大型球团回转窑吊装1

大型球团回转窑吊装、焊接施工工法
中冶集团华冶资源开发有限责任公司
刘春在
1 前言
“链篦机—回转窑—环冷机”生产球团矿的工艺系统是近几年发展起来的，球团矿作为高炉原料，具有品位高、强度好、易还原、粒度均匀、透气性好等优点，冶炼性能优于烧结矿，特别是通过将酸性球团矿与高碱度烧结矿合理搭配作为炉料，可以进一步优化炉料结构，提高高炉利用系数，使炼铁生产达到增产节焦、提高效益的目的。

高炉炉料结构改变后，高炉炼铁获得的经济效益十分显著，是目前大中型钢铁厂改扩建项目的发展方向和趋势。

回转窑作为球团矿生产中的心脏设备，承担着固结焙烧球团的主要作用，其运行条件恶劣，内部正常温度在1200～1250℃，设备件均较大，如武钢500万吨/年球团工程回转窑设备重量约1482.5t，不可分解单件设备最重126t。

因此回转窑安装为球团安装中的重点和难点部位。

武钢球团厂建成后是亚洲最大的球团工程，其生产线也是世界上单体规模最大的球团生产线之一，以下将以其回转窑为例介绍吊装、焊接工法。

2 回转窑主要结构及特点
回转窑主要由筒体、窑衬，支承装置、传动装置、密封装置、窑头罩等组成。

2.1筒体及窑衬
回转窑筒体由钢板焊接而成，在筒体的外部固定有两个滚圈和一个大齿圈用于对筒体进行支承和传动，在安装滚圈和齿圈的部位筒体的厚度相对较厚，大齿圈通过弹性板联在筒体上以隔热减振并避免筒体热膨胀的影响。

筒体内砌筑耐火砖或浇注耐火材料。

2.2支承装置
支承装置包括两组托辊和两个挡辊，挡辊用于防止筒体窜动，每组托辊设一个挡辊。

托辊用滑动轴承，轴承座为水冷结构。

2.3传动装置
主传动装置由调速电机、减速机、联轴器等组成，除此之外传动装置中还设有微动装置，正常传动时，微动装置的离合器处于断开状态，当主传动电机出现故障或窑体需要慢速运转时，离合器接通，微动装置驱动窑体缓慢转动。

2.4密封装置
正常情况下，回转窑负压操作，为尽量减少外部空气进入窑体造成温度波动，在窑头窑尾处设有密封装置，采用了先进的叶片式密封，这种密封装置结构简单，维护量小，密封效率高。

2.5窑头罩
在窑头处设有窑头罩以保证回转窑及环冷机的密封操作，同时环冷机的高温废气作为回热风通过窑头罩进入回转窑。

窑头罩为钢结构内衬耐火材料并设有观察孔、窑头、喷煤枪等，在窑头罩中加设固定筛以筛除回转窑排出的结圈大块。

3 适用范围
球团回转窑技术是由水泥回转窑技术发展过来的，因此球团回转窑的施工工法不仅适用于球团厂的施工建设，对水泥厂的回转窑施工也有一定的借鉴作用。

4 工艺原理
利用现场实际情况，合理选用吊装顺序、吊装机具和焊接方法，保证又快又安全的将设备一次安装到位。

如武钢500万吨球团工程Φ6.858×45.72m回转窑筒体中心标高21m，不可分解单件设备最重126t，采取特殊技术措施，经计算采用负荷分配法，进行合理分配，全部设备用2台150t履带吊完成吊装。

回转窑筒体找中心时筒体中心基准点确定采用图解法，模拟旋转筒体，找出筒体旋转中心点和筒体接口处不圆度，作出图表；依据图表数据，采用递进法最终确定基准点；用激光准直仪测量找正，刚性固定，一次吊装找正完全达到技术要求，经济、省工、省时。

5 施工流程及施工要点：
5.1施工流程
两托轮底座吊装找正→两托轮组吊装找正→窑尾密封下部吊装→窑尾段筒体吊装→第7节筒体吊装→穿第2轮带→吊装6～2节筒体→穿第1轮带→窑头段筒体吊装→焊接→大齿轮吊装找正→左右传动部吊装找正→试车→窑头、窑尾件吊装→密封装置安装。

5.2施工要点
5.2.1回转窑主要参数
筒体内径为Φ6.858，长45.72m，两个支承托轮组，设备重量约1482.5t，其中筒体装置重约535t（不含耐火材料、电器）。

筒体分8节吊装，7道焊缝，各节尺寸和重量见表5.2.1-1。

表5.2.1-1 筒体吊装各节尺寸和重量表
5.2.2回转窑吊装准备
1. 基础验收
基础应符合图纸及规范要求。

2. 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500-600mm为宜）。

在标板中心处切割100×100mm方孔，以供将来安装时测量同心度所用。

设备制造质量由业主、监理、制造厂和施工方共同检查认可。

3. 临时支架及基础
筒体接口要制作承重支架，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。

支架在现场制作，制作时要搭设钢平台。

4. 场地处理
现场清理干净并平整，回填土时必须分层回填和夯实，地面松土地带用碎石压紧，便于拖车和吊车行走。

为提高吊车的能力，防止碰杆和超载，需将吊车站位填高约1m，填高用碎石粘土混合，分层填实填平，上铺吊车走台钢板。

5. 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。

5.2.3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，不要反复。

5.2.4筒体吊装
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Φ6.858m，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。

图5.2.4-1 回转窑整体概貌
筒体用单台150t履带吊车吊装，吊车负荷接近100%，因各节筒体重量不同，为减少回转半径，在地面垫层上作处理。

吊装从窑尾开始（高端开始），向低端进行。

筒体吊时，每吊装一节，与前一节找正并固定。

筒体吊装与轮带吊装交叉进行。

筒体有4％的斜度，为保证吊装时一次找正成功，在吊装前应调整好筒体角度与设计一致，并将连接螺栓挡块孔调成一致，便于穿入筒体对拉螺栓。

吊车臂长36m，回转半径9m时，起吊能力72.5t，满足本工程筒体吊装需要。

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。

图5.2.4-2 筒体吊装示意图
1. 支架制作安装
按《钢结构工程施工质量验评规范》制作临时支架，支架应经过负荷计算后方能施
工。

2. 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。

对口间隙为3±1mm，适应手工电弧焊打底和埋弧自动焊。

每吊装一节筒体，即安装联接螺栓装置（随机自带），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。

3. 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。

筒体吊装对口时，制作上下对口装置，角钢与筒体焊牢，经检验合格。

对壁厚一样的筒体，对口上下角钢焊在筒体外面，对不等壁厚的筒体，角钢焊在内壁，该角钢可作为筒体对口时的加固角钢。

为防止吊装过程中发生意外，角钢与70mm厚筒壁焊接时必须进行预热，焊后保温缓冷。

5.2.5轮带吊装和就位
两轮带内径Φ7.210m，宽1.155m，外径Φ8.260m，单重量126t。

窑尾轮带（2#）位置较高，吊装比较困难，窑头轮带（1#）吊装比较方便，本介绍以窑尾轮带吊装为例进行说明。