崔文静，陈先才

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063000）

0 引言

为应对可能出现的转炉托圈耳轴轴承损坏，编制转炉托圈耳轴轴承更换施工预案，以先进合理、科学可行为原则，编制项目机械设备、技术等资源计划；规划了现场平面布置、现场场容管理等管理内容；解决了项目空间划分、时间排序、专业穿插和衔接等问题。以优化施工方案、强化施工管理、最大限度缩短施工工期、确保施工质量与施工安全等为原则，作出具体施工程序及操作要领，以指导施工。

1 工程概况

转炉托圈耳轴轴承更换计划将原设计调心滚子轴承更换为带套剖分式圆柱辊子轴承，须将转炉炉壳、托圈、炉体吊挂装置、驱动端及游动端轴承及转炉倾动装置整体向上顶升之后进行更换施工。其中，炉壳、托圈、炉体吊挂装置、驱动端及游动端轴承整体向上顶升时，该部分构件总重578.5 t，考虑炉壳粘连钢渣及积灰，起重重量总计为650 t；转炉倾动装置185 t，下方设置独立千斤顶，与其他部件同步顶升。

2 施工工序

施工工序为：施工准备→炉底钢渣坑清理→炉底钢渣坑下立柱设置→转炉炉壳、托圈整体顶升用工装框架设置→驱动端及游动端挡渣板、转炉空冷配管软连、驱动端及游动端旋转接头管道软连拆除→转炉倾动装置下方设置4 台1000 t 千斤顶→转炉倾动装置扭力杆铰接座螺栓拆除、驱动端旋转接头扭力杆拆除→转炉驱动端及游动端轴承座上盖拆除→转炉炉壳、托圈、倾动装置整体顶升50 mm→转炉托圈耳轴轴承更换→转炉驱动端及游动端轴承座上盖回装→转炉倾动装置扭力杆铰接座螺栓回装、驱动端旋转接头扭力杆回装→驱动端及游动端挡渣板、转炉空冷配管软连、驱动端及游动端旋转接头管道软连等回装→转炉炉壳、托圈整体顶升用工装框架拆除。

3 施工准备

（1）熟悉图纸及有关技术文档。参加设备安装的主体施工人员必须在施工之前熟知施工图纸及有关技术文件。

（2）施工用具。施工前根据施工计划进度和现场情况配置足够数量的机具，确保设备安装正常作业。

（3）施工准备阶段须根据需要制作转炉炉壳、托圈整体顶升用工装框架。

4 工装框架的制作与安装

（1）根据现场施工情况，转炉托圈耳轴轴承更换采用转炉炉壳、托圈、炉体吊挂装置、驱动端及游动端轴承于安装位置整体向上顶升之后进行更换的方式进行，转炉炉壳、托圈、炉体吊挂装置、驱动端及游动端轴承整体向上顶升时，该部分构件起重重量650 t。

（2）转炉炉壳、托圈、炉体吊挂装置、驱动端及游动端轴承整体向上顶升时，应将转炉旋转至炉口向下位置，顶升用工装框架支撑于炉壳炉口上。耳轴中心标高为+12.850 m，为此，需制作设备顶升支撑台架，方可满足设备拆除要求。根据现场布置图和拖圈、炉壳位置等外形尺寸，转炉炉壳、托圈整体顶升用工装框架设计如图1 所示。

图1 顶升用工装框架设计图

（3）由于转炉炉壳、托圈整体顶升用工装框架制作设置于转炉炉下钢渣坑上方，故转炉炉壳、托圈整体顶升用工装框架设置之前须先在钢渣坑内设置4 个辅助立柱，立柱上设置厚度为300 mm 的板坯，最终转炉炉壳、托圈整体顶升用工装框架设置于板坯上。

施工步骤：①辅助立柱设置之前须先将钢渣坑内清理干净，于钢渣坑底铺设20 mm 钢板增加受力面积，钢板使用平垫铁调平，使之水平度小于1/1000 后使用C20 混凝土将底部浇筑牢固，之后于钢板上设置辅助立柱。钢渣坑底部浇筑层为C20 混凝土，抗压强度为20 MPa，上方构件总重为799.15 t（其中转炉炉壳、托圈、炉体吊挂装置、驱动端及游动端轴承整体计算650 t，钢坯（300 mm×2150 mm×7000 mm）2 件计70.89 t，顶升用框架重78.258 t），则铺设钢板总面积不得小于0.394 m2；四根钢柱下方铺设钢板（面积为5.4 m×2 m）2 块，远大于0.394 m2，钢板铺设面积满足需求。②辅助立柱选用与支架立柱截面相同的焊接方钢柱；立柱顶标高与周边原有钢水车轨道顶标高相同；立柱底部与之前铺设的钢板焊接固定。③于立柱与周边原有钢水车轨道上设置厚度为300 mm 的板坯，板坯底标高与周边原有钢水车轨道顶标高标高相同。

（4）工装框架设置前，应提前拆除水冷炉口及炉口压砖法兰，将转炉内耐火材料凿除后，将转炉倾动至炉口竖直向下位置，再设置工装框架。

施工步骤：①工装框架设置时，须先使用汽车吊将2 块300 mm×2150 mm×7000 mm 钢坯调运设置于转炉正下方钢水车轨道上，之后在工装框架下方焊接20 mm 钢板，立柱两侧焊接支座，支座下方设置车轮组，之后将工装框架设置于钢水接收跨钢水运输车轨道上，使用钢水运输车将工装框架推动滑移至之前设置的钢坯上；当工装框架一端移动至钢坯上时，拆除该端下方车轮组，同时在钢坯与工装框架之间设置30 mm 圆钢作为滚杠，之后继续推动工装框架，直至设置于转炉正下方；②使用4台100 t 千斤顶配合设置车轮所用支座将工装框架顶起，拆除钢坯与转炉炉壳、托圈整体顶升用工装框架之间设置的滚杠，再将工装框架回落至钢坯上，与钢坯焊接固定；③工装框架设置时，在框架4 根顶部立柱上设置4 台1000 t 液压千斤顶，顶升用千斤顶与工装框架同时就位；4 台1000 t 千斤顶为两台液压泵组驱动，同一台液压泵组驱动的2 台千斤顶应设置于转炉驱动端或游动端的一侧，不得交叉设置；工装框架设置完成后，使用1000 t 千斤顶将转炉炉壳、托圈整体支撑于工装框架上，同时使用安全支座及垫板支撑牢固。

（5）工装框架立柱承载力校核：工装框架立柱截面如图2 所示，立柱截面积为215 000 mm2，Q235 材料的屈服强度为215 MPa。工装框架立柱抗压承载力为：215 000 ×215=46 225 000 N=4622.5 t，4 根立柱总承载力为4622.5 t×4=18 490 t 大于转炉炉壳、托圈、水冷炉口、炉内耐火材料、炉体吊挂装置、驱动端及游动端轴承装置总重650 t，满足需要。

图2 工装框架立柱截面

立柱与宽度方向惯性矩为Ix=1 130 937.5 cm4，立柱于长度方向惯性矩为Iy=2 626 250 cm4，Q235 材料刚才的弹性模量为196～216 GPa，工程计算中，Q235 弹性模量一般取200 GPa。

立柱与宽度方向两端为铰接，故立柱与宽度方向的失稳临界压力为：Fcrx=3.142×200×1 130 937.5/（0.7×619）2=11 878.2 kN=1187.82 t。每根立柱受力约为650 t/4=162.5 t，安全系数为2.3，小于立柱与宽度方向的失稳临界压力，故满足须要。

立柱与长度方向两端为铰接，故立柱于宽度方向的失稳临界压力为：Fcrx=3.142×200×2 626 250/（0.7×619）2=27 583.4 kN=2 758.34 t。每根立柱受力约为650 t/4=162.5 t，安全系数为2.3，小于立柱与宽度方向的失稳临界压力，故满足须要。

（6）工装框架将转炉炉壳支撑牢固后，进行托圈防护板、轴承防热板、转炉空冷配管、驱动端及游动端旋转接头、转炉底吹配管及底吹防护桩等拆除。之后于转炉倾动装置下方设置4 台100 t 千斤顶，使用千斤顶顶住转炉倾动装置后拆除炉倾动装置扭力杆及二次减速机与底座间连接螺栓。使用20#槽钢将转炉游动端轴承座铰接底座与+11.300 m 钢结构平台梁及转炉挡墙立柱焊接连接进行临时固定后，拆除拆除转炉驱动端及游动端轴承座上盖。

（7）拆除转炉驱动端及游动端轴承座上盖连接螺栓后，在轴承座上盖与底座上焊接支座，使用32 t 千斤顶使转炉驱动端及游动端轴承座上盖与底座分离，再在轴承座上方+20.300 m 平台梁下方设置吊点系挂10 t 倒链，使用10 t 倒链将轴承座上盖吊起，沿钢水运输方向将轴承座上盖运输至炉前平台。

（8）施工步骤：①使用4 台1000 t 液压千斤顶将转炉炉壳、托圈整体向上顶升50 mm，转炉炉壳、托圈整体向上顶升的同时须将转炉倾动装置同步向上顶起，顶升时应随时观察转炉炉壳、托圈及转炉倾动装置上升高度是否同步，防止构件倾覆。转炉炉壳、托圈顶升到位后，应在工装框架顶端设置安全支座及垫板将转炉炉壳、托圈支撑牢固，防止千斤顶卸压，导致构件倾覆。观察转炉炉壳、托圈及转炉倾动装置上升高度是否同步，可在转炉托圈耳轴上方沿转炉横纵中心线方向设置4 台框式方水平仪，随时观测气泡移动，同时在转炉托圈驱动端及游动端耳轴及托圈前后位置设置标高定位点，使用4 台水平仪观测两侧耳轴及托圈前后位置设置的标高定位点上升高度是否相同。②使用乙炔火焰切割拆除转炉托圈耳轴轴承，切割轴承内圈时不应将耳轴轴承切断，应预留一定厚度，最终使用角向磨光机配合切片切断，防止托圈耳轴因切割影响其金属组织结构。转炉托圈耳轴轴承拆除后，在20.300 m 平台梁下方系挂10 t 倒链，使用倒链将吊转炉托圈耳轴轴承沿钢水运输方向将轴承座上盖吊起并运输至炉前平台。

5 更换轴承

（1）转炉托圈耳轴主动端轴承更换需将将原设计调心滚子轴承更换为带套剖分式圆柱辊子轴承安装，带套剖分式圆柱辊子轴承装配前应进行清洗预组装，转炉托圈耳轴与轴承配合尺寸为，带套剖分式圆柱辊子轴承装配后内圈内径偏差不得超过0～0.035 mm，轴承座与轴承配合尺寸为，带套剖分式圆柱辊子轴承装配后外圈内径偏差不得超过-0.035～0 mm。

（2）带套剖分式圆柱辊子轴承预组装合格后进行装配，带套剖分式圆柱辊子轴承装配时应首先将两个内圈临时固定于耳轴上，之后将下半部外圈就位于耳轴下方的轴承座内，转动、观察并调整内圈位置，使之与就位的外圈对齐，再使用螺钉将两个内圈紧固为一体。安装辊子与其他零部件后，安装上半部外圈并使用螺钉将两个外圈紧固为一体。螺栓紧固力矩应按轴承生产单位使用说明进行装配，紧固时须蘸金属胶后拧紧。

（3）转炉脱圈耳轴被动端轴承为调心滚子轴承，安装前须在被动端耳轴中心线上方、上层平台梁下方设置滑轨，滑轨上设小型滑车，滑车下方系挂5 t 倒链。轴承安装采用热装方式进行，转炉托圈耳轴与轴承配合尺寸为，采用煮油加热方式对轴承进行加热，加热温度为120 ℃，孔轴孔合间隙大于0.50 mm 时方可进行压装。在加热过程中利用电子测温仪每隔20 min 检测一次，其局部温度不能高于150 ℃，当超出时应停止加热并均热。当整体温升超出50 ℃时，对热孔尺寸进行实测，确认孔轴间隙大于0.50 mm 时使用滑车下方系挂的5 t 倒链将轴承从油槽内吊出进行压装。

6 设备回装

（1）设备回装为拆除的逆顺序，转炉炉壳、托圈及转炉倾动装置回装就位至安装位置后，回装转炉倾动扭力杆及底座连接螺栓。为防止转炉炉壳、托圈及转炉倾动装置顶升回落过程中转炉横纵中心线位置偏移，可在施工开始前于支撑框架顶部安全支座顶板上铣出与转炉横纵中心线水平的凹槽，如需调整转炉横纵中心线位置，可使用1000 t 千斤顶将转炉及托圈向上顶起，在凹槽内设置圆钢制作的滑辊，再将炉壳及托圈回落于安全支座上；在转炉耳轴轴承座端盖位置设置挡块后，在另一侧耳轴端头设置千斤顶，使用千斤顶配合滑辊调整转炉中心线位置。

（2）所有拆卸零部件回装时螺栓紧固应使用扭力扳手进行紧固，螺栓紧固应分两次进行，螺栓应按标准紧固力矩的75%进行预紧，再紧固至标准紧固力矩。35#钢螺栓最小断裂强度为530 MPa，紧固力矩可按6.8 级螺栓执行。

7 结束语

在本项目施工进度编制中，综合考虑了各因素发生的可能性，同时为了排除各干扰因素对工程进度的影响，采取相应的控制措施，确保工程进度按计划完成。