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1、冶金设备管理与维修 第 2 4卷 2 0 0 6 6(总第 1 2 6期)前期管理 2 5 0 t 转 炉和连铸主厂房结构设计 王远 志杨冶(鞍钢设计研究院建工分院 鞍 山 1 1 2 1)摘 要介绍了鞍钢新建2 5 o t 转炉炼钢、连铸主厂房设计方案、结构特点、主要设计参数及构造作法等。关键词 主厂 房 地基处理钢排 粲钢框架钢 站构“十五”期间，鞍钢在西区新建 3 座 2 5 0 t 转炉炼钢、连铸 工程，建筑面积 6万m。基础采用大孔径机械挖孔灌筑桩，主厂房全部采用钢结 构 转炉区域采用框架体系，其他区域 采用排架体系。这是迄今为止。国内冶金工业厂房 吊车起重 量最大(4 5 o t)
2、、厂房最高(约 7 0 m)的工程项 目 在2 0 0 3年 9 月工程主体结构设计完毕，2 0 0 4 年 月施 工完成。l 主厂房 结构设计体 系 根据生产工艺要求，主厂房平 面布局 由炼 钢、连铸两部 分组成 炼钢区域分 为加 料跨、转炉跨，连铸 区域分 为钢水 接 收跨、钢水 浇铸 跨、出坯跨、饭坯存放跨。厂 房内布置 L F 精炼炉、R H真空处 理、脱硫扒 渣、维修 问、操作室 等生 产附 属设施 厂房标高由炼钢、连铸工艺流程确定，外形尺寸为 3 5 m l 9 4 m。横 向在 1 4-5轴线处设 置 3 m 的伸 缩缝，平 面布置见 图1，剖面见图2。平 面图粗线范围内为炼钢转
3、炉区 域，H 列F列 为炼钢 RH、L F精炼、脱硫扒渣 区域，F列 A列为连铸区域。转炉区域布置有料仓 和各 种炼 钢设备，纵 横交错 的管道，因此要求空问尽可 能空旷，所 以在结构体 系 上采用箱形柱 焊接H型钢组成的钢结构框架。为增 加整体 结构刚度，仅在标高1 9 O 0 0 m 以下设置柱间支撑。框架柱与 梁 的连接 均采用 高强螺栓。厂房的其他区域采用排架结构 柱 系统采 用格构 式，柱肢为箱型。吊车梁 系统采用实 腹式吊 车梁，在 吊车梁 上翼缘与辅 助桁 架 上弦满铺钢 板组成制动 梁体系。屋面系统采用实腹主次梁体系。托架为平行弦桁 架，屋面板为满 铺 自带 3 mm 厚檩 条
4、压型钢板 墙皮 系统采 用分离式体系 每隔2 0 m左右设置水平抗风桁架。一。J ：_ =一：基 一 f；雕 转 甲 i l-苴 r 糜 _ 一 _；鹰：一 荨 _=f，一 一 1 I L L h l l l I H 帅 n I l【l I I 2 4 I X m 3 4 f x H l l r )两)d a 疥 d 国 l 炼钢、连铸厂房平面布置 栏 目编辑：郑怀禄 维普资讯 http:/ 第 2 4 卷 2 0 0 6 6(总第 l d 6期)冶金设备管理与维修 翌 口：=赢=_二亚 l =l ：4，1 5 0 R 4 0 0 n n 】-1 l 2S 20O l 2 h O 0i)一 一
5、 量-r|fI H 9 霎 川 ；j 未 、!阿 一。；l 喜 T荫 T T 固 W 百；二 吐 l I I X k X I l 5 n l)。H f。f ，I 一 2 1)I)0 2 5 0 0 0 2 7 0 0 0 1 l lf l l l 1)(1 l 3 0 0 0 0 l 2 7(X 0 1 4 4r m0 l 1 1 1 圈 2 炼 钢、连铸厂房 剖面 2 地基、基础设计方案 该工程所处建设场地范围内普遍存在5 7 m新近回填 土，其下为粉质黏土，根据地质勘察报告该层土可以作为建(构)筑物持力层，地下水位一l m。地基处理 分为 三种方案：对于荷载较大的区域如：转炉基础、转炉平台
6、、R H真空 处理、L F精炼、连铸机基础一段、厂房柱基础采用机械挖孔 灌筑桩的处理方案。对 于供辅建(构)筑物部分，如水处理 泵站、煤气风机房 除尘楼、维修问等 地基采用换土回填矿 渣碾压的处理方案 对于较小规模的建筑物，如操作室、电气室、值班室等 为避免基础因坐在回填土上而引起的建 筑物不均沉降，采用筏板基础。主厂房柱脚，主要钢结构平 台如 R H真空处 理、L F精炼炉、吹氩 站等柱脚 与基础 的连 接采用插杯 口形式。3 结构计算分析 图2表示出炼钢连铸厂房的跨度、吊车梁的轨顶标高 及屋面标高。该工程所处场地为I I 类，阻尼比为0 7，抗震设 防烈度 为7度。因为结构形式 比较复杂，
7、因此对 结构采用平 面分析 三维空 间校核的方法 对局部节点则采用有限元法 进行局部应力分析。参与组 合的荷载为重力、吊车荷载、风 载、地震作用、温度应力。经过计算分析，风荷载起主要控制 作用。表 1为结构 计算分析后柱脚 的内力 和轨 顶标 高处 以 及屋面顶标 高处 的位移。寝 1 炼钢、连铸主厂房结构计算 结果 柱脚内力 轨顶水 屋顶水屋顶水 N k N M k N m V k N 平位移 平位移平位移 材质 mm mm 控制 从图1、图2和表l可以看出，转炉高跨区域主要为水平 位移和稳定承载力控制 连铸低跨为稳定承载力控制。4 结构设计与构造(1)J 房柱系统。HD列上柱为风荷载引起的
8、水平位 移控制，h H=1 7 3；h HI=5 0 0；超 出规范5 ，满足设计要 求。HD列下柱 为平面外稳定 承载力控制，因此降低 厂房 柱在平 面外的 计算 长度 就显得至关 重要。在设 计过程 中，统一考虑管廊、电缆通廊、参观走 台、柱系杆的布置。使之成 为厂房柱平面外可靠支撑点 进而缩短柱 的计算长度，减小 柱截 面，既达到 了节省钢材，叉达 到了美观 的效果。cA 列 内力比较小，因此采用 Q2 3 5 一B焊接 H 型钢双肢柱就能 满足设计要求。为确保HD列柱脚与基础的连接锚固，采 用 在柱 翼缘 上焊 接铆 钉，在腹板 上焊 接 一1 0 0 X 2 5间距 为 5 0 0
9、ram的加劲肋，增强 柱脚 与基础之间 的锚 固。(2)吊车粱 系统。主厂房 内所有吊车粱均为焊 接工字型 截面。由于柱 间距种类 较多引起 梁截面高度变化 也比较大，因此采用 变截面吊车梁 设 计时 采用 了 2种变 截面方案进 行 比较：方案一采用直角过渡；方案二采用 圆弧形 过渡。除 变截面处的其他部位采用规范中的公式和要求进行计算。变截面处采用两种有限元计算软件进行计算与分析。计算 时发现方案二 变截面处腹板 应力集中现象 比较严重，同时 通过 检索得知 国内某大型钢厂在圆形过渡处的截面曾发生 过应力集中。而导致吊车梁破坏的事故 根据经验，调整该 区域的节点构造反 复计算分析，最终方案
10、 一腹 板的应力满 足设 汁要求(见 图 3)。同时为保 障吊车运行平稳。消除 吊车 行进噪音，所有吊车轨道的接头均采用4 5。斜口连接 圈 3 两种变截面 方案 维普资讯 http:/ 冶金没备管理与维修 第 2 4 卷 2 0 0 6 6(总第 1 2 6期)三安 3 3 8 0 m。高炉喷煤工艺的设计 顾江平徐春华(南京钢铁公司炼铁厂南京 2 1 0 0 3 5)摘 要 介绍 了三安铜厂 3 3 8 0 m 高炉喷煤工 艺设计方案的 比较，论述 了各 工艺 系统的流程、主要 参数、各 系统选用的主要设备和性能，以及采用的主要技术措施。关键 词 高炉 喷蝶 工 艺 设备 l 前言 三 安钢
11、铁 有 限公 司(简称三安)新建 3座 3 8 0 m 高炉，并同步配套建设喷煤设施 以提高高炉冶炼指标。降低生铁 成本。根据三安钢厂实际状况并结合当前高炉喷吹煤粉装 备水 平及技术 条件，将 制粉系统 和喷吹 系统设在一 个主 厂 房内 简化了工艺流程，节约投资。在 编制设计过程 中设计 了 3个平面布置方 案，经综合 分析 比较，确定 了最 佳方 案，制粉系统选用 2台 1 t 0 0中速磨煤机 采用一级布袋收粉 的 短流程：艺 喷 吹系统 工程采用 并罐加总 管加炉前 分配器 的直接喷吹工艺。考虑到高炉喷煤量逐步在增加 设计上 留 有可 能增 加 高 炉 喷 煤 量 的余 地。当 前 喷
12、 煤 量 为 1 2 0 k g t HM 今后最大喷煤量 为 1 7 0 k g t HM 喷煤设 计有关工 艺参数，高炉生 产能力：3 座 3 8 0 m。高 炉年 产生铁 1 2 7，7 1 0 t a；设计喷吹煤粉 量：正常 1 2 O k g t，最 大 1 7 o k g t；制粉 能力：正常 2 8 t h(按 1 6 h d运转)，最大 3 0 t h(按 2 1 h d运转)；煤粉加 工质量要求：无烟煤，粒 度不 大 于 2 0 0目，占8 O 以上，水份 W 1 0。喷煤 车间 由原煤贮 运、干燥剂供应 系统(2台烟气炉)、主厂房，压缩空气、氮气 供应等系统 以及变电所等组
13、成。主 厂房 内设有煤粉 制备 系统 喷吹系统 主控室，办公室，工人 休息室等。2 工艺流程简 述 原煤运至原煤场，由桥式 抓 斗起 重 机(Q=5 t L k=(3)屋 面与墙皮 系统：屋面 系统采 用焊接工 字型 钢结 构梁 主梁间距 为8 i 0 m 次梁间距 为5 6 m 托架采用 平 行弦桁 架。由于转 炉区域 屋面设 有通 风竖井和氧水 阀门室 荷载较 大 钢梁为强度控 制 因此该 区域采用 Q3 4 5 一 B，其他 区域均 为挠度 控制，采用 Q2 3 5 一 B即可满足设 计要求 墙 皮 系统采 用与厂 房主体结 构相分离 的结构形式 当抗 风桁架 兼 作走 台时 桁架满铺花
14、纹板 取消桁架的腹杆。山墙处 走 台设计充分考虑 工艺 管道的设 置，尽 量设 汁得 宽敞一些 墙 皮垂直 力传递 至基础。5 事故分析 与处理(1)高强螺栓安装 困难 的处 理。转炉钢结构平台框架柱 与框架梁的连接采用高强螺栓 而在实际钢结构制造、安装 时的容许误差积累导致无法安装高强螺栓。根据实际情况 采用如下处理办法：按设计在梁、柱的接头上钻好孔；(按 设计在高 强螺栓连接 板的一侧 钻好 L；现场 框架柱安 装好后，按实际测量出连接板另一侧螺栓了 L 定位；按实际 定 位钻高强 螺栓连接板 另一侧 的螺栓孑 L，然后再进 行框架 梁的就位与 安装。(2)铁水倒罐坑底版裂缝处理。铁水倒罐
15、坑本体外形尺 寸 为 3 7 m(长)1 2 m(宽)1 5 m(深)的钢筋混凝土地坑，在 冬季 1 1 月末施 工完 毕，第 2 年 4月末倒罐 间地坑底板 出现 渗漏并有集水现象，如果在炼钢生产期间铁水漏钢在集水 中，会产生巨大的爆炸力，后果不堪设想。因此有人提出将 倒罐间 地坑 炸毁 重新施工，但经 过现场 实际勘察 和对施 工 实 际情况的 丁解。发 现裂缝方向平行 于底板 的短方 向，从受 力分析来看 裂缝 的产 生并不 是地 下水的浮 力引起的，而是 由于季节温差 变化较 大产生 的温度应 力引起 的裂缝 因此 决定 并不需要拆 除重新施工 只需将裂缝处理好。避免地下 水 的渗漏，
16、这样就不会 影响结构的正常使用。6 几点体会(1)在冶金工业 重型 钢结 构厂房、平台的设 计中在 满足 使用功能的前提下，尽可能将结 构设计得简洁。这样 尽管耗 钢材量略大一些，但 施工工期 短并有利于生产设备的布置 可 以实现 工厂建 设提前投 产，其 经济效 益远远超过 由于结 构设计简洁而多消耗 的钢材(2)炼钢、连铸区域相对大气环境比较恶劣，转炉区域 屋面又有除尘、热力等管道 因此将屋面板设计成自带檩条 钢板屋面，其上铺设 一层 S I X 卷材放水 尽管工程造价略比 铺没彩色压型涂层板高。但这种设计使用寿命长 大大减少 了维修 费用，也有利于工 厂的正常生产。(3)对 于类 似的 大型工程 在设 计前应组织 经验丰 富的 设 计人员制定周密、严谨 的技术 统一条件，指 导全体设 计人 员进行工程设 计 在设计 中必须详 细了解工艺布置情况，统 筹考虑各 部分 的结构布 置和各设计 人之 间的接 口 避免 出 现漏洞或重叠现象 的发 生(2 0 0 6 0 6 0 9收稿)一9 一 维普资讯 http:/