高炉炉体清料吊盘的设计与应用

张艳武（天津天铁冶金集团炼铁厂，河北涉县056404）

0 引言

天铁集团炼铁厂于2017-10—2018-04期间对六高炉进行了停炉检修工作。期间需进入高炉炉体内部清理残铁，而高炉炉体内部冷却壁上的挂料和积瘤等粘接物存在重大安全隐患，如果不彻底清理，将威胁作业人员的人身安全。炉体清料是整个检修项目的第一项工作，而且是高空作业，为了确保作业人员的人身安全，决定选用临时吊盘配合施工。本文将对该高炉炉体清料吊盘的设计及安装使用情况进行介绍。

1 设计要求

高炉炉体清料吊盘的设计目的是为作业人员提供一个相对安全的作业平台，直接关系到作业人员的人身安全，因此安全是整个设计核心。六高炉本体高41 m，炉顶大方盖人孔长3 m，宽1.5 m，炉底直径12 m，整体呈梨形。为保证吊盘安装人员的安全，吊盘需要以料面为平台进行对接安装。料面处的炉内径是8.5 m，这就要求吊盘的最大固定尺寸直径是8 m。为保证吊盘的上下稳定，分别在东南西北四个方向设定8个吊耳，4个吊点。4个方向分别由4个卷扬机控制上下，以达到平稳。

2 高炉炉体清料吊盘设计及安装

2.1 吊盘设计

根据设计要求,拟定施工人数，充分考虑施工的便易性，经过安全验算，对高炉炉体清料吊盘结构进行了设计。扒料圆盘初始直径8 m，主梁采用200 mm工字钢焊制，呈八卦型；支梁采用140 mm槽钢焊制，呈正八角形；主、支梁交叉成一个整体，主支梁上侧铺6 mm花纹板。随着圆盘下落，炉内直径增大，需以圆盘中心为中心，放射状焊接固定点，调节延伸120槽钢支梁，在延伸支梁上绑缚跳板，扩大圆盘直径，最大直径12.5 m，总重6.8t。使用4个3 t卷扬机控制升降，用17.5 mm钢丝绳与四套2×2滑轮组将圆盘吊起，4个起吊位置为南北2个探尺孔、西侧大方盖人孔及东侧人孔，圆盘最大下沉深度25 m。具体见高炉炉体清料吊盘，见图1、图2。

2.2 施工材料及机具使用计划（见表1）

2.3 吊盘的安装与使用

安装吊盘，将预先制作好的圆盘骨架及散件，用41 m平台的电动葫芦输送到炉内料面上，作业人员戴好安全绳进入拼装焊接（前提是炉内环境已具备进入人员的条件），整体成形后，将卷扬机的吊装钢丝绳用卡环固定住圆盘吊点，人员撤出，进行试车，试车成功无安全隐患后方可使用。

高炉炉体粘结物清理时，先将吊盘用卷扬机及钢丝绳固定在料面以上500 mm。随料面下降，吊盘由4个卷扬机同步向下降落，利用预先设置的调节槽钢伸出支撑四周炉体，保持圆盘稳定。每段炉壁清理完毕后，缩回支撑槽钢，由卷扬机吊着吊盘再次进行下降，直至所有作业完成。

图1 吊盘装配图

图2 吊盘安装示意图

表1 施工材料及机具使用计划表

2.4 吊盘的安全设施

2.4.1 作业人员的上下

当清料盘在最高位置时，作业人员通过大方盖人孔和料盘间的临时爬梯上下炉体清料吊盘。因此，在上下时要保证料盘固定平稳，防止抖动。

2.4.2 吊盘操作平台安全设施

（1）为保证给炉墙清料作业人员提供安全的施工平面，在吊盘上除中心半径4 m区域铺满6 mm花纹板外，随着炉缸直径增大，将预先焊制的可伸缩骨架及时向外调整固定。将木跳板与骨架用8#铁丝绑扎牢固，扩大圆盘面积，以供作业使用要求。

（2）在吊盘中心半径4 m圆周骨架上焊接长度为1 500 mm，规格L40角钢作为安全栏杆立柱，通圈拉设φ10镀锌安全绳作为作业人员清料作业时安全带的挂设点。

2.5 安全验算

2.5.1 各项计算指标估算

（1）吊盘骨架重量：2865 kg。

（2） 花纹板重量：3.14×4×4×48.4kg=2 431.6 kg（6 mm花纹板48.4kg/m2）。

（3）标准木跳板：50×4×300×50×500/1 000 000=1 500 kg(木材的平均密度为500 kg/m3)。

（4）考虑10人同时施工作业，每人按照80 kg考虑，则总重为 10×80 kg=800 kg。

（5）其他物件考虑负载 0.5t。

以上各项重量总计为：2 865+2 431.6+1 500+800+500=8 096.6kg，约 8.1 t。

2.5.2 卷扬机

每个卷扬机承受的垂直荷载为：8.1 t/4/4=0.51 t，所选卷扬机符合作业要求。

2.5.3 钢丝绳1

利用2×2滑轮组的形式提升吊盘，每根钢丝绳实际承受拉力与卷扬机相同，即为0.51 t，换算为5.1 kN。

所选钢丝绳的破断拉力为：

考虑圆盘上为人员作业故取安全系数14，所以

因此，所选钢丝绳符合使用要求，可以安全作业。

2.5.4 钢丝绳2

定滑轮绳扣，每根钢丝绳实际承受拉力为圆盘总重的1/4，即为2.025 t，换算为20.25 kN。

所选钢丝绳的破断拉力为：

考虑圆盘上为人员作业故取安全系数14，所以

因此，所选钢丝绳符合使用要求，可以安全作业。

2.6 吊盘制作技术指标

2.6.1 材料要求

（1）所用板材性能符合GB/T3274-2007规定,并具有质量说明书。

（2）所有钢材表面锈蚀麻点刻痕深度不得超过厚度负偏差的一半，钢材的实际厚度不得小于允许的最小厚度,断口处不应有分层缺陷。

（3）焊接材料应有质量说明书，严禁使用无质量说明书、变潮、药皮脱落、焊心生锈的焊材。

2.6.2 铆焊件结构件要求

（1）工件应该按图纸技术要求制作，表面平整，基线清楚。

（2）工件拼接时一定牢固，防止变形导致尺寸不准，制作完成后应妥善保管。

（3）采用普通碳钢焊条焊接，保证焊缝质量。

2.7 注意事项

（1）吊盘使用时，允许同时10个人同时站在吊盘上施工，严禁超载。

（2）吊盘吊起固定后，作业面严禁集中堆放重量超过200 kg以上的重物。

（3）吊盘上铺设的木跳板前，应仔细检查，严禁使用有明显裂纹的木跳板铺设操作平台。

（4）吊盘吊起后，应及时用C120槽钢使之与吊盘主要辐射梁（工200）抵紧，以减轻吊盘的上下左右晃动。当吊盘升至到炉壳变径处，可调节吊盘外周的伸缩槽钢，以满足施工需要。

3 结束语

经过严谨的设计和安全校核，临时吊盘安装顺利，保证了排险人员的人身安全，以及炼铁厂六高炉的炉壁清障工作顺利完成。但仍有材料的可循环利用性、卷扬机的上下一致性值等方面需进一步改进和完善。