CN107489163A - 一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，属于冶金工程设备安装土建配合领域。针对现有技术中存在着设备安装复杂，精度差，耗费工时的问题，本发明提供了一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，步骤如下：A、螺栓***制作及分割，将所有螺栓划分成若干块对称体系；每一个体系包括若干螺栓及固定锚板；B、预埋螺栓体系以下支撑架固定焊件于基础砼垫层中，并浇埋于垫层上表面；C、螺栓支撑架各自沿圆周就位，调整其顶标高，焊接在垫层螺栓体系圆周的各预埋件上；D、螺栓体系依次安装于支撑架上，各体系地脚螺栓顶标高微调、垂直度微调；E、焊接安装为整体环形螺栓***；F、螺栓体系混凝土浇筑；G、验收。它安装简单，精度高，效率高。

Description

一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法

技术领域

本发明涉及冶金工程设备安装土建配合领域，更具体地说，涉及一种冶金工业炉体环形 螺栓安装方法。

背景技术

工业炉是在工业生产中，利用燃料燃烧或电能转化的热量，将物料或工件加热的热工设 备。在冶金领域使用的工业炉有多种，比如，其中大型的环形加热炉在冶金工业炉领域使用 广泛，环形加热炉是一种坯料在环形的旋转炉底上边移动边加热的连续加热炉，再制造环形 的冶金工业炉的时候，需要首先对环形外部结构进行制造，在制造时，需要先使用大型螺栓 进行环形形状的构建，构建方式和构建质量关系到环形炉体后期的质量，非常关键。

目前国内很多类似螺栓施工经常采用的方法是一、每个螺栓支架固定，再做所有支架拉 结，这种方法对于近百个螺栓安装，效率很低，且易受钢筋安装体系影响，浇筑砼时易受扰 动。二、在专业钢结构厂家加工螺栓模具，制作完还要组织专业验收模具，再到现场安装定 位模具，固定模具，其中模具螺栓加工孔的中心定位就比较麻烦，最后安装螺栓时也要进行 定位，模具固定支架还要做施工全程监控，最后完成施工后还要拆除模具，比较费工费时。

现有技术中也进行了相应的一些效率提升的改进，如中国专利申请，申请号200810047383.2，公开日2008年9月10日，公开了一种环形设备基础螺栓快速安装方法。 环形设备基础螺栓快速安装方法，其特征在于它包括如下步骤：1)螺栓定位卡的准备；2) 在固定架的顶部需安装螺栓的部位固定弧形钢板，将固定架放入浇注模内并固定；3)用螺栓定位卡插向螺帽，螺帽位于螺帽槽内并且螺帽的相邻四边分别与螺栓定位卡相接触，移动螺 栓定位卡使螺栓定位卡上的二条相互垂直的第二定位刻度线与弧形钢板上的二条相互垂直的 第一定位刻度线相重合，螺帽就找正了，也是螺栓找正了；4)按步骤3)依次找正所有的螺 栓；然后向浇注模内浇注混凝土成基础砼。此发明具有安装速度快、安装精度高的特点。但 其实质上是针对螺栓安装和定位进行了前期的设置，效率低，且控制和定位很困难，精度依 旧提升不足。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的现有螺栓***安装复杂，精度差，耗费工时的问题，本发明提供 了一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法。它安装简单，精度高，效率高。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，步骤如下：

A、螺栓***制作及分割，将所有螺栓划分成若干块体系；每一个体系包括若干螺栓、 上下二个整块螺栓固定锚板，螺栓锚板加工能固定这个体系所有螺栓的二个圆弧板；

B、螺栓体系下支撑架预埋件安装及基础砼垫层浇筑；预埋螺栓体系以下支撑架的固定 焊件于基础砼垫层中，并平整地浇埋于垫层上表面；

C、螺栓支撑架制作、就位、标高调整、焊接固定；螺栓支撑架各自沿圆周就位，调整其顶标高，并牢固地焊接在垫层螺栓体系圆周的各预埋件上；

D、将若干个螺栓体系分次就位，地脚螺栓顶标高调整、垂直度调整；

E、将螺栓体系最终依次精确就位，安装为整体环形螺栓***；

F、螺栓设备基础混凝土浇筑；

G、会同设备安装等各方交接验收。

更进一步的，步骤A中，螺栓锚板为下固定环板，每一个体系的若干个螺栓通过下固定 环板按照环形连接在一起，进行连接固定，所述的下固定环板为一个圆弧板，中间设置有与 螺栓直径相匹配的孔。

更进一步的，螺栓锚板还包括上固定环板，螺栓中上部设置有与下固定环板相同结构的 上固定环板，通过该两处圆弧板将该体系中所有螺栓连接成一个整体进行加工。稳定性更好。

更进一步的，所述的螺栓顶部设置有凹槽。便于螺栓的安装定位。

更进一步的，下固定环板和上固定环板是通过分块对接方式加工而成；通过弧面板之间 设置有切口，通过先正面开单面坡口施焊一遍形成正面，再反面进行清根后施焊，形成反面 焊点，最后再焊满正面一遍，完成二次焊接。焊接质量好，精度高。

更进一步的，步骤A中先进行螺栓、上固定环板、下固定环板加工后，进行预拼装，步 骤如下：

1)、设置预拼装平台；

2)、在预拼装平台画出垂直的两条控制轴线及环板的直径，并在环形中心位置设置一个 与螺栓等高的测量平台，根据圆弧板安装的直径，先将下固定环板按照设计中块数，依次放 置在平台上；其次按设计图中螺栓的排布位置，依次将所有螺栓初步安装就位；最后将上固 定环板点焊就位；

3)、以测量平台为圆心，逐个调整每根螺栓的安装半径，螺栓固定其下固定环板，检测 直径位置上的两个螺栓，间距误差在标准之内的可固定其上固定环板，形成点焊部；

4)、预拼装完成后，需在每块螺栓体系上标记顺序字符。

更进一步的，步骤B之前需要在螺栓支撑架立柱的位置放置预埋件。浇筑砼垫层，将预 埋件牢固地埋设于砼中，通过焊接连接，保证支撑架的支撑，使得底部更加牢固，***稳定 性好。

更进一步的，步骤C中支撑架包括顶部水平设置有长条形支撑架横梁，左右两侧垂直设 置的支撑架立柱，支撑架横梁固定于支撑架立柱顶端，支撑架立柱下采用2根剪刀撑拉结形 成支撑架支撑，每个支撑架之间内外分别采用角钢交叉拉结，形成内拉结杆和外拉结杆。支 撑架结构合理，稳定性好。

更进一步的，所述的测量平台共设两层，高度分别为支撑架顶部标高位置和螺栓顶标高 位置，测量平台采用钢筋作为固定架。测量平台稳定，完成支撑架测量后，再进行螺栓测量， 互不影响，方便可靠。

更进一步的，螺栓体系就位后，利用测量平台上设置的中心点进行螺栓顶标高复测和调 整，复测时按预拼装时方法一致，如有偏差则在支撑架横梁上采用相应厚度的钢板进行微调 标高，直至符合控制精度要求为止。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案适用于圆形设备基础螺栓安装，事先将一个体系的螺栓***分成若干份，每 一份的全部螺栓、上下锚板按环形在车间加工成一个整体，可以极大提高效率，安装精度高， 达数百个螺栓更能体现出其安装优势；

(2)加工整体性更能保证螺栓的安装标准化，从原来的大量的螺栓固定工作改为几次安 装就位固定，安装更加方便，耗时少，效率高；

(3)从常规的大量人员现场操作改为以机械安装为主，提高了施工机械化程度，加快施 工进度，稳步提高施工质量，降低工程造价；

(4)在施工中采用预拼装方式，在车间中直接进行部分模块化的安装，生产效率高，可 机械化操作；

(5)基础垫层砼浇筑前，根据设计需要在螺栓支撑架立柱的位置放置预埋件，埋件中心 位置设置一根对穿钢筋，进行预埋件的定位及防止在垫层砼浇筑时产生偏移；稳定性好，安 全性好；

(6)在安装时候设置一个测量平台，保证为螺栓支撑架安装时，利用中心点对每组支撑 架的横梁进行投射螺栓安装的圆弧线；还为螺栓安装完成后，利用中心点检测每组螺栓的半 径误差是否在控制范围内；保证了安装精度；

(7)每一段螺栓体系，采用支撑架进行支撑，保证安装时候螺栓***的稳定性，强度好， 稳定性高；

(8)本方案的施工方法，螺栓精度控制分为两个阶段：螺栓体系加工车间控制和现场施 工控制，进行多地点、多作业组合，全面控制其安装精度。施工方法简便，易于控制和调整。 整体上，工作量降低，螺栓精度控制好，稳定性好，节约成本和材料。

附图说明

图1为本发明的螺栓体系整体结构示意图；螺栓固定架预埋件示意图

图2为一个体系的螺栓环板俯视示意图；

图3为一个体系的螺栓环板俯视侧视图；

图4为支撑架示意图；

图5为相邻支撑架之间拉结***示意图；

图6为圆弧板切口状态示意图；

图7为圆弧板坡口焊后状态示意图。

图中标号说明：

1、螺栓；101、螺栓套丝；102、点焊部；2、螺栓支架；3、测量平台；4、上固定环板；401、圆弧板；402、切口；403、正面焊点；404、反面焊点；5、下固定环板；6、根部加劲 板；7、槽钢支架；8、混凝土基；9、支撑架；901、支撑架横梁；902、支撑架立柱；903、 支撑架固定杆；904、内拉结杆；905、外拉结杆。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

如图1、2、3所示，本方案的方法是使用通过螺栓上下锚板将环形布置的大直径螺栓加 工成若干个整体进行分块加工，并利用上下环板连接，整体稳定性好，使用螺栓锚板底部支 撑架来完成安装过程的一种技术。本方案适用于用于冶金工程中高炉基础、热风炉基础、脱 硫塔基础、干熄焦炉等基础上大直径、高精度预埋螺栓安装的施工。

本发明是将n个螺栓分成若干份，如图2、3，每一份通过上固定环板4和下固定环板5 按环形连成一起，大直径地脚螺栓1的自重就可以提高其稳定性，往往单根的质量就达到200kg，故不需要单独设置固定架，如图4、5，只需在螺栓锚板体系下方设置支撑架，构成 槽钢支架7，节约螺栓体系固定材料。

本发明所述螺栓安装施工工艺流程如下：

步骤A、螺栓***制作及分割，螺栓体系的加工及预拼装；

根据设计图纸，炉体基础中含多个大直径螺栓，且每个螺栓根部必定设置一块锚板。根 据这两点，可将共同作用于同一个炉体的所有螺栓划分成若干块，根据需求可以设定不同的 数量的块，以便于施工，如本实施例可以分成4块，每块中的螺栓锚板加工成一1/4整块的 圆弧板，为下固定环板5，更优选的，在螺栓中上部，距螺栓顶部500～1000mm处，同样可 以增加一块圆弧板，为上固定环板4，通过该两处圆弧板将该块中所有螺栓连接成一个整体 进行加工。

如使用在热风炉大直径地脚螺栓的设计如下：60根M110螺栓作用于一个热风炉炉体， 且它们相互关系为呈直径为5.585米圆形均匀分布，故可均匀划分成4块，每块15根螺栓。 加工时，将每块中的15根螺栓根部300mm长宽的锚板加工成300mm宽的圆弧板，并在上部 增加一块300mm宽的圆弧板，通过这两块圆弧板将每块中所有螺栓连接成一个整体进行加 工。

优选的，在螺栓的设计上，每根螺栓1的顶部圆心位置设置一凹槽，便于安装定位。螺 栓1上部设置有螺栓套丝101，便于后期与其他部位的连接。

上固定环板4、下固定环板5与螺栓1间的焊接加工由车间完成，上固定环板4、下固定 环板5采用数控切割，切割精确，坡口采用半自动切割加工；上固定环板4、下固定环板5的分块对接，采用单面坡口，反面清根，焊缝质量要求达二级，如图6，弧面板401之间先 设置有切口402，切口的大小在55°±5°，为减少焊接收缩变形，我们采用如图7所示的局 部反变形法拼接，先正面开单面坡口施焊一遍形成正面焊点403，再反面进行清根后施焊， 形成反面焊点404，最后再焊满正面一遍，完成二次焊接。焊接质量好，精度高。

螺栓1、上固定环板4、下固定环板5加工完成后，需在车间里进行预拼装，步骤如下：

1、设置预拼装平台，控制其平整度在2mm之内，螺栓1、上固定环板4、下固定环板5均采用行车进行运输，运输时应“轻拿轻放”，严禁碰撞平台，无关人员严禁上下平台；

2、在平台画出垂直的两条控制轴线及环板的直径，并在环形中心位置设置一与螺栓1等 高的测量平台3，根据圆弧板安装的直径，先将下固定环板5按照设计中块数，依次放置在 平台上；其次按设计图中螺栓1的排布位置，依次将所有螺栓初步安装就位；最后将上固定 环板4点焊就位；

3、以测量平台3为圆心，逐个调整每根螺栓1的安装半径，误差在2mm之内，螺栓1固定其下固定环板5，优选的，可以加入根部加劲板6，使其稳定性更好；检测直径位置上的两个螺栓，间距误差在2mm之内的可固定其上固定环板4，形成点焊部102。

4、预拼装完成后，需在每块螺栓体系上标记顺序字符，以便现场吊装时，能准确的按预 拼装的排列顺序，减少误差。

步骤B、螺栓安装位置预埋钢板及基础砼垫层浇筑；

在基础垫层砼浇筑前，根据设计需要在螺栓支撑架立柱902的位置放置预埋件，预埋件 的大小可根据整个螺栓体系的自重及垫层下土质承载力确定。如本实施例，工程热风炉大直 径地脚螺栓安装过程中垫层上预埋件大小计算如下：整个螺栓体系和支撑、加固体系的总重 量为20吨，支撑架共设置16个，共计32个支撑点，每个支撑点需承受荷载为6.25KN；垫 层下土层为老土，承载力按150KPa计算，所以埋件面积S>6.25/150＝0.042m2，此工程埋件 大小取250*250(单位mm)即可。

考虑到该预埋件的定位及在垫层砼浇筑时可能产生偏移，故将埋件中心位置设置一根对 穿钢筋，且此钢筋***土层中深度不小于200mm；埋件定位时需通过全站仪在环形螺栓中心 亦设置一根钢筋，根据圆弧半径和埋件中心钢筋的位置进行确认，埋件位置及标高复核无误 后进行基础垫层浇筑。

优选的，基础垫层施工完成后，需在螺栓体系安装的中心位置设置一测量平台3，该测 量平台3共设两层，分别为支撑架顶部标高位置和螺栓顶标高位置，测量平台3可采用钢筋 作为固定架，但不与基础钢筋连接。测量平台3安装完成后，可利用坐标采用全站仪对两层 平台进行投射螺栓体系中心点，并用钢钉对穿钢板进行固定。若基础施工周期较长时，应定 期对测量平台3上的中心点进行复测，若有偏差及时调整。

测量平台3的作用主要有两个阶段：第一阶段为螺栓支撑架安装时，利用中心点对每组 支撑架的横梁进行投射螺栓安装的圆弧线；第二阶段为螺栓安装完成后，利用中心点检测每 组螺栓的半径误差是否在控制范围内。

步骤C、螺栓支撑架制作和安装；螺栓支撑架各自沿圆周就位，调整其顶标高，焊接在 垫层螺栓体系圆周的各预埋件上；

支撑架9制作安装质量是保证整个螺栓体系安装精度的第一步，因此支撑架的强度稳定 性、定位及标高控制尤为关键。支撑架5顶部水平设置有长条形支撑架横梁901，可采用方 钢、H型钢等上下接触面积较大的材料，易于控制其标高及平整度。支撑架9的数量可根据 整个螺栓体系的重量、垫层下土层承载力大小以及选用埋件大小等因素综合考虑，本工程热 风炉大直径地脚螺栓的支撑架制安如下：每个墩台的螺栓圆形体系共设支撑架16个，采用型 钢组合制作安装，左右两侧垂直设置的支撑架立柱902采用2根L100*10角钢，支撑架横梁 901采用长宽分别为160和100方钢，支撑架下采用2根C16形成剪刀撑拉结形成支撑架固 定杆903。每个支撑架之间内外分别采用2根L50*5角钢交叉拉结，形成内拉结杆904和外 拉结杆905，图4、图5。

螺栓支撑架9安装前，需对所有垫层埋件标高进行复核，并验算支撑架9安装后其高度 是否满足螺栓下固定环板5标高，对不符合要求的，在埋件上加设钢板垫块或割除支撑架立 柱902的措施及时处理。支撑架横梁901的平整度和支撑架横梁901顶标高是支撑架9安装 的两个重要指标，平整度可采用水平仪进行监控，标高可采用水准仪进行监控。

步骤D、螺栓体系依次安装于支撑架上，各体系地脚螺栓顶标高微调、垂直度微调

支撑架9安装完成后，需利用测量平台3对支撑架横梁901上投放环形螺栓安装定位线。 环状螺栓体系需按照预拼装时所编好的序号，逐个运输至现场进行吊装施工，在现场吊装时， 应结合吊车站位及螺栓体系就位的距离，合理选用吊装机械。

螺栓体系就位后，即可利用测量平台3上设置的中心点进行螺栓顶标高复测和调整，复 测时按预拼装时方法一致，如有偏差则在支撑架横梁上采用相应厚度的钢板进行微调标高， 直至符合控制精度要求为止，螺栓标高检查无误后，由专业焊工将环板之间的切缝以及环板 与支撑架横梁之间间隙一一焊接连接。至此已完成整个螺栓体系的安装工作。

步骤E、焊接安装为整体环形螺栓***；

步骤F、混凝土浇筑：进行基础钢筋及混凝土施工；

螺栓支撑架顶标高以下的基础钢筋需等支撑架安装完成后进行施工，支撑架以上的钢筋 需等螺栓整体安装完成后进行，且钢筋安装应有自身的支撑***，严禁在螺栓支撑体系上放 置钢筋。地脚螺栓丝扣部分采用油布包裹，以免砼浇筑过程中污染丝扣。砼严格采用分层浇 筑，泵送砼喂料时，应避免冲击螺栓。确保各个螺栓位置正确，无任何扰动现象。形成平整 的混凝土基8。

G、验收交接；

在基础上标出螺栓体系的轴线，对预埋螺栓逐个进行位置和标高验收，做好书面验收、 交接记录，施工周期较长无法立即交接时，预埋螺栓应做好临时保护措施。

本方案的方法事先将一个体系的螺栓***分成若干份，每一份的全部螺栓、上下锚板按 环形在车间加工成一个整体，用吊装机械将螺栓锚板体系进行就位，一共吊装若干次，实现 先进行支撑架的安装就位。在施工过程中支撑架与设备基础模板各成体系，设备基础混凝土 浇筑过程中不会对支撑架构成影响。上述方案的施工方法，螺栓精度控制分为两个阶段：螺 栓体系加工车间控制和现场施工控制，进行多地点、多作业组合，全面控制其安装精度。施 工方法简便，易于控制和调整。整体上，工作量降低，螺栓精度控制好，稳定性好，节约成 本和材料。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本 发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只 是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应 限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨 的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的 保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括 “多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实 现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (10)

1.一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，步骤如下：

A、螺栓***制作及分割，将所有螺栓(1)划分成若干块对称体系；每一个体系包括若干螺栓(1)和螺栓锚板，每块中的螺栓锚板按整块圆弧板加工成型；

B、螺栓体系下预埋于垫层中支撑架固焊铁件、基础垫层砼浇筑；

C、螺栓支撑架(9)制作、就位、顶标高调整、安装；

D、将若干个螺栓体系分次就位，地脚螺栓顶标高调整、垂直度调整；

E、安装为整体环形螺栓***；

F、螺栓设备基础混凝土浇筑；

G、各方验收。

2.根据权利要求1所述的一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，其特征在于：步骤A中，螺栓锚板为下固定环板(5)，每一个体系的若干个螺栓(1)通过下固定环板(5)按照环形连接在一起，进行连接固定，所述的下固定环板(5)为一个圆弧板，中间设置有与螺栓(1)直径相匹配的孔。

3.根据权利要求2所述的一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，其特征在于：螺栓锚板还包括上固定环板(4)，螺栓(1)中上部设置有与下固定环板(5)相同结构的上固定环板(4)，通过该两处圆弧板将该体系中所有螺栓(1)连接成一个整体进行加工。

4.根据权利要求1所述的一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，其特征在于：所述的螺栓(1)顶部设置有凹槽。

5.根据权利要求3所述的一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，其特征在于：下固定环板(5)和上固定环板(4)是通过分块对接方式加工而成；通过弧面板(401)之间设置有切口(402)，通过先正面开单面坡口施焊一遍形成正面(403)，再反面进行清根后施焊，形成反面焊点(404)，最后再焊满正面一遍，完成二次焊接。

6.根据权利要求1所述的一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，其特征在于：步骤A中先进行螺栓(1)、上固定环板(4)和下固定环板(5)加工后，进行预拼装，步骤如下：

1)、设置预拼装平台；

2)、在预拼装平台画出垂直的两条控制轴线及环板的直径，并在环形中心位置设置一个与螺栓(1)等高的测量平台(3)，根据圆弧板安装的直径，先将下固定环板(5)按照设计中块数，依次放置在平台上；其次按设计图中螺栓(1)的排布位置，依次将所有螺栓(1)初步安装就位；最后将上固定环板(4)点焊就位；

3)、以测量平台(3)为圆心，逐个调整每根螺栓(1)的安装半径，螺栓(1)固定其下固定环板(5)，检测直径位置上的两个螺栓，间距误差在标准之内的可固定其上固定环板(4)，形成点焊部(102)；

4)、预拼装完成后，需在每块螺栓体系上标记顺序字符。

7.根据权利要求1所述的一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，其特征在于：步骤B之前需要在螺栓支撑架立柱(902)的位置放置预埋件。

8.根据权利要求1所述的一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，其特征在于：步骤C中支撑架(9)包括顶部水平设置有长条形支撑架横梁(901)，左右两侧垂直设置的支撑架立柱(902)，支撑架横梁(901)固定于支撑架立柱(902)顶端，支撑架立柱(902)下采用2根剪刀撑拉结形成支撑架固定杆(903)，每个支撑架之间内外分别采用角钢交叉拉结，形成内拉结杆(904)和外拉结杆(905)。

9.根据权利要求6所述的一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，其特征在于：所述的测量平台(3)共设两层，高度分别为支撑架顶部标高位置和螺栓顶标高位置，测量平台(3)采用钢筋作为固定架。

10.根据权利要求1或9所述的一种冶金工业炉体环形螺栓安装方法，其特征在于：步骤D，螺栓体系就位后，利用测量平台(3)上设置的中心点进行螺栓顶标高复测和调整，复测时按预拼装时方法一致，如有偏差则在支撑架横梁上采用相应厚度的钢板进行微调标高，直至符合控制精度要求为止。