能力

由于該企業(yè)的生產(chǎn)廠房長度為250m，由4跨生產(chǎn)車間所組成，因此，所生產(chǎn)的鋼結構件的重量也要控制在25t以內(nèi)，相對，可以采用25t起重機來完成構件的轉運要求。但因為鍋爐鋼架中的大板梁重量較明顯，所以若是1000MW鍋爐大板梁采用疊梁制造工藝來進行生產(chǎn)，則其單片梁的重量就會超過155t，這樣就會與預期設計目標出現(xiàn)較大的差距。所以，為了節(jié)省制造成本，就要根據(jù)廠房的總長度，在相應的區(qū)域內(nèi)配置2臺100t起重機，并按照合抬的方式進行起吊，這樣就能滿足大板梁的轉運要求。

4.2合理劃分工藝物流和功能分區(qū)

由于該企業(yè)H型鋼和箱型梁的制造工藝流程相對簡單，所以在設計過程中，就要結合各部件的制造工藝，按照應用功能將整個車間劃分成6個功能分區(qū)：第一，原材料存放區(qū)，主要貯存外購鋼板和型材；第二，切割下料區(qū)，主要為了實現(xiàn)集中備料，可以容納數(shù)控切割機和直條切割機等基本設備；第三，H型鋼焊接區(qū)，主要為了滿足H型鋼件制造以及各種零部件制造。所以應能夠放置多種基本設備，如：H型鋼組立機、自動焊機、翼緣校正機、端面銑床、轉角帶鋸床、鎖口機、三維數(shù)控鉆等設備；第四，箱型梁焊接區(qū)，主要為了滿足箱型梁及各部件的制造需求。所以應能夠容納相應的配套設備，如：U型/箱型組立機、埋弧自動焊機、電渣焊機、端面銑床等設備；第五，鋼結構件附件焊接及周轉區(qū)，主要為了所有鋼結構件的焊接和校正、檢驗需求；第六，涂裝區(qū)，主要用于用于產(chǎn)品涂裝，所以必須將其劃分成噴丸室和噴漆室兩個區(qū)域。

結束語：

綜上所述，通過對案例企業(yè)鋼結構制造項目工藝的分析，可以看出，要想進一步提高企業(yè)市場競爭能力，使其獲得相應的生產(chǎn)效益，就要結合實際情況，對現(xiàn)有的項目工藝設計方案進行全面的優(yōu)化，并不斷強化企業(yè)的投資成本和生產(chǎn)調(diào)節(jié)能力，選取適宜的生產(chǎn)設備，對鋼結構件的起重能力進行充分的明確，合理劃分工藝物流和功能分區(qū)，這樣才能高效、保質(zhì)保量的完成總生產(chǎn)任務，達到理想的發(fā)展目標。

參考文獻：

[1]陳佼.模塊鋼結構加工[J]施工學術會議，2018，06：51-52

[2]王愛輝.鋼結構建筑的制作、安裝及施工工藝分析[J]現(xiàn)代制造技術，2018，03：14-15