CN111394530A - 一种高炉本体定向倾倒拆除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉本体定向倾倒拆除方法，通过提前拆除高炉本体热风围管，煤气重力除尘器、洗涤塔及管道，电磁站、卷扬房和斜桥等，使高炉钢结构本体孤立。设计出本体部分炉壳、冷板、钢结构切割、清理、立柱切割方案，设置高炉本体倾倒用减震沟和减震垫，借助加长臂破碎机解体、击打，使高炉框架立柱断裂，框架倾倒后拉动高炉本体定向倾倒，再在地面进行钢结构等解体、运输，实现高炉钢结构本体安全、快捷、经济拆除。

Description

一种高炉本体定向倾倒拆除方法

技术领域

本发明属于高炉本体设备拆除，具体涉及一种高炉本体定向倾倒拆除方法。

背景技术

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

高炉永久性停产后需要拆除，但数座相关联的高炉在不同等时间段停炉，间隔长达2年多，因动力、供辅系统及煤气管网共用，只能进行煤气等有效切断，已停高炉无法先行拆除。随着时间的推移，已停高炉本体钢结构腐蚀严重，封闭的走梯、护栏、平台无法正常开通。

正常拆除时，首先必须对高炉走梯、护栏、平台等进行加固，再安排人员从外围、炉顶上部开始，朝本体、下部进行拆除，安全风险大、费用高、时间长，已经成为高炉本体拆除过程中的焦点和难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快捷、全面有效地保障了在高炉本体拆除过程中人身与设备的安全的高炉本体定向倾倒拆除方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高炉本体定向倾倒拆除方法，包括如下步骤：

1)提前拆除高炉本体热风围管、煤气重力除尘器、洗涤塔及管道、电磁站、卷扬房和斜桥，使高炉钢结构本体孤立；

2)设计高炉本体的炉壳、冷板、钢结构切割、清理，立柱切割方案；

3)设置高炉本体倾倒用减震沟和减震垫；

4)借助破碎机解体、击打高炉，使高炉框架立柱断裂；

5)框架倾倒后拉动高炉本体定向倾倒，再在地面进行钢结构解体、运输。

上述第2)步中，在被拆除的高炉炉缸至风口带内，将需要倾倒正方向的炉壳切割成“门”形，利用机械手清除炉内残余剩余渣皮、耐材及渣铁混合物，在炉皮指定位置形成高×宽在4.4m×4m的矩形孔，以矩形孔上开口边缘起，再切割右侧三角形部分，边长为高炉炉皮直径，用破碎机对切割后的冷却壁进行破除，并使用机械手将冷却壁清理出施工范围；再切割左侧三角形部分，方法如右侧一样破碎、清理；为高炉本体钢结构定向倾倒引导方向。

上述第4)步中，对高炉框架四根立柱进行切割处理，在倾倒侧正面的二根槽钢立柱即A立柱和B立柱分别切割三处切口，倾倒侧背面的二根槽钢即C立柱和D立柱立柱分别切割一处切口。

上述第2)步中，炉壳切割最后步骤为沿第三层冷却壁下沿标高的炉壳两侧分别开口，继续切割炉壳水平断口，在高炉预定倾倒侧的对面，保留1000mm位置不切割，其余全部切割完，切口位置与倾倒侧切口底部在一个水平面上。

上述第2)步中，上述第3)步中，高炉本体周围场地清理后，对高炉进行定向倾倒，在距离高炉本体倾倒方向25米位置，每间距10m利用渣土堆砌三道高度为5m、顶部宽度为2m、长度为20m的减震堤。

上述第4)步中，用长臂挖掘机锤头击打A立柱基础下部混凝土连接处，使混凝土钢筋裸露后断裂；长臂挖掘机从开口侧背面进入到另一侧，继续击打B立柱基础下部混凝土连接处，使混凝土钢筋裸露后断裂，高炉本体在高炉框架因A、B立柱断裂后，平台失去支撑而倾倒时生产的推力推动高炉本体朝缺口方向倾倒，C、D立柱在切割开口处拉断，高炉定向倾倒在减震垫上。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，缩短高炉本体整体拆除时间。大幅度减少拆除过程中对工程机械器具的使用和人工参与的施工作业量，通过力学计算，设计安全倾倒方向，设计机械堆砌减震沟和减震垫堤，全面有效地保障了在高炉本体拆除过程中人身与设备的安全。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的高炉本体定向倾倒拆除方法的原理图；

上述图中的标记均为：1、矩形开口；2、左侧三角开口；3、右侧三角开口；4、A立柱(背面为C立柱)；5、B立柱(背面为D立柱)。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

参见图1，一种高炉本体定向倾倒拆除方法，包括如下步骤：

1)提前拆除高炉本体热风围管、煤气重力除尘器、洗涤塔及管道、电磁站、卷扬房和斜桥，使高炉钢结构本体孤立；

2)设计高本体的炉壳、冷板、钢结构切割、清理，立柱切割方案；

3)设置高炉本体倾倒用减震沟和减震垫；

4)借助破碎机解体、击打高炉，使高炉框架立柱断裂；

5)框架倾倒后拉动高炉本体定向倾倒，再在地面进行钢结构解体、运输。

高炉定向倾倒拆除方法

包括在被拆除的高炉炉缸至风口带即第三带至第五带冷板范围内，将需要倾倒正方向的炉壳切割成“门”形，利用机械手清除炉内残余剩余渣皮、耐材及渣铁混合物，在炉皮指定位置形成高×宽约4.4m×4m的矩形孔1，以上开口边缘起，再切割右侧△部分2，边长为高炉炉皮直径处，用破碎机对切割后的冷却壁进行破除，并使用机械手将其清理出施工范围；再切割左侧△部分3，方法如右侧一样破碎、清理。为高炉本体钢结构定向倾倒引导方向。

高炉本体炉壳切割成上部标高为第五带冷却壁上沿、弧长4.0米，下部标高为第三带冷却壁下沿、弧长为炉壳直径的三角形通透开口。

对高炉框架四根立柱进行切割处理，在倾倒侧正面的二根槽钢立柱(A/B柱)分别切割三处，倾倒侧背面的二根槽钢立柱(C/D柱)分别切割一处，使之在高炉倾倒过程之更易折弯。

最后沿第三层冷却壁下沿标高的炉壳两侧分别开口，继续切割炉壳水平断口，在高炉预定倾倒侧的对面，保留1000mm位置不切割，其余全部切割完，切口位置与倾倒侧切口底部在一个水平面上。保留高炉炉壳背部1000mm弧长未切割。

高炉定向倾倒拆除方法的相关计算：

高炉炉壳材料采用Q345B钢板(抗拉强度为470MPa)，根据设计高炉拆除部分有冷却壁、钢砖部分高度为22m，炉喉钢砖重量为36t，冷却壁重量为3-5层81.4/2＝40.7t，6-14层516t，冷板合计556.7t，因炉内炉腹部位以上耐火材料全部侵蚀，渣皮基本清理完，耐火材料和渣铁残余量为0。按照炉体内径8.4m计算，高炉炉体32mm钢板重量为：(4.232²-4.200²)m²×3.14×22m×7.8t/m³＝145.5t，合计738.2t，则保留水平弧长1000mm后失去支撑部分重量约为G₁＝738.2×(8.4×3.14-1)/(8.4×3.14)＝710.2t。

剩余1000mm高炉炉壳钢板抗拉能力F₂为：

F₂＝1000mm×32mm×470MPa＝15040000N＝15040KN。

根据力矩分析：

(1)受力点为炉体中心线点：

倾倒力矩M₁＝G₁×L₁＝710.2t×4.2m＝710.2×9.8×4.2＝29232KN.m；

(2)背部保留水平弧长1000mm钢板力矩：

支持力矩M₂＝F₂×L₂＝15040KN×4.232m＝63650KN.m

M₂＞M₁

因此在高炉本体框架不拆除时炉体是稳定的。

通过计算，要求在其倾倒方向必须具备一定宽度的狭长场地，倾倒的水平距离自高炉钢结构的中心点算起不得小于其高度的1.5倍，垂直于倾倒中心线的横向宽度，不得小于高炉钢结构切口部位外径的2.0～3.0倍。因此，所拆除的高炉钢结构倾倒长度方向上需要56.7m×σ＝85.5m(σ为安全系数，取1.5，高炉钢结构高度H约为56.7m)的安全空间，宽度方向5×3×σ＝22.5m(σ为安全系数，取1.5)。现场满足上述条件。

高炉本体周围场地清理后，对高炉进行定向倾倒时，必须将炉体倾倒瞬间对地面生产的震动降到最低。在距离高炉本体倾倒方向25米位置，每间距10m利用现场渣土堆砌3道高度为5m、顶部宽度为2m、长度为20m的减震堤。

上部全部准备工作就绪，经现场指挥确认后，下达现场人员全部安全撤离指令。用长臂挖掘机锤头击打A立柱基础下部混凝土连接处，使混凝土钢筋裸露后断裂；长臂挖掘机从开口侧背面进入到另一侧，继续击打B立柱基础下部混凝土连接处，使混凝土钢筋裸露后断裂，高炉本体在高炉框架因A/B立柱断裂后，平台失去支撑而倾倒时生产的推力推动高炉本体朝缺口方向倾倒，C/D立柱在切割开口处拉断，高炉定向倾倒在减震垫上。

对倾倒后的高炉进行解体、外运、清场。

实施例二

步骤1：高炉本体拆除前，对本体周围的设备、设施提前进行拆除，拆除内容包括煤气下降管、重力除尘器、洗涤塔等煤气除尘系统；热风围管及烟囱、上料系统卷扬房、电磁站及斜桥(或皮带通廊)，使高炉本体孤立。

步骤2：高炉本体周围场地清理。

步骤3：土层堆砌：

(1)将高炉周围填高至与炉体混凝土底座高度约+3m左右，做好斜坡并压实以便于机械站位施工及人员撤离。

(2)检查施工场地，不平整、不密实的，应填平压实，保证场地空旷，应急通道无障碍物，以便出现紧急情况，施工人员和机械好及时撤离。

(3)提前1小时左右在高炉倒塌范围内进行洒水，浸透，降低高炉倾倒时产生的扬尘。

步骤4：减震梯及减震沟设置

高炉进行拆除时，必须将震动降到最低。在距离高炉本体倾倒方向25米位置，每间距10m利用现场渣土堆砌3道高度为5m顶部宽度为2m长度为20m的减震堤。

步骤5：高炉本体位置切割

(1)高炉本体切口位置标注及切割

需要破除的部分在倾倒方向一侧。在高炉炉体上标注出切口的范围。

从高炉炉缸第三带冷板下沿，作为倾倒侧切口下沿，在第三带至第五带冷板范围内将炉壳切割成块状，先切割倾倒侧第三带4块冷板，然后切割第四带3块冷板，第五带取两个风口及冷板，均用破碎机破并将其打落至地面。最后形成约4.4m×4m的门形口，直至切割范围内的结构材料全部掉落，并使用机械手将内部残料清理出炉体。

(2)正面4.4m×4m切口范围内的结构破除完毕后，人工切割右侧三角形部分炉壁，用破碎机对切割后的炉壁进行破除，使其掉落。破除切割范围内的内部结构，直至切割范围内的结构材料全部掉落至地面，并使用机械将其清理出施工范围，最后人工切割左侧三角形部分炉壁。

(3)对高炉钢结构框架倾倒侧钢结构立柱A/B柱进行水平切割，每根切3处使立柱拉筋彻底切断。然后在背面C/D钢结构柱子，切一处水平切口，切口深度为钢结构立柱一半宽度。

(4)沿炉体开口两侧第三层冷板下沿炉壳，同时切割水平切口，在倾倒侧反面位置保留1000mm不切割。

(5)进行现场人员全部安全撤离。

(6)用长臂挖掘机锤头击打A立柱基础下部混凝土连接处，使混凝土钢筋裸露并断裂；挖掘机从倾倒侧背面移至另外一侧，再用长臂挖掘机锤头击打B立柱基础下部混凝土连接处，使混凝土钢筋裸露并断开；随之A/B立柱倾倒，高炉框架倾倒，带动高炉本体定向倾倒在减震垫上。

步骤6，对倾倒后的高炉本体进行解体、外运、清场。

采用本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：

对高炉本体进行定向倾倒拆除，安全、环保、快捷、可靠。

(1)安全可靠；

(2)与以往拆除方法相比，拆除时间提前10天/座高炉，拆除工期提前1个月工期；

(3)按照拆除人员80人，人工工资400元/日/人，节约成本＝10×3×80×400＝96万元；

节约大型吊装设备100万元/座高炉；

经济效益合计＝节约人工工资+装备费＝96+100＝196万元。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高炉本体定向倾倒拆除方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提前拆除高炉本体热风围管、煤气重力除尘器、洗涤塔及管道、电磁站、卷扬房和斜桥，使高炉钢结构本体孤立；

2)设计高炉本体的炉壳、冷板、钢结构切割、清理，立柱切割方案；

3)设置高炉本体倾倒用减震沟和减震垫；

4)借助破碎机解体、击打高炉，使高炉框架立柱断裂；

5)框架倾倒后拉动高炉本体定向倾倒，再在地面进行钢结构解体、运输。

2.如权利要求1所述的高炉本体定向倾倒拆除方法，其特征在于，上述第2)步中，在被拆除的高炉炉缸至风口带内，将需要倾倒正方向的炉壳切割成“门”形，利用机械手清除炉内残余剩余渣皮、耐材及渣铁混合物，在炉皮指定位置形成高×宽在4.4m×4m的矩形孔，以矩形孔上开口边缘起，再切割右侧三角形部分，边长为高炉炉皮直径，用破碎机对切割后的冷却壁进行破除，并使用机械手将冷却壁清理出施工范围；再切割左侧三角形部分，方法如右侧一样破碎、清理；为高炉本体钢结构定向倾倒引导方向。

3.如权利要求2所述的高炉本体定向倾倒拆除方法，其特征在于，上述第4)步中，对高炉框架四根立柱进行切割处理，在倾倒侧正面的二根槽钢立柱即A立柱和B立柱分别切割三处切口，倾倒侧背面的二根槽钢即C立柱和D立柱立柱分别切割一处切口。

4.如权利要求3所述的高炉本体定向倾倒拆除方法，其特征在于，上述第2)步中，炉壳切割最后步骤为沿第三层冷却壁下沿标高的炉壳两侧分别开口，继续切割炉壳水平断口，在高炉预定倾倒侧的对面，保留1000mm位置不切割，其余全部切割完，切口位置与倾倒侧切口底部在一个水平面上。

5.如权利要求4所述的高炉本体定向倾倒拆除方法，其特征在于，上述第2)步中，上述第3)步中，高炉本体周围场地清理后，对高炉进行定向倾倒，在距离高炉本体倾倒方向25米位置，每间距10m利用渣土堆砌三道高度为5m、顶部宽度为2m、长度为20m的减震堤。

6.如权利要求5所述的高炉本体定向倾倒拆除方法，其特征在于，上述第4)步中，用长臂挖掘机锤头击打A立柱基础下部混凝土连接处，使混凝土钢筋裸露后断裂；长臂挖掘机从开口侧背面进入到另一侧，继续击打B立柱基础下部混凝土连接处，使混凝土钢筋裸露后断裂，高炉本体在高炉框架因A、B立柱断裂后，平台失去支撑而倾倒时生产的推力推动高炉本体朝缺口方向倾倒，C、D立柱在切割开口处拉断，高炉定向倾倒在减震垫上。

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