包钢高炉风口及铁口框施工方案(1)

施工组织设计（方案）报审表工程名称：包钢新体系2#4150m3高炉工程编号：
包钢新体系2#4150m3高炉工程
高炉风口设备、铁口框
安装方案
审批：谭亨达高级工程师
审核：白素平工程师
编制：白素平工程师
章伟工程师
高瑞峰高级工程师
编制单位：中国二冶集团包钢新体系工程项目部编制日期：二〇一二年七月
目录
1、工程概述 (4)
2、编制依据 (4)
3、安装前的准备工作 (4)
4、施工程序 (5)
5、风口设备安装 (5)
6、铁口框的安装 (17)
7、施工机具与材料 (18)
8.劳动力计划表 (19)
9、安全和环境管理 (19)
1、工程概述
包钢新体系设计有两座容积为4150m3的高炉，我单位施工其中的2#高炉。

该高炉炉壳总高度为47.7米，炉壳共22带。

炉体设38个风口，38个风口均布在第六带炉壳上，风口中心标高为▽＋14.970m，从热风炉侧0º右转4.7368º起始以9.4737º角均匀布置。

每套风口设备由一套送风管和一套风口套组成，送风管由直吹管、弯头、弹簧压紧装置、窥视孔、连接管、拉紧装置等组成；风口套由风口大套、中套、小套和大套法兰组成。

另外，炉体设四个出铁口，四个铁口布置在第四带炉壳上，铁口框中心标高为▽＋10.505 m，第四带炉壳分δ＝65㎜和δ＝100㎜两种炉皮，铁口所在区域为δ＝100㎜炉皮区。

2、编制依据
（1）《工程测量规范》 GB50026—93 （2）《机械设备安装工程施工及验收通用规范》 GB50231-2009 （3）《炼铁机械设备工程安装验收规范》 GB50372-2006 （4）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98 （5）《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
3、安装前的准备工作
（1）安装前应对到场设备进行检查，发现不合格产品及时上报。

（2）安装大套、中套、小套前应按设备技术文件的规定进行严密性试验；无规定时，应按试验压力为1.25倍工作压力，稳压10分钟后，降到工作压力停压30分钟的规定进行，安装时应先将冷却水管接上。

（3）为防止丢失及损坏设备，设备到场后拆下所有观察孔，待交工前再装上。

（4）联系钢构公司，落实炉壳组对场地及组对平台，再联系炉壳组
对拆除后风口法兰的焊接场地。

（此项工作在7月19日前完成）（5）制作炉壳组对拆除后的放置支座。

（此项工作在第六带炉壳第一次组对前完成）
（6）预先计算风口焊前预热及焊后热处理所消耗的总电能，并将此数据及时报告钢构公司，同时联系钢构公司，找到电源接入点。

（此项工作在7月20日前完成）
(7) 提前制定风口焊前预热及焊后热处理具体措施，并据此措施提前准备相应的材料及设备。

（此项工作在7月19日前完成）
4、施工程序
风口设备施工程序：
在工厂内指定的平台上预装第5、6、7带炉壳→在炉壳上相应位置划出风口的位置及开口的尺寸→大套法兰开孔→安装大套法兰并固定→焊接大套法兰（包括焊前预热及焊后保温完成）→拆除已焊接完风口的炉壳瓦片（共13块）→将13块瓦片进入加热炉整体退火→再次组装退完火的炉壳，按图纸及规范要求检查风口的安装质量→在第5、6、7带炉壳接口处做标记后拆除炉壳，准备运往现场→现场安装炉壳→安装中套、小套→放入直吹管→地面拼接法兰接头、弯头、连接管、拉紧装置→围管下开口→安装法兰接头、弯头、连接管、拉紧装置→安装附属配件。

铁口框设备施工程序：
第4带炉壳拼装→铁口框划线、开孔→铁口框安装、焊接（包括焊前预热、焊后热处理）→检查、拆除运往现场安装。

5、风口设备安装
5.1风口法兰位置的确定
提前联系钢构公司，落实钢构公司厂房内炉壳组对场地及组对平
台，落实炉壳组对拆除后风口法兰的焊接场地、厂房内的起重设备。

在工厂厂房内指定的平台上按图纸要求预装第5、6、7带炉壳，炉壳预装后，在炉壳内，用经纬仪依据炉壳施工给出的0º线，转角4.7368º后，转9.4737º分别给出38个风口的竖向中心线；用水准仪依据风口中心线标高▽＋14.970m给出风口横向中心线。

根据图纸确定风口直径，并依据风口开孔样板在炉壳上相应位置放样出风口的开孔位置，放样后技术人员应与甲方、监理进行现场确认，确认无误后以冲子眼示出，即可进行开孔。

5.2 风口开孔
38个风口的位置一经确定并经甲方、监理进行现场确认，即可进行风口开孔。

开孔切割采用半自动装置进行。

第6带炉壳分13个瓦片进行制作，其中，有12个瓦片是每个瓦片上分布3个风口，有1个瓦片是分布2个风口，共38个风口。

遵循反变形中热影响原则，风口开孔必须是隔一个开一个孔，先割直口，然后再分别按图纸要求对孔边缘加工坡口。

坡口形式为双面坡口，外侧小坡口，为1/3，内侧大坡口，为2/3。

内侧按50°、外侧按45°、中间留有0～3 mm直口的形式进行切割坡口和打磨，修正坡口使之平整、光洁。

5.3 风口法兰安装
待各瓦片上的风口开孔都完成后，开始安装风口大套法兰。

检测所有风口与炉壳中心是否汇交，检测方法是沿各风口高度中心架设检测架，所有检测架均要用仪器测量，达到同一标高，差值≤2mm，将风口中心投到检测架上，作好标记。

通过各风口中心在检测架上的标记点，沿炉壳中心对称拉设钢丝，并通过测中心架，将炉口中心投下，视钢线与炉壳中心是否汇交，确定风口开口精度。

用挂在炉壳上的手拉葫芦将大套法兰基本就位，并作临时固定，然后在每个风口中心高度上设置风口检测架，风口检测架制作方法是用三段角钢∠63*6焊接成一个平面三向直角检测架，尺寸依照法兰外口直径大200mm；露出法兰面100 mm；测量先在外侧给出风口中心水平线，将检测架平面朝上平焊于此。

由于焊接过程中产生收缩导致检测架头部标高可能变动，此时进行再次测量用手锤进行调整。

所有检测架中心位置垂直焊接一带长孔的∠63*6角钢，用以穿入M16*60螺栓，沿炉壳中心对称拉设钢丝，并通过测心架，将炉口中心
投下，视钢线与炉壳中心是否汇交，确定风口开口精度。

风口法兰安装技术要求:
风口法兰是风口设备的重要组成部分。

法兰的定位应以炉子中心线为基准架设经纬仪，用经纬仪依据炉壳施工给出的0º线，转角4.7368º后，转9.4737º，将将炉皮均分38等份，等分线和风口法兰中心标高线的交点即为风口中心位置，水平和垂直两方向中心线应作明显标记，用作复测的依据。

将炉内等分线分引测到炉皮外，同时作好标记，留下复测基准点。

5.3.1风口法兰应根据法兰面上的水平中心线和垂直中心线的标记组装在炉壳上，并经检查合格后可焊接固定。

5.3.2 法兰面风口中心位置，应沿炉壳圆周以规定的起点按角度等分均匀,极限偏差为±4´；中心标高极限偏差为±3㎜；全部风口法兰中心应在同一水平面内，其相对高低差允许偏差5㎜，且相邻两法兰中心高低差允许偏差3㎜。

5.3.3各风口设备分布均匀并使各风口中心线交于高炉实际中心线上，通过任何两个相对风口中心线的边线，其距离高炉实际中心线的水平偏差小于10㎜。

5.3.4 法兰面水平中心线的水平度，在法兰直径内公差为2㎜。

5.3.5法兰水平中心线与内圆圆周相交的两点分别至风口中心的不平连线上同一点O的距离L1、L2之差不得大于2㎜。

在水平连线上所选择的点O至风口法兰端面的距离A不宜小于1000㎜(图2)。

1—风口法兰； 2—风口中心的水平连线
图2 风口法兰检查示意图
5.3.6 法兰的倾角θ(图3)对设计规定角度的偏斜，挂设铅垂线检查，边长L极限偏差为±3㎜。

1—法兰； 2—挂设的铅垂线
图3 法兰倾角检查示意图
5.3.7 大套法兰面与炉壳表面的垂直距离对设计尺寸的偏差小于3
㎜。

5.3.8 调整大套法兰时在法兰外圆，炉皮内侧焊接四套调整螺丝和6-8块“L”形钢板配合楔铁，分别用以调整法兰的径向和轴向位置。

5.4 风口法兰的焊接与热处理
风口法兰焊接是炉壳施工中的难点，其特点是：材质不同，板厚不同，精度要求高（风口法兰焊后同心度≤10mm，椭圆度≤15mm，上口不平度≤2mm，接缝错口≤6mm，间隙差±1mm）。

风口法兰和炉壳焊接在一起，要求风口法兰和炉壳有材质合格证，且要有甲方、监理确认，方可焊接。

风口法兰安装调整完毕后，即可进行焊接。

焊接完毕后，将13个瓦片分片进入加热炉进行退火处理。

5.4.1焊接前准备
5.4.1.1 母材的坡口形式：选用不对称的“K”型坡口，大坡口侧在外侧，角度为45°，厚度为52mm，小坡口侧在炉内，角度为50°，厚度为26mm，钝边2mm，间隙2mm，如下图所示。

焊接前坡口表面必须用风动磨光机打磨光亮。

5.4.1.2焊条的烘烤: E5015属于低氢碱性焊条，使用前必须烘烤，
烘烤温度为350℃，烘烤时间为1.5h，并需放在保温桶里以防止受潮。

5.4.1.3焊接前母材预热：为保证母材有最好的熔透性能，焊接前选用电加热器对母材进行预热，预热温度为150~300℃。

预热采用电阻加热器加热。

5.4.1.4防变形措施：焊接熔透过程中的高温会改变母材的晶体组织，加之炉壳板厚，高温后的降温过程中会由于降温不均匀而导致收缩不均匀引起变形。

因此，防止变形主要是控制好焊接过程中的层间温度和使得焊接后温度能均匀下降，在变形的方向加焊加强肋是借用外力阻止变形减少变形量的一种有效方法，如下图：
5.4.1.5风口定位焊接：每个风口在找正完毕后先单面焊接8个点（沿圆周均匀布置），每个点长度约50mm，做好风口法兰焊接前的定位。

5.4.1.6其它措施：
1) 选用硅整流的直流焊机，保证焊接时合适的电流。

2) 焊接前要有专人检查法兰的质量。

5.4.2风口法兰的焊接
风口法兰的焊接一要保证焊接质量，二要减少焊接过程中的变形量，两者均要求合理的焊接工艺和焊工较高的技术水平。

具体有下面
几点：
5.4.2.1焊接顺序: 按照高炉的风口的个数(一般4150m3高炉为38个，首先是要求炉壳上两对称法兰同时施焊。

即同时对四个风口进行焊接。

每个风口均先焊接大坡口侧6~7层，后对小坡口侧进行气刨清根并打磨光亮，再对小坡口侧焊接5~6层，然后又对大坡口侧施焊到焊满。

每焊接一层都必须对焊缝及坡口进行打磨光亮后才继续施焊，并对焊接过程中的缺陷进行检查和修补。

施焊时不允许间断，对每条焊缝应连续焊完。

每个风口安排两个电焊工同时分道、分层施焊。

焊接顺序如下图所示：
5.4.2.2焊接方法及焊材:
当采用二氧化碳混合气体保护焊点焊受限时，采用手工电弧焊。

电焊机选用直流正接法。

用Φ4焊条电焊。

选用J507（E5015）焊条。

坡口内外以焊接及点焊均采用二氧化碳混合气体保护焊，焊丝采用Φ1.2的ER50-6焊丝符合GB／T 8110-2008 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝。

二氧化碳混合气体（氩气：二氧化碳=80:20）要合格符合要求。

5.4.2.4焊接参数:
1) CO2焊接工艺参数表
2) 层间温度：为了保证焊接时的层间温度，必须在焊接时用电加热器对焊缝进行伴随加热，伴随加热的温度为150～300℃，最终保证焊接质量，减少焊接变形。

5.4.2.5焊缝质量检查：风口法兰与炉壳的角焊缝要求焊透。

除外观检查合格外，焊缝均采用超声波100%探伤，进行内部缺陷的检验。

5.4.2.6预热选用设备:（以下是4台风口同时热处理的设备）
下图是高炉铁口框智能温控仪及履带式陶瓷加热器布置图：
铁口框加热器固定、温控点布置及热电偶固定
5.4.3.6焊缝退火热处理见二冶钢构公司热处理炉退火热处理工艺。

5.5风口法兰焊接退火后的后续工作
所有风口大套法兰焊接完毕，单项检查合格后，需将13个瓦片分片整体进入加热炉进行退火处理。

退火结束后，再次组装第6带炉壳，按图纸及规范要求检查风口的安装质量，如有问题，需作调整，如没问题后，在第5、6、7带炉壳接口处做标记，最后拆除炉壳，准备运往现场，进行现场安装炉壳。

在现场安装炉壳时，千万对好标记，跟踪测量，从0°开始，确保第6带炉壳的0°、90°、180°、270°四个线与第5带及以下的四个分区线对齐，防止误差累积。

最后安装中套、小套→放入直吹管→地面拼接法兰接头、弯头、连接管、拉紧装置→围管下开口→安装法兰接头、弯头、连接管、拉紧装置→安装附属配件。

5.6 安装大套
大套与风口法兰的相配锥面，接合应严密；大套安装时应采用对称安装的顺序，用挂在围管上的3吨倒链（1）使大套吊到垂直位置，然后配合挂在炉壳上的3吨倒链（2）来使大套达到初步就位后，最后在炉体内其大套相对应的另一侧穿入两头带绳扣的5吨倒链（3），收紧倒链使大套进一步就位。

法兰面间，应按设备技术文件规定的密封要求，用连接螺栓均匀把紧。

见示意图5：
14.970m
图5 大套安装
5.7 安装中套、小套
安装前要检查制造厂所做的水压试验记录和合格证。

安装时需事先制作一顶杆便于辅助设备就位并采用对称安装的顺序，用挂在围管上的3吨倒链（1）使中套和小套吊到垂直位置，然后配合挂在炉壳上的3吨倒链（2）来使中套和小套达到初步就位后，用倒链悬挂顶杆给一个支点将中套和小套撞击就位（见示意图6）。

安装时应小心防止损伤磨光顶紧面。

中套及小套安装时应依照图纸所示调整好上面附带水管的位置。

14.970m
图6 中套、小套安装
安装要求：
5.7.1风口各套相配锥面，安装前必须清洗干净，清除毛刺。

大套与中套的密合面间用0.10mm塞尺检查，插入深度不应大于接触长度的1/3。

5.7.2风口设备各相配球面，安装前必须清洗干净，密合面间不得有大于0.05mm的间隙。

5.8 就位直吹管
吊装直吹管并穿入，临时支撑，保证其风口中心线的位置。

5.9 地面拼接法兰接头、弯头、连接管、拉紧装置
拼接时应按照图纸所示设备的连接方向进行拼接，送风管各部分边接处密封垫一般采用石棉绳。

连接用之楔件应安装牢固。

5.10 围管下开口
测量与炉体内部转角将各风口竖向中心线投至围管上。

5.10.1 测量可算出由围管下方上返的角度算出弧长确定开口中心点。

5.10.2 直接依照开口中心点标高水准测量出中心点，按图纸开孔直径放样开孔。

5.10.3 每个进风口在热风围管上的开孔垂直中心线应力求与风口中心线相交，其偏差水平距离小于5㎜。

5.11 安装法兰接头、弯头、连接管、拉紧装置
将拼接好的法兰接头、弯头、连接管、拉紧装置整体吊装上部穿入围管下开孔，下部法兰接头与直吹管相接，保证安装精度后将接头与围管下开孔按设计文件的规定焊接固定，无规定时，应符合《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98的有关规定。

5.12 安装附属配件
将风口拉紧装置拉紧到位，弹簧压紧装置安装就位，最后将窥视孔安装就位。

6、铁口框的安装
6.1铁口开孔：
因考虑工期与质量等诸多因素的影响，指挥部决定铁口框在工厂安装后直接出厂。

因此，该铁口的开孔应在钢构公司炉壳预装平台上进行。

首先，在炉壳预装平台上预装第4带炉壳，测量划出四个铁口框的位置，定位划线完成后即可进行开孔、安装、焊接。

焊接完成后，安装工艺要求利用陶瓷加热片进行焊后热处理。

热处理工艺结束后，可以运往现场进行施工。

铁口因其与液压泥泡和开口机操作有联系，其开孔的准确与否，直接影响了高炉的正常工作，所以必须开孔准确。

首先在平台上，分
度出铁口中心定位线，在定位线离中心点200mm处开一120mm圆孔，把定位线反到炉外侧再进行切割，并作好标记以备铁口框和其相关设备安装。

6.2铁口框安装：
铁口框的法兰面中心位置，应沿炉壳圆周以规定的起点分度，极限偏差为+4'；中心标高极限偏差为+5mm。

法兰面水水平中心线的水平度，在法兰全宽内水平差为3mm。

6.3 铁口框的焊接
铁口框的焊接及热处理工艺，详见第5章所述。

7、施工机具与材料
施工机具与材料表1
8.劳动力计划表
表2
9、安全和环境管理
9.1作业的安全要求和环境条件
风口法兰安装焊接作业的安全危害因素辨识和控制见表3。

表3
9.2 环境条件见表4。

风口法兰安装焊接作业环境条件表4
9.3作业场所一定要搭设可靠、稳定牢固的平台。

9.4上岗人员必须配齐和使用安全劳保用品。

9.5现场设置足够的灭火器。

9.6防止触电，电动机具用绝缘电缆。

9.7施工人员进入现场必须佩戴安全帽，高空作业者佩戴安全带，防止人员及物体高空坠落。

9.8风口开孔前被割去炉皮中心位置焊接吊挂鼻子，并用2吨手拉葫芦吊挂固定。

9.9 吊盘上作业前检查吊挂用钢丝绳和手拉葫芦捆绑是否牢固，如不牢固及时捆绑牢固，以免发生事故。

9.10 作业区域附近放置盛满水的水桶与水管，以备吊盘周围捆绑的跳板防火之用。

9.11现场空洞必须有明确标示并做好覆盖和围栏。

9.12焊割作业时，不得违章操作和作业。

9.13作业时统一指挥，统一信号，不得违章操作和作业。