鄂州球团厂2000吨转窑托辊整体吊运

蔡继红 苏拥军

（武钢建工集团修建公司 湖北 武汉：430083）

鄂州球团厂2000吨转窑是武钢的效益工程之一，是刚从美国引进的世界上单体生产规模最大的先进设备，由美方提供关键设备，并负责安装的设备工程。

在生产试运行阶段，发生了托辊、轴瓦划伤破坏事故，按美方要求的处理方案，最少需要1个月以上的施工时间，这会严重影响武钢技改工程投产计划和生产任务。采用有效的方法并且最大限度缩短工期，是我们讨论的关键问题。

1 方案的确定

鄂州球团厂转窑的基本原理是；依靠四组托辊，托空旋转，矿粉从进料端口进入转窑内，经过全程不间断地翻滚焙烧成球团矿。转窑窑体全长L：45m；直径φ：6m；单重：18000kN，加上转窑窑体内衬耐火材料总重量达20000kN。每组托辊由一根直径2.1m的托辊和两座辊座组成，托辊重630kN，辊座单重110kN，辊座底部标高14.000m。

经过分析，托辊和轴瓦划伤是由于安装时同心度偏差造成运转划伤。要解决这一问题，按美方的施工方案，将整个转窑先拆除处理完问题然后再安装，其施工时间需要1个月以上。为了使武钢这一效益工程尽早地投入使用并发挥作用，只能在最短的时间内解决这一难题。经过现场多次勘察，认真科学分析认为：只有将20000kN的转窑窑体托空，然后对托辊和轴瓦进行检修，这样的时间最短。如何将转窑窑体托空，托辊如何检修，其技术难题就是转窑施工前后位置的相对相同性，也就是检修后不能发生任何位移，我们认为只要采取措施是完全能保证转窑的设计要求。

因此，我们决定采用：在转窑窑体与顶升支撑架间制作安装两组马鞍座分别安装在头尾两组托辊轮之间，用四台5000kN油压垂直顶起转窑窑体，同时利用一台3000kN液压起重机分别将托辊及托辊支座整体吊运检修的这套施工方案。

2 方案有关分析

2.1 基础承载受力分析

顶升支撑座底面为：2700mm×1460mm

砼受力面为：2700mm×1460mm

压应力＝106／（2.7×1.85

＝2002002Pa＝2MPa

普通硅酸盐水泥抗压强度为32.5MPa

所以符合顶升承载条件。

2.2 防止窑体顶升及回落过程的水平偏移分析

2.2.1 利用自锁原理施工

转窑窑体头尾呈3°角斜卧在托辊之上，因在5°自锁范围内，可有效防止窑体纵向滑移。在顶升、回落过程中，将垂直抬高及回位时的过程严格限制于此范围内即可防止转窑窑体的纵向偏移。

2.2.2 利用水平挡轮限制偏移

在低端托辊两侧，有相对两个水平挡轮分别卡在轮带两侧，以限制运转中的转窑窑体发生纵向位移。但由于轮带呈上大下小梯形截面，水平挡轮呈上小下大的梯形截面，在正常运转时，两个接触面紧密接触，而一旦垂直位移、接触面就不复存在，越高，其接触面间隙就越大，此时产生偏移的可能性也就越大。为解决这个问题，我们可以在转窑窑体和水平挡轮之间焊上牢固的限位板，限制其偏移。

2.2.3 利用减少顶升量限制偏移

由于转窑窑体是圆筒型，两组托辊位置在其下部重心点两侧，拆除托辊是将其往外平移，即只要把窑体的重量过渡到顶升支撑架就可以实施托辊的偏移了。但由于该临界点状况不易观测，为防止带负荷实施水平移动产生失稳，我们利用观察转窑窑体与托辊的接触状况来尽量减少顶升高度，使其接触刚刚脱离，就进行刚性联结的方式完成顶升。限制位移、刚性联结是用楔铁将顶升支架与马鞍座垫实后焊上限位卡板，防止液压千斤顶卸压而引发的后果。

2.3 托辊吊装分析

由于在14m的高空施工且托辊位于窑体的下部，大型机械无法直接使用。根据美方方案，必须在顶起转窑窑体后再逐件分解托辊和辊座，而我们的施工方法是采用液压起重机将两个底座连同托辊整体吊装。

液压起重机车由于受到转窑窑体位置的限制无法直接吊装，如果直接用3000kN液压起重机车起吊必然有一力将转窑窑体推向反方向，会造成窑体翻滚或偏移，为此我们进行了以下分析，如下图1所示：

已知：托辊组重810kN，筒体重20000kN，每组托辊支承力为10000kN；

图1 吊运示意图

从上述分析可看出，直接起吊不会使转窑窑体产生偏移，但超过3000kN液压起重机的起吊能力。考虑到施工中的动载荷、自然环境中的风载荷、摩擦力以及临时支撑的不稳定性、不能直接吊起。我们可以在基础底座允许的范围内，将托辊及底座用2台1000kN液压千斤顶平稳水平顶到基座的边缘。由于托辊受阻于基础座，这时的托辊重心离窑体边缘还有200mm距离。

由于54kN＜＜4340kN（液压起重机的起吊允许拉力值），所以托辊的吊运是可行。

3 实施及效果

根据施工方案，将制作的马鞍座安放就位，分别将四台5000kN液压千斤顶固定，然后液压千斤顶同步顶起转窑窑体，再用3000kN液压起重机将托辊吊出进行检修。最后，按上述方法反向施工，将转窑窑体回落就位好，拆除马鞍座即可。经实践证明，整个施工非常成功，转窑窑体没发生任何移动现象。

在没有任何经验可以借鉴的前提下，经过科学分析，利用比较简单的施工方法解决了大问题。除去轴瓦检修时间，整个顶升、吊运、回落、复位只用了4天。总共用了12天时间出色地完成了整个转窑施工任务，比美方提出的施工工期提前近1个月的时间。经过生产试运行一次验收合格，鄂州球团厂及武钢集团公司有关部门非常满意，我公司直接创效160多万元，也为武钢效益工程早日发挥作用做出了重大贡献。

［1］陈绍藩.钢结构设计原理［M］.第二版.北京：科学出版社，1998.

［2］刘鸿文.材料力学（1）［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［3］沈从周.机械设备安装手册［M］.北京：中国建筑工业出版社1983.