第 1 章 绪论
1.1 研究的背景、意义和目的
钢铁行业经过一百多年历史发展，记录了国家限制用钢到鼓励用钢的调整。改革开放三十年以来，在船舶、钢铁、高铁建设方面步入了世界前列。截止到2013 年 12 月底我国时速 200 公里以上的高铁路线，已经建设了 13000 公里，钢结构工业建筑面积达 350000 平米以上。最近几年，国家在高铁行业的投入尤为明显，对钢铁的产量、品种、品质需求量日益增大。但是我国钢铁生产水平处于技术含量低的初期加工产品阶段，对于一些技术含量高、深加工的钢铁产品技术仍然缺乏相关经验。为了满足基础建设、工业生产、日常生活的需求，则需要进一步对我国钢铁生产企业进行改造，从而提高钢铁的产量、种类、品质。 我国钢铁冶炼厂房主体结构主要以钢结构为主，王义华[1]通过工业厂房土建工程施工得出，设计者们在钢结构的设计方法、加工制作、防腐处理、设计概念和加固等方面积累了相当的经验。但是对后期钢结构厂房、设备、电气安装缺乏相关经验，因此对整个改造增大了难度。钢铁冶炼厂房设备重，体积大，环境特殊，在设计和组织施工方面都增大了相应的难度。赵乾明[2]通过初始几何缺陷研究，超载、重复荷载、高温、腐蚀性介质或管理不当等外界不利因素引起的构件损伤、结构的变形，直接影响钢结构在后续使用过程中的安全。如何在缺乏相关经验的情况下，对复杂环境条件下的钢铁冶炼厂房进行改造，并取得相关的经验，对以后全国钢铁行业的改造起到指导作用是我们研究的目的。所以我们要对传统的工业建筑进行一定的研讨分析，在前面的基础之上进行改善和创新。工业建筑发展的不竭动力与科技的进步息息相关，施工工艺和施工做法是施工企业管理能力、创新能力和技术水平的集体体现，施工工艺创新是与时代步伐保持同步的强有力的核心竞争力。所以，要创新施工工艺和施工做法，深入改革管理制度，合理调度使多方协调。 王娴等[3]通过大型钢厂施工，得出大型冶金改造项目由于其建设规模大、技术含量高、专业跨度大、施工难度大，其施工组织策划、核心方案的优化和技术攻关是整个施工项目的成败关键。
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1.2 国内外研究应用现状
从近几十年发展来看，我们国家的钢铁行业发展十分迅速，从而形成国内钢铁市场从卖方市场转化为买方市场。随着社会的发展，国家法规越来越完善、越来越严格，从而造成用户对钢铁的品种、质量要求越来越高。“十五”期间，针对我国钢铁产品品质低、产品形式单一、生产装备技术落后等现状，将对我国冶金行业进行生产结构优化、结构调整，产品结构升级换代形成高潮，从而使冶金行业向着智能化、信息化、高效化逐步迈进，来满足生产优质、高效、高附加值产品的需求，进而解决企业发展的后劲不足。加以传统管理意识的薄弱和缺少先进的理论做铺垫，整个施工安装企业不能充分考虑整体施工进度的协调，单纯的追求进度及最大利润，从而造成严重的质量问题，不仅仅给国家、社会、家庭带来重大财产损失，而且危害到人民群众的生命安全。 西安建筑科技大学季涛[6]从冶金工业厂房的钢结构施工情况及产业市场环境入手，再结合在钢结构施工管理过程中的经验，总结出工业厂房钢结构安装过程中遇到的技术问题和解决方法。大连理工大学张瑜[4]通过济钢新炼钢工程项目研究，得到工程项目管理是一个系统工程，包含了项目的计划进度管理、成本管理、质管理、人力资源管理、采购管理等多种要素。项目管理实际上是在时间、成本和绩效等各方面都受限的环境下依靠人的团结协作，使用必要的手段和方法，按照要求完成任务的过程。随着社会步伐不断进步发展，先进的建筑设计概念不断被提出，新的结构形、复杂的施工工艺、多种多样的施工工序、施工难度大的建筑产品不断涌现，对施工企业的施工技术创新提出了新的需求。为了迎合时发表展得需求更好地做好工法的设计与创新，湖南大学仇一颗[7]针以现实问题为导向，探索性研究了复杂工法快速开发的系统模型，系统工法模块化开发原理，工法开发与只是管理之间互动影响机理，以及工法开发协同平台，以期为复杂工程环境下工法的开发提供借鉴，推动工法开发从封闭式自我开发向开放式的协同创新转变，促进行业向创新型、科技型转变，实现建筑行业可持续发展。
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第 2 章 工程概况
2.1 项目提出
莱钢银山型钢转炉洁净钢平台建设技术改造工程是转炉炼钢系统质量提升改造的重点工程。莱钢的产品主要有：1、型钢分槽钢、角钢、矿 U 钢、门架槽钢等各种规格；2、板带分冷轧窄带、中、厚板等各种板材；3、棒材分建筑钢材、海洋用钢等；4、特殊钢分高档汽车用钢、工程机械用钢以及风电、铁路用钢等；5、焦化化工产品分煤焦油、洗油、蒽油、硫酸铵、焦化纯苯、甲苯、粗苯等产品。在钢铁业发展日趋低迷的重要时期，迎来新市场的机遇跟挑战。莱钢集团以提高产能、合理利用资源，增加企业效益为目的，扩建炼钢系统，新增一台 120吨转炉。但是由于原炼钢系统未预留 4#转炉炉位，需要对现有系统进行大规模改造扩建，施工制约因素多，有限空间下的作业多，环境异常复杂，原有系统经过多年的运行，加上生产单位的维修改造，已与原图纸设计相去甚远，需要重新调查摸清，方可施工。如何解决这些难题，俨然成为制约工程建设的重中之重。 基于国内缺乏炼钢系统大型改扩建工程经验原因，对原炼钢系统进行系统性的调查分析，发现本次新增 4#转炉的安装涉及对原炼钢系统结构、电气、给排水、各类管线的改造，工程施工与生产严重交叉，施工环境异常复杂，现场作业面狭窄，施工难度非常大，同时要求施工安装过程对原有炼钢系统生产的影响降到最低。所以各方协议决定采取全面铺开，重点突破，全面统筹协调的策略组织施工，积极开展技术创新与攻关，及时解决施工中出现的施工难题，提高了施工效率，降低了施工成本，如图 2-1 所示。
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2.2 课题实施
针对本工程，由公司组建相关人员进行施工方案策划，选派有施工经验的队伍，制定先进的施工技术，使用合适的施工设备，科学管理，严格按照 QES 标准、施工规范及图纸设计要求施工。加强网络计划管理，合理调配施工力量，使组织施工有均衡、有序、高效的进行。从改造扩建炼钢工程特点入手，以突破关键点为主线，解决复杂环境下钢结构及设备的安装问题，以技术攻关为手段，以降低施工难度，节约成本，提高效率为目的，综合对现场作业环境进行分析研究，制定最合理的安装工艺和方法。严格执行型钢炼钢厂的施工管理制度，保证该工程按期完成。如图 2-2 项目进度路线图。在施工过程中，通过对测量放线、钢结构安装、设备安装等阶段，对其测量精度、安装质量、焊接质量、安装方案优化进行专项控制，组织技术人员对可能在安装过程中出现的质量问题进行调查分析并制定相应的措施，进而解决控制炼钢系统钢结构及设备的安装质量和安装精度的问题。
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第 3 章 主厂房钢结构及附层设备安装.... 17
3.1 炼钢主厂房钢结构及附层设备安装技术 ........ 17
3.2 屋架整体安装 .......... 26
3.2.1 屋架组装焊接...... 27
3.2.2 屋架焊接加固...... 27
3.2.3 屋架安装.......... 28
3.2.4 屋架临时加固件的拆除与补漆............ 28
3.3 本章小结 .... 29
第 4 章 设备安装技术创新..... 31
4.1 大直径管道高空更换 .... 31
4.2 转炉本体设备安装 ...... 34
4.3 顶吹氧气转炉氧枪设备安装调试技术 .......... 38
4.4 本章小结 .... 45
第 5 章 工程应用............ 47
5.1 项目应用情况 .......... 47
5.2 项目获奖情况 .......... 49
5.3 经济效益 .... 50
5.4 本章小结 .... 50
第 5 章 工程应用
5.1 项目应用情况
工程应用是将创新成果具体化、实践化、可视化的重要环节。北京建龙重工集团有限公司张伟祥[41]对建龙钢铁发展过程中工程管理的探索和实践做出了相关研究，分析了不同发展阶段的工程管理特点。武汉科技大学柯西金[42]对我国钢铁企业创新内涵及路径做出了相关研究，对过去发展做出相应总结，对未来发展趋势做出了相应的展望。华中师范大学王英武[43]对资源环境约束下的钢铁企业发展做出了相关研究，对如何在资源紧缺的条件下进一步可持续发展钢铁生产做出了进一步说明。 复杂作业环境下炼钢主厂房钢结构及附层设备安装技术研究：通过转炉车间刚接和附层进行全面详细的设计优化，确定最佳的安装顺序，采用钢结构、设备同步吊装，错层安装的施工工艺，降低施工难度，加快施工进度。钢结构屋架在地面上整体安装将两榀以上组装进行吊装，避免高空作业，提高安装效率。如图5-1、图 5-2 所示。 大直径管道高空更换技术研究：通过大直径管道高空更换，设计出支架延长结构技术、管道拆除平移技术、管道安装平移技术进而保证管道能够准确的滑移至焊缝位置、解决管道拆除跟安装的问题，从而减少对生产线生产的影响。如图5-3 所示。 转炉本体设备安装技术研究：通过转炉设备安装技术研究，得出台车平移顶升转炉安装工艺，提高了安装精度，节约了成本。 解决了转炉设备安装时，上部结构已安装完成，受现场条件限制，大型吊车无法完成转炉的吊装工作的问题。该工艺降低了施工难度，并且节约了工程成本。如图 5-4 所示。
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结论
1.对原炼钢系统进行了系统性的调查分析，采取全面铺开，重点突破，全面统筹协调的策略组织施工，积极开展技术创新与攻关，及时解决施工中出现的施工难题，提高了施工效率，降低了施工成本。本项目研发成功，形成了一套科学的炼钢系统钢结构及设备安装工艺。
2. 通过顶吹氧气转炉氧枪设备安装调试技术研究，氧枪调试采用行车配合安装，解决吊装问题，同时降低大型吊装机械的吊装费用开支，有利于安装成本的控制。轨道平台与拼装，有效控制安装精度。制定出高跨检修行车进行吊装的方案，钢结构安装和电气安装先行，以高跨检修行车提前投用为前提进行组织施工，一是有效解决了氧枪吊装难题，二是为其它专业施工提供了场地，且不影响结构等专业的施工。解决了大吨位吊车对高位设备吊装造成的经济性不好、效率较低、施工安全不能保障的问题。
3.在炼钢厂房主跨核心区钢结构及设备安装上我们采用“烟道、蒸发冷等设备一次性就位安装，钢结构平台逐层分别安装”的工艺方法，在保证施工质量的前提下，提高了施工效率，降低了施工成本。大直径管道高空更换设计研究出：支架延长结构技术、管道拆除平移技术、管道安装平移技术。进而保证管道能够准确的滑移至焊缝位置、解决管道拆除跟安装的问题，从而减少对生产线生产的影响。
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参考文献(略)