十一冶建设集团有限责任公司 广西柳州 545007
摘要：当前在我国大部分钢铁生产工厂内部，一座高炉都需要配套三台或三台以上的热风炉，单座热风炉由20多段组合而成，单段炉壳圈重量基本不一样，合理组合在一起进行吊装就成为热风炉安装中的关键。根据组合的重量不同，选择合理的吊装机械设备既能满足吊装需要，又能节约成本。
关键词：高炉热风炉炉壳；吊装施工
1.热风炉吊装计算
1.1吊车的选用
根据图纸设计及炉壳吊装组合方式，我单位计划分两种类型吊车进行吊装。
通过对比，第11、12、13带62.05吨选取一种吊装方式；剩余组合以最重构件为16、17重量32.59吨为例，选取一种吊装方式。
吊装高度以最高的构件七最顶标高+45.186为例。根据构件的就位位置、场地压实情况及现场环境确定吊装中心离热风炉基础中心约14米的位置上，吊车的工作半径选取为14米。
炉壳吊装组合方式重量表
.png)
1.2吊车吊装载荷计算
（1）第16、17带吊车吊装载荷计算：
吊装重量：Q=K×(Q1+Q2)=1.2×(32.59+3.4)=43.2t
Q为吊装重量
Q1为构件重量32.59t
Q2实际吊重量。实际吊重能力计算为：在计算实际吊重载荷数值时，必须从额定载荷中减去起重钩、吊具及缠绕在吊钩到臂头上的钢丝绳等的重量。重钩选用160t主吊钩，重量约2.4t，吊索具重量1t。
（2）第11、12、13带吊车吊装载荷计算：
吊装重量：Q=K×(Q1+Q2)=1.2×(62.05+4.1)=79.38t
Q为吊装重量
Q1为构件重量62.05t
Q2实际吊重量。实际吊重能力计算为：在计算实际吊重载荷数值时，必须从额定载荷中减去起重钩、吊具及缠绕在吊钩到臂头上的钢丝绳等的重量。重钩选用100t吊钩，重量约3.1t，吊索具重量1t。
故Q2=1+3.1=4.1t
K为动载系数，一般为1.1～1.3，取值1.2
1.3吊装高度计算
吊装高度：H=H1+H2+H3=10+45.186+5=60.186m
H为吊臂顶点最小高度
H1为吊装绳占据的垂直高度，约10m(绳长14米)
H2为构件的安装高度45.186m（最高）
H3为吊钩到吊臂顶点的最小距离（约5米）
计算得到主臂长至少需要66米。
1.4吊车的选择
(1)第16、17带吊车选择
在作业半径14米，额定起重量为43.2t以上，根据吊车曲线表查询得知180吨履带吊满足作业条件，180吨履带吊工况如下：
(2)第11、12、13带吊车选择
在作业半径为14米，额定起重量为79.38吨以上，根据吊车曲线表中查询得知300吨履带吊在作业半径为14米，主臂为66米时，起重量为87吨，满足要求。300吨履带吊在主臂为66米时，经过对吊车外形尺寸模拟放样，与吊装壳体较近约600mm，不利于吊装，采用72米主臂时与吊装壳体距离约1000mm更为合理，主臂为72米时，额定起重量为79.4吨，也满足要求。
故综合选用一台300吨履带吊72米主臂作为吊装设备。
300吨履带吊主臂工况下的吊车性能表如图1所示：
.png)
图1
1.5模拟吊装角度及钢丝绳选择
经过模拟壳体尺寸，在吊装底部直径较大构件时，控制两钢丝绳夹角在45°左右，需要单根钢丝绳长度14米为宜。
吊点钢丝绳拉力计算公式为：
.png)
Pl——每根钢丝绳所受的拉力（KN）；
Q——起重设备的重力（KN）；
n——使用钢丝绳的根数；
a——钢丝绳与铅垂线的夹角。
（1）第16、17带模拟吊装示意图如图2所示：
吊装钢丝绳夹角为24°，设置6个吊点进行吊装，吊装重量为G1= 32.59t，钢丝绳受力Pl=(32.59×9.8)/[6cos(24°/2)]=54.5KN
(2)第11、12、13带模拟吊装示意图如图3所示：
吊装钢丝绳夹角为48°，设置8个吊点进行吊装，吊装重量为G= 62.05t，钢丝绳受力P2=(62.05×9.8)/[8cos(48°/2)]=83.53KN
.png)
.png)
图2 图3 吊装示意图
炉壳吊装中，不同夹角、不同吊点数量、不同吊物重量使得钢丝绳所受拉力均不相同，故钢丝绳的选用规格不同。
钢丝绳的容许拉力，可由下式求得：
.png)
式中：P——产品规格所保证或试验所得的钢丝绳破断拉力（N）如P采用钢丝破断拉力总和，则须乘“换算系数”；
K——钢丝绳的安全系数，按表2取值
c——钢丝绳的换算系数，按表3取值
钢丝绳类型及选用：
.png)
钢丝绳的安全系数K
.png)
换算系数c按钢丝绳规格而定：
.png)
钢丝绳的钢丝强度，按国家标准规定分为五级，即1400、1550、1700、1850和2000（N/mm2）。对钢丝绳在不同公称抗拉强度时的容许拉力，可按下表换算求得：
.png)
以上算例系按新绳为准，如所用为旧钢丝绳，则求得的容许拉力应根据绳的新旧程度，乘以0.4~0.75的系数。
通过查表可知:钢丝绳不受弯只受拉力，可以选择钢丝绳规格为6×37+1，安全系数取K=6，换算系数取c=0.8
（1）第16、17带钢丝绳破断拉力
P1=
.png)
=54.5×6/0.82=399KN
式中T=54.5KN
由此得出钢丝绳破断拉力P=399KN，查下表在1400MPa公称抗拉强度下，直径为Φ28mm钢丝绳满足使用要求。
（2）第11、12、13带钢丝绳破断拉力
P2=
.png)
=83.53×6/0.82=611KN
式中T=83.53KN
由此得出钢丝绳破断拉力P=611KN，查下表在1440MPa公称抗拉强度下，直径为Φ34.5mm钢丝绳满足使用要求(图4)。
库存有Φ43mm钢丝绳可用作构件吊装使用。
1.6吊耳选择
由于吊装需要在炉壳上焊接吊耳，所以要进行吊耳的选用常用吊耳的形式与规格：A型吊耳的形式和规格，见图5。此规格适用于屈服点为235N/mm2（24kgf/mm2）的钢材。
根据现场的边角料情况，采用30mm钢板进行制作，吊耳双面打坡口采用全熔透焊接。
起重吊耳的强度计算
吊耳的允许负荷按下式计算：
.png)
式中：P——吊耳允许的负荷，kgf；
D——起重量（包括加强材料等重量），kgf；
c——不均匀受力系数，取c=1.5~2；
n——同时受力的吊耳数。
.png)
=2×(62.05+4.1)×1000/8=16537.5kg
.png)
图4 6×37+1钢丝绳主要数据
.png)
图5
即吊耳满足承载约17吨，则根据吊耳厚度曲线30mm厚钢板其h不得小于60mm，吊耳设计h=80mm，根据吊耳厚度曲线可知吊耳允许负荷为24吨，可以承载17吨的荷载，同时卸扣选用25吨，吊耳设计如图6所示：
.png)
图6
(1)吊耳焊缝验算：
吊耳焊缝强度的计算，设计角焊缝宽度为K=25mm，焊缝等级为二级角焊缝。吊耳吊装时与竖直方向夹角角度为24度，根据钢结构设计规范，Q345材质的钢抗拉许用应力为170Mpa，吊耳要求焊缝能承载荷载至少为17.5吨。
则计算式如下：
焊缝拉力：F=175*10=175KN
焊缝切应力：
.png)
=
.png)
=24.48MPa
焊缝切应力：
.png)
=
.png)
=14.28MPa
焊缝应力：
.png)
=
.png)
=28.34MPa
焊缝许用应力：
.png)
焊缝核算：
.png)
=28.34MPa＜
.png)
136MPa
经计算焊缝强度符合要求。
参考文献
[1]付强.大跨载重缆索起重机在大桥施工中的应用[J].建筑机械，2019（04）：111-112+115.
[2]杜洪亮.缆索起重机在连续刚构桥施工中的应用[J].水电站设计，2018，34（03）：19-21.
[3]唐翔，石梦琪，曾德龙，侯亮亮，朱晶晶.塔式起重机在装配整体式框架-现浇核心筒结构施工中的应用[J].建筑施工，2018，40（08）：1399-1400.