一种粗轧机牌坊吊装系统方案设计

刘勇豪，田茂进，黎 峰

（广西钢铁热轧厂，广西防城港 538002）

0 引言

1780 mm 板材系统工程厂房跨距30 m，柱距有10 m、12 m、18 m，厂房高度21 m；主轧跨内有牌坊设备的主要有粗轧机2台、精轧机7 台等。轧制中心线位于偏跨，传动侧在另一相邻车间内。主轧跨内安装2 台100 t 天车、1 台75 t 天车用于设备安装和维护。1780 mm 生产线R2 粗轧机牌坊（以下简称牌坊）分布于轧机传动侧和操作侧，是整台轧机其他部件安装及轧机精度保证的基础。

正常轧机牌坊的吊装均采用1 台起重机将牌坊竖立起来，运输至安装位即可。但由于工程现场实际，给牌坊吊装带来极大困难。该台轧机牌坊长度尺寸大，单片重量高，是典型的重大设备。从客观来看，工程现场起重机能力和起重高度的限制、厂房柱承载力有限和起重路线上其他因素的限制，更是给牌坊吊装带来很多困难。本工程为钢结构厂房，主轧跨屋面檐口上弦标高为+28.3 m，主轧跨距30 m（图1）。牌坊整体铸造加工而成，单片牌坊外形基本尺寸为12 m×4.7 m×1.6 m，重190 t（图2）。

图1 厂房结构尺寸

图2 单片牌坊外形

1 系统吊装方案设计

根据工程资源，利用因果分析方法，列出导致牌坊不能正常吊装的原因，再根据原因结合已有资源制定牌坊吊装方案（图3）。

图3 系统分析及设计

1.1 吊装方案设计

（1）牌坊进厂路线。进厂运输道路由于受场地限制，经过现场情况确定最佳的进场路线（图4）。

图4 牌坊运输车辆进厂路线

（2）牌坊卸车（操作侧牌坊）。由200 t 拖车将单片牌坊由厂区公路运至主轧跨2-31～2-32 线内，利用2 台100 t 行车抬吊进行卸车（图5）。

图5 牌坊卸车

（3）牌坊横移及暂放（操作侧牌坊）。由2 台100 t 行车以抬吊方式将牌坊水平运输至已设置好的钢坯上，而在钢坯底部的两端分别用H型钢铺设，使得牌坊可以稳定地落在钢坯上，在支承辊换辊轨道基础上和轧机轨座基础上分别用型钢支撑钢坯（图6）。

图6 牌坊临时放置

（4）牌坊直立（操作侧牌坊）。用2 台100 t 行车及抬吊吊具将牌坊上端抬起，直立。在此过程中，采用H400 的型钢制作临时支撑，并将其与钢坯进行焊接处理，以防止临时支撑倾倒。为避免在牌坊的上吊过程中发生滑动，在钢坯的顶端位置焊接挡块。用2 台100 t 天车抬吊过程中，保持在牌坊耳座不离开钢坯及挡块的情况下，将牌坊吊起（图7）。

图7 牌坊竖立

（5）牌坊安装（操作侧牌坊）。牌坊直立后，拆除挡块，将牌坊水平吊至指定位置缓慢下落就位，以重复步骤完成另一片牌坊的吊装。吊装完成后，拆除钢坯、用H 型钢制作的临时平台等，如图8所示。在操作侧牌坊安装在轧机底座后，以安装操作侧牌坊的步骤和方法来吊装传动侧牌坊，即可完成2 片轧机牌坊的安装（图9）。

图8 牌坊安装

图9 传动侧牌坊安装

1.2 吊装参数核算

1.2.1 吊装空间核算

天车在极限高度时吊梁底面距牌坊底座距离为13.31 m；钢丝绳选用Φ80 mm，钢丝绳长度为6 m；采用捆绑式绑扎方式吊装，吊梁高1.1 m，宽0.8 m；牌坊上梁高1.7 m，宽0.8 m；得出吊梁底面至牌坊上表面距离为0.95 m（图10）。

图10 牌坊吊装空间

牌坊高度为12 m，天车在极限高度时吊梁底面距牌坊底座距离减去牌坊的高度，再减去吊梁底面至牌坊上表面距离，就得出牌坊底面至轨座上表面的距离为0.365 m＞0，故此吊装空间满足吊装要求。

1.2.2 起重量核算

天车额定起重量为100 t，牌坊重190 t，吊具重7.7 t，钢丝绳重2 t。2 台天车抬吊，天车额定起重量为200 t。牌坊及吊梁等工具共计199.7 t，200 t＞199.7 t，天车起重量满足吊装条件。

1.2.3 钢丝绳核算

天车额定起重量为100 t，牌坊重190 t，吊具重7.7 t，钢丝绳重2 t。牌坊及吊梁等工具共计199.7 t。钢丝绳选用计算公式：①钢丝绳破断拉力总和=公称抗拉强度（MPa）×钢丝总断面积（mm2）；②钢丝破断拉力=钢丝破断拉力总和×换算系数；③钢丝绳安全载重力=钢丝绳破断拉力/安全载重系数。

钢丝绳的选用计算：钢丝绳采用吊点式起吊，设备有2 根钢丝绳在设备吊点挂后起吊，钢丝绳与水平夹角为63.6°，有2 根钢丝绳受力。

梁与天车之间钢丝绳的受力为（1997/sin63.6）/4=557.38 kN，取钢丝绳安全系数为6，则钢丝绳破断力为：557.38×6=3344.27 kN。根据GB/T 20067—2006《粗直径钢丝绳》，采用公称抗拉强度为1870 MPa 的钢丝绳，按6×36WS+FC 配置，Φ80 mm 的钢丝绳破断力为3950 kN＞3344.27 kN，满足吊装要求。钢丝绳的规格和公称抗拉强度有变化时可根据具体情况重新计算求得钢丝的直径。经查表，该主梁吊装选用6×36WS+FC 的Φ80 mm 钢丝绳，卡环选用4 个80 t 卡环。

2 牌坊工装、平台设计

2.1 吊具设计

根据现场实际，设计一个13 m×1.25 m×0.85 m、重约7.7 t 的抬吊用吊具，吊具中间合适位置设计2 个挂钩，用来挂靠2 台100 t 行车的主钩（图11）。

图11 吊具设计

2.2 暂放平台制作及吊装所需材料

（1）暂放平台制作。为解决将平躺运输过来的牌坊放置后再直立安装的困难，根据施工现场实际情况，利用R2 主电机跨设备基础和轧机基础，设计制作一个平台暂时放置，解决该问题（图12、表1）。

图12 暂放平台

表1 暂放平台制作材料

（2）吊装所需材料。根据牌坊吊装需要，选取吊装用材料（表2）。

表2 吊装所需材料

3 结论

为了满足粗轧机牌坊的正常吊装，保证工程进度，系统性设计牌坊吊装方案，核算吊装参数，设计并制作了吊装专用吊具和平台。通过一系列的系统设计，明确了方案的可行性，为牌坊顺利吊装提供了坚实的理论和实践基础。

该系统设计从问题本身出发，细致查找原因，对牌坊吊装全流程所有困难均进行了详细设计和规划，解决了常规吊装方案在此工况下无法吊装的重大难题，顺利完成了牌坊的转运和安装工作，达到了预期目的。同时，该系统设计为高架式热连轧生产线上重大设备吊装提供了系统思路，为类似工况条件下的重大设备吊装提供了良好的实践基础，为行业类似吊装提供了宝贵经验。

此次粗轧机牌坊吊装系统设计，在安全可靠的前提下，突破、利用了现场不利资源条件，将限制条件通过创新形成有利资源，顺利完成吊装作业。通过系统设计，将理论与实践深深结合起来，提高了工程技术人员解决现场实际问题的能力，为1780 mm 热连轧生产线的设备安装提供良好支持。