原料输送系统在线改造技术

王 宏，徐建平，李志芬，王 频

(五冶集团上海有限公司，上海201900)

1 工程概况

1.1 项目背景

宝山钢铁股份有限公司炼铁厂原料输送全部采用运输皮带加转运平台的方式，转运平台支架结构及胶带运输桁架及设备均为20世纪70年代末80年代初建成，现都已锈蚀。特别是部分综合转运平台立柱、支撑、梁及板整体锈蚀，严重影响生产运行，也造成了诸多安全隐患。宝钢对炼铁系统的不断地扩容，受占地的限制，只能对原有的4座高炉、4座焦炉、3个烧结系统进行扩容改造，而原料系统及胶带机输送系统基本没有增加，这加大了原料的输送生产负荷。而原有输送系统因寿命年限，也亟需更新改造。为不影响生产，要求对原有胶带输送系统进行在线改造，这也要求施工单位采取特殊技术措施，并在要求的时间内完成改造任务，以满足生产需求。

我公司承接的该改造项目为宝钢的首次试点工程，无经验可循，且该项目必须在生产运行的同时要求快速、安全、高质量的完成施工任务。

1.2 基本概况

宝钢原料直送系统一二期综合转运站改造工程，位于宝钢厂区纬三路、经二路交叉口，该转运站为全钢结构体系，共设有3.75m、7.2m、11m、13.7m四层平台，其上有15条东西走向、9 条南北走向共4个系统的24条胶带运输机，每天24h承担着向高炉、烧结、炼钢等输送原料的转运任务。本工程是在宝钢炼铁厂一、二期综合转运站不停产的前提下，对其转运站的重量超过60t立柱、400t横梁、120t平台板进行在线更换；对转运平台内的24条胶带机设备逐一进行拆除、维修、更换。

2 主要施工技术

2.1 施工工艺及流程

施工准备→临时支撑体系安装及加固→立柱、主梁及斜撑等更换→平台更换→设备更换→拆除临时支撑体系→现场清理→试车及交接

2.2 支撑系统改造技术

由于转运站的平台是一个整体钢结构框架体系，针对这一特点， 对3.75m、7.2m平台的改造，采用“运输转运平台临时在线支撑结构及其使用方法”(专利申请号：201110333813.9)，先支撑再进行结构更换。以此稳固、安全的对原有转运平台结构进行有效支撑，实现原转运平台柱、梁、板的拆除更换。

转运平台共有8轴11列，上部结构的更换采用临时加固支撑后进行。在轴与列之间设置临时支撑龙门架，使之与原结构平台梁有效连接，以承担转运平台的有效载荷，实现原转运平台柱、梁、板的全部更换。临时加固立柱及横梁均采用比原立柱及横梁截面尺寸大的型钢，原立柱最大为HW300×300，横梁最大为HW250×250，临时加固其横梁采用HW400×200×8×13型钢，立柱采用HW350×175×7×11型钢。临时加固两立柱之间以及两榀龙门架之间通过斜撑及横梁相连接，在相邻的两轴与两列之间形成稳固的井子型支撑体系(图1)。为方便龙门架支撑施工，采用了可调节式立柱，通过螺栓加双螺母调节整个龙门架的高度，保证龙门架横梁与原转运站主、次梁连接(图2)。

图1 支撑体系平面布置示意

图2 加固支撑立面

为了实现钢构件的快速顶升并进行有效支撑，缩短更换改造时间，确保施工质量和安全，保证生产正常进行，同时节约了机械台班，降低施工成本，我们研制了“一种液压顶升快速支撑装置和方法” (专利申请号：201210355962.X，图3)。

图3 液压顶升快速支撑装置和方法示意

2.3 转运站平台的改造

根据转运站平台上胶带运输机的生产情况及物料的平衡原因，先对E301、E201胶带机进行改造。首先进行结构改造，对③～④轴(A、E列及A、B列)，④～⑥轴(B、E列及A、B列)，④～⑤轴(A、B列)及⑤～⑦轴(A，、B列)进行临时加固支撑。待临时支撑体系完成后，经三方检查确认后，进行立柱的更换。立柱更换要隔轴进行更换，每轴更换1根，交替更换。立柱更换完毕，对4个轴线对应A～E列的主梁及斜撑进行更换。待④～⑦轴线立柱、主梁及斜撑全更换完成后，对⑤～⑥轴线的E301胶带机进行停机改造(设备拆除、次梁更换、新设备安装)，待E301胶带机改造完成后，依次改造E201胶带机。 待④～⑦轴线内所有框架结构及设备改造更换完成后，拆出临时加固装置，移至②～③轴线加固，依次类推交替施工(图4)。

图4 平台临时加固支撑平面布置

立柱更换完成后，在所有转运站内设备不停机的情况下进行主梁更换；支撑胶带机的次梁在胶带机每天2～4h的停运间隙进行更换(图5)。

2.4 转运站平台内设备的改造

对3.75m、7.2m的两层平台的改造，因胶带机设备不能连续停运时间太长，因此在更换时采用“在线结构改造、停后设备改造”的施工工艺；对于11m、13.7m的两层平台改造，采用“结构与设备同时分段、逐条、分序”的施工工艺，按生产厂的调度安排，划分施工时段，在规定的停机时间段内拆除结构、更换设备，完成一条投运一条。

为保证施工安全，实现了对施工区域运行胶带运输机的立体隔离防护，消除了在线施工区域的安全隐患，避免施工人员人身伤亡安全事故的发生，提高了施工人员的工作效率，保证了工程的进度要求，达到了预期效果，设计了“悬挂式可拆卸防护罩及在胶带运输机在线改造中的应用”技术 (专利申请号：201310609694.4)。

为使每条胶带机设备的停运时间降到最短，新更换小车

图5 横梁更换施工

采用地面组装，用大吨位吊车整体吊装到位的方法施工。

3 结论

该项施工技术解决了复杂工况条件下施工工期短的难题，规范了施工工艺和流程，形成三项发明专利(已被受理)，并通过省部级成果鉴定和上海市科学技术查新，达到了国内先进水平。该项技术为各大钢厂及其他冶金行业的技术改造及扩建项目上提供了技术支撑和技术保证。