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超聲波具有以下四個基本特性[1]:一,束射特性。超聲波波長短,可以集中成一束射線;第二,吸收特性。超聲波在空氣、液體和固體中均會被吸收。空氣中的吸收烈,固體中的吸收微弱;第三,高功率。由于頻率高,超聲波的功率比聲波大得多,它不僅能使所作用的介質(zhì)產(chǎn)生急速運動,甚會破壞其分子結(jié)構(gòu);第四,聲壓作用。聲波振動使物質(zhì)分子產(chǎn)生壓縮和稀疏作用,這種由于聲波振動引起的附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。超聲波在提取冶金過程中應用的主要是功率超聲。功率超聲可以強化冶金過程的原因是:溶液中存在有溶解的一些氣體,在超聲波的作用下形成所謂的空化現(xiàn)象,當這些微小的氣泡破裂時,產(chǎn)生瞬間的高溫(>5000K)高壓(>5×107Pa),形成所謂的“熱點”,對化學反應起到非常明顯的加速作用,同時高能超聲形成的大量空化氣泡在超過一定值的聲壓下發(fā)生崩潰并產(chǎn)生激波,將已結(jié)晶長大的晶粒打碎,使晶粒得到細化。另一方面超聲波使液體出現(xiàn)湍流的力學特性,降低擴散阻力,同時對破壞邊界層,加速傳質(zhì)、傳熱,促進微細顆粒的彌散起到了關(guān)鍵作用[2]。超聲振動的高能量及其它的特殊效應,還可大地提高振動對凝固的作用效果[3]。超聲波在液體中傳播時,液體分子受到周期性交變聲場的作用,產(chǎn)生聲空化、聲流效應及力學機制,引起熔體中流動場、壓力場和溫度場的變化,從而產(chǎn)生一些特殊的效果。在高溫操作中,高功率超聲波可用于熔體金屬的迅速脫氣[4]。實際上超聲波對于任何中等粘度的液體的脫氣幾乎都適用[3]。在含水系統(tǒng)中脫氣效果特別迅速,它能除去溶解的任何氣體,使水溶液中的氣體降到很低的水平。超聲波脫氣對于要求迅速和受控制的除去系統(tǒng)中氣體的場合,會得到很好的效果。根據(jù)上述機理,超聲波可改善熔融液在冷卻凝固時的流動性,能夠提供有效的結(jié)晶體,從而也可改善金屬熔體的質(zhì)量。

2超聲波在冶金中的主要應用

2.1強化浸出過程

李俊[5]論述了濕法冶金過程中常見的三種浸出情況,并對超聲波用于硫酸浸出氧化銅的過程進行了探討。在浸出過程中施加超聲影響的實踐中,引用奧羅夫(Orlov)做了帶超聲波和不帶超聲波機械攪拌硫酸浸出氧化銅的對比研究,結(jié)果表明,達到相同的浸出率時,不用超聲的浸出時間約為用超聲的浸出時間的12倍。K.SarveswaraRao等[6]作了相關(guān)的試驗研究,結(jié)果表明,超聲波對從氧化銅礦石中的氨浸有著正的效應。在溫度298K、粒度-300～+150μm,氨濃度2.0mol/L,含固量10g/L的條件下,超聲波可使銅浸出率從70%提高到90%。與機械攪拌浸出相比,使用超聲波可使浸出時間縮短近5/6,同時也使試劑消耗減少。對于相同的顆粒礦石,超聲波不僅強化了浸出速率,也提高了銅的浸出率。結(jié)果還表明,在其它條件相同時,間歇式超聲波(脈沖超聲波)的效果優(yōu)于連續(xù)式超聲波。范興祥[7,8]等人研究超聲波強化草酸浸出氧化鋅精礦過程。在試驗條件下,用超聲波輻射浸出氧化鋅精礦同機械攪拌相比,浸出率有很大的提高。機械攪拌20min,氧化鋅精礦浸出率僅58.12%,超聲波輻射20min,浸出率則達90.24%,提高了32.12%;鋅浸出率隨輻射時間延長而提高;超聲波輻射強度提高,輻射時間一定時,浸出率提高,浸出率相同時,浸出時間縮短。劉彬等人[9]引入超聲處理技術(shù)強化鐵鹽浸出黃銅礦這一新穎研究方法。在相同浸出條件下,用超聲波處理后,銅的浸出率提高,平均提高幅度在5%～10%,不但有效地縮短浸出反應時間,而且顯著的提高銅的浸出率。趙文煥[10]等利用超聲波進行銀精礦中金銀的氰化浸出小型試驗和擴大試驗,結(jié)果表明超聲波浸出法具有金銀浸出率高、浸出時間短、單耗低等優(yōu)點,在佳試驗條件下,金銀浸出率分別為97%～99%和95%～96%,浸出時間只是常規(guī)氰化浸出時間的1/2,單耗降低10kg/t。王少芬[11]等人將超聲波在硫化礦發(fā)電浸出過程中的應用進行了一定程度的研究。為了強化發(fā)電浸出過程,有效地提高輸出電流、電壓及金屬離子的浸出率,將超聲波引入到硫化礦與二氧化錳的同時發(fā)電浸出過程。在實驗條件下,每次啟動超聲裝置20min,直浸出約10h。在超聲場作用下,輸出電流和電壓都有明顯上升,采用超聲強化比未強化處理的浸出液,由于硫化礦浸出電極在超聲條件下的極化程度減弱,獲得了更大的輸出電流和輸出電壓,從而獲得了更高的浸出率。K.M.Swamy等[12]研究了在有超聲和無超聲的情況下,用尼日爾黑曲酶屬菌種浸出印度奧里薩幫紅土礦。在佳工藝參數(shù),如孢子濃度,葡萄糖用量,礦漿濃度,超聲波降解時間條件下,無超聲波時,浸出20d,鎳的浸出率為92%;用43kHz,1.5W/cm2超聲處理30min后,在孢子濃度為106個/mL和葡萄糖濃度為2%條件下浸出14d,鎳的浸出率高達95%。并且在超聲波作用下,鎳的浸出效果比鐵的浸出效果好。

2.2提高單元操作速率

嚴偉[13]等人主要介紹了超聲波在協(xié)助萃取領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展和應用情況。在相同傳質(zhì)領(lǐng)域里,用超聲波強化多的是液固萃取。高頻和低頻都能強化萃取,但低頻時達到同樣的強化程度小于高頻。超聲波產(chǎn)生的脈動和控制的空化作用可以大大增加湍流強度及相接觸面積,從而強化傳質(zhì)。BatricPesic[14]等在用Kelex100溶劑萃取鎵并用超聲波處理人工合成溶液和工廠的實際溶液時發(fā)現(xiàn),超聲波的作用使鎵的萃取速率提高了15倍,所采用的超聲波頻率為20kHz,聲強為19W/cm2。試驗發(fā)現(xiàn),在超聲波作用下,溫度對鎵的萃取速率沒有影響,而通常的萃取過程中,溫度升高對提高萃取速率是有利的。趙洪力[15]采用自行設計的實驗裝置進行了用超聲波技術(shù)處理含“薄膜鐵”天然硅砂的試驗,結(jié)果證明,在處理10min時,除鐵率一般可達46%～70%,與同樣條件下機械擦洗相比高出15%～45%;處理時間只需1～5min即可達到機械擦洗10～15min所達到的效果,處理時間可縮短2/3以上。Romanteen[16]等研究了在600～800℃范圍內(nèi)CO還原PbO的動力學。當聲壓升15.8Pa,600℃時,PbO的還原速率增加了15%～25%,升800℃時還原速率增加了2倍;同時還發(fā)現(xiàn)聲波頻率<6.6kHz時對PbO的還原速率沒有影響。

2.3在復合材料制備中的應用

馮海闊[2]等人討論了超聲波在顆粒增強金屬基復合材料制備過程中的應用。超聲波在此過程中的主要作用,是改善顆粒與合金液潤濕性及顆粒分散的均勻性。通過總結(jié)超聲分離技術(shù)的機理及研究現(xiàn)狀,提出一種很有發(fā)展?jié)摿Φ牟捎贸暦蛛x技術(shù)制備顆粒增強金屬基表面復合材料的新方法。王俊等[17]采用高能超聲復合法制備了致密度高、增強顆粒均勻分散的SiC顆粒/ZA22復合材料,其內(nèi)部沒有氣孔或顆粒偏聚等缺陷。認為在試驗所用高能超聲處理條件下,熔液中產(chǎn)生的瞬時局部高溫、高壓的聲空化效應與具有高的速度和加速度的聲流效應的協(xié)同作用,是改善增強顆粒與基體合金潤濕性、并使顆粒在合金中均勻彌散分布的主要原因。潘進等[18]用功率超聲波施加于金屬熔體中,可以在極短時間內(nèi)實現(xiàn)纖維與金屬的復合,制備出了高性能復合材料。液態(tài)金屬在超聲作用下能滲入顆粒預制件中或與顆粒均勻混合。超聲浸鍍可以實現(xiàn)鋼絲鍍鋅、鍍鋁。方孝春[19]結(jié)合超聲波理論和作用及高速電鍍理論,對鐵基粉末冶金件鍍鎳的傳統(tǒng)工藝與新工藝進行了試驗對比。經(jīng)過超聲波清洗的鍍件基體與鎳層結(jié)合力明顯提高;封孔處理可降低鍍層孔隙,耐蝕性能提高;鍍層封閉劑R處理后可有效填充和封閉鍍層孔隙,阻擋腐蝕電池的產(chǎn)生,從而提高單層鍍鎳層的防護性能和品質(zhì)。

2.4細化晶粒

孟麗華[20]研究了超聲波處理時間對工業(yè)純鋁鑄錠結(jié)晶組織的影響,分析了超聲波對工業(yè)純鋁結(jié)晶組織影響的原因。研究結(jié)果表明,采用超聲波方法處理熔體后,鑄錠的細化率大幅度提高,可使整個鑄錠斷面均為微細化的等軸晶組織,過剩的超聲波振動將導致鑄錠細化率的下降。該實驗從某種意義上證明了超聲波振動的細化效果是來自于動態(tài)形核機制。胡松青[21]在熔融金屬的冷卻過程中導入超聲波獲得了較小的晶粒,并且在超聲波的作用下,形成的晶核進入振動狀態(tài),從而加速生長過程。對碳鋼的超聲處理表明,它可使晶粒尺度從200μm減少到25～30μm,碳鋼的延展性增加30%～40%,機械強度提高20%～30%。對金屬鋅冷卻結(jié)晶的研究表明,超聲處理可使其臨界切變應力強度提高80%,而且,在頻率為25kHz、強度為50W/cm2的超聲波作用下,金屬鋅的晶形由圓柱形改變成均勻的六角形。Gomes等[22]認為,在NaOH溶液中,用超聲波處理鋁土礦可以提高微擾作用和提高礦石顆粒的溶解速率,然后再用超聲波處理溶液,可使溶液中的固體顆粒沉降分離速度加快;用超聲波處理加晶種的鋁酸鈉溶液可以提高分解速率和使晶體生長更均勻。趙忠興[23]在鑄造合金中導入超聲波,并通過硬脂酸和丁二腈在凝固時施加超聲波。結(jié)果認為:其周期性的空化和攪拌作用,使合金液的溫度和成分均勻化,細化了鑄造組織,減輕了鑄造合金的宏觀偏析傾向,提高了鑄造組織的均勻性。他們還研究了超聲波對鋁合金結(jié)晶過程的影響[24],結(jié)果表明:對鋁合金液施加超聲波,以底部導入超聲波為好,可避免氧化夾雜的生成;超聲波施加于鋁合金液,可使其顯微組織明顯細化;超聲波在金屬液內(nèi)傳導過程中,其聲強度隨傳導距離的增加而衰減。

2.5超聲脫氣、去夾雜技術(shù)

用高聲強的超聲波處理液體可以明顯減少液體中溶解的氣體量[2]。該作用已經(jīng)被用于熔融金屬液的脫氣過程,成為超聲脫氣技術(shù)。魯曼里、艾斯瑪赫和玻依奇[25]用超聲波處理了含5%～7%鎂的鋁鎂合金,結(jié)果表明,超聲波對熔融金屬中排出氣體的作用很大。超聲彈性振動在幾分鐘內(nèi)可以使合金*去氣。白曉清[26]等研究了超聲波對流動液體中夾雜物去除效果的實驗,無超聲波作用下,夾雜物會自然上浮液體表面并且僅有少量的夾雜物粘附于容器的壁面和底部;在超聲波作用下,夾雜物因凝聚在短時間內(nèi)容易上浮液體表面或粘附于容器的壁面和底部。在1.5s和30s時,可以明顯觀察到有超聲波作用的液體更為清澈。SarukhanovR.G[27]等研究了在頻率44kHz、振幅1μm的超聲波作用下錫的結(jié)晶凈化過程,結(jié)果表明,超聲波改善了雜質(zhì)元素的分離效果,使Cu、Au、Cr、Ni在錫中的分配系數(shù)降低了25%～45%,從而達到使錫精煉的目的。

2.6超聲無損檢測(NDT)技術(shù)

陳革等[28]針對粉末冶金(PM)零件在制備過程中不可避免存在的缺陷(氣孔或裂紋),采用NDT技術(shù)對其進行了初步研究。結(jié)果表明,超聲無損檢測散射波的波形可在一定程度上反映粉末冶金制品中孔隙的數(shù)量和狀態(tài)。散射波不明顯時,說明材料的孔隙很小,可能小于超聲波的波長;散射信號雜亂且增強時,說明材料孔隙較多。但散射波與孔隙之間的量的對應關(guān)系,因所受影響因素眾多,只能大概反映孔隙的狀況。超聲無損檢測中聲速和材料中的孔隙率有一定的線性關(guān)系,聲速的減小代表了材料孔隙的增多,同時在一定程度上也反映了材料的性能。因此,可以用超聲無損檢測技術(shù)來評價PM材料的某些性能。從而達到對該類零件實現(xiàn)非破壞性的快速、全面檢測的目的。李軍[29]對不銹鋼復合鋼板超聲波檢測方法進行了闡述。在檢測不銹鋼復合鋼板時,通常選用單晶直探頭局部水浸法從復板一側(cè)按照掃查靈敏度進行檢測,一旦發(fā)現(xiàn)缺陷波的信號,先將其圈住,再用單晶直探頭的直接接觸法準確劃出缺陷的邊界(確定邊界用缺陷波全波消失法),并按照生產(chǎn)合同技術(shù)要求的相關(guān)標準,對缺陷是否可以修復做出準確評判。

3結(jié)論

(1)超聲波對許多冶金過程確實能起到有效的強化作用。從實際應用的角度來看,現(xiàn)在的超聲波設備普遍存在功率小的問題,不能*工業(yè)化生產(chǎn)的要求,盡快研究出大功率超聲波設備是解決應用問題的當務之急。隨著科技的進步,可以相信在不久的將來,功率超聲在強化冶金過程、復合材料的制備、細化晶粒,脫氣去雜質(zhì),檢測等方面的應用將越來越廣闊,發(fā)揮越來越重要的作用。

(2)超聲波會導致固體和液體出現(xiàn)“空化現(xiàn)象”。雖然對生物體來說,產(chǎn)生瞬態(tài)空化作用時,靠近爆炸氣泡附近的細胞會受到損傷,但一般說來,在人體內(nèi)大多數(shù)器官和生物流體中,損傷少量細胞不會對人體產(chǎn)生危害。

(3)超聲波在我國冶金工業(yè)中的應用發(fā)展迅速,一方面得益于技術(shù)本身的不斷完善,另一方面有超聲波設備生產(chǎn)廠家的支撐,比如深圳市科工達超聲設備有限公司、深圳市時代超聲設備有限公司、寧波海曙金達超聲設備有限公司、北京超聲波明和公司等大型制造廠商,都以生產(chǎn)冶金行業(yè)超聲波設備為主。

對于大型冶金工業(yè)廠房,鋼結(jié)構(gòu)近期興建的項目較多,規(guī)模越來越大.由于大型鋼結(jié)構(gòu)廠房歷史不長,鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工技術(shù)并非十分成熟,在大規(guī)模工程實踐過程中,廣大工程技術(shù)人員遇到諸多技術(shù)問題,急待鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)研究人員去解決;可見結(jié)合大型的工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝進行施工技術(shù)的研究是十分必要的,同時對今后的工程實踐也是極有意義的.本文將以廣東省韶關(guān)鋼鐵集團有限公司(以下簡稱“韶鋼”)大轉(zhuǎn)爐主廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝施工為例進行研究.

2工程概況

大轉(zhuǎn)爐工程位于韶鋼三軋廠和煉軋廠以北、熱電廠第三熱電站以東,占地面積約22萬m2,建筑面積約11萬m2;建筑工程主要包括新建的煉鋼和連鑄車間主廠房、生產(chǎn)輔助建筑.其中主廠房共九跨,由水渣跨、干渣跨、脫硫跨、加料跨、鋼水接收跨、連鑄澆鑄跨、切割跨、出坯跨組成,建筑面積70000多m2.上部采用全鋼結(jié)構(gòu),總重約1?9萬.t其中,柱子為二階或三階格構(gòu)式鋼柱,上段為工字形截面,柱腳形式均為杯口插入式柱腳.上柱為單根焊接H型鋼,截面尺寸A列1500×700,重14?5t/根,長25?895m;B列截面尺寸2750×800,重22?05t/根,長27?850m.對于E、F列非塔樓立柱和C、D、G列各柱,重量基本在36~55t之間,基本上分二段制作,分段位置設置在一階牛腿面上,分段制作的柱子均在吊裝前進行預拼,滿足相應質(zhì)量要求.

3吊裝方案的選定

根據(jù)實際情況,如何經(jīng)濟、高效地完成主廠房結(jié)構(gòu)的安裝是主要的問題.而這一主要問題的關(guān)鍵是吊裝機械的選用及布置.根據(jù)工程特征,主吊機械選用2臺150t履帶吊和1臺120t汽車吊,其中150t履帶吊負責加料跨、爐子跨、鋼水接收跨、連鑄跨的吊裝,120t汽車吊負責出坯跨,切割跨、脫硫跨、干渣跨、水渣跨的安裝和附屬鋼結(jié)構(gòu)的安裝,輔助機械選用2臺50吊機和1臺45t吊負責構(gòu)件倒運、拼裝.施工準備涵蓋的內(nèi)容較多,基礎的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.另外要考慮結(jié)構(gòu)制作與基礎施工的偏差,并考慮結(jié)構(gòu)制作的溫度影響,在基交安時一同消除.結(jié)構(gòu)安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等.只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進行.大轉(zhuǎn)爐工程由于施工場地較寬闊,設備單獨儲存在設備堆放場,采用二次倒運進行安裝,保證了施工現(xiàn)場的整潔.高強螺栓的管理應重點對待,應有計劃有制度的進行管理.現(xiàn)場儲存場地應重點考慮,特別是在多雨潮濕的韶關(guān)地區(qū),應特別重視.施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證,在充分了解圖紙的前提下經(jīng)濟合理地準備好如下工作.

4鋼結(jié)構(gòu)安裝施工

4.1安裝程序

4.2編制構(gòu)件吊裝順序表

按照結(jié)構(gòu)制造的安裝圖的構(gòu)件編號及結(jié)構(gòu)的安裝順序編制吊裝順序表.

4.3構(gòu)件的合理碼放管理

為便于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝,構(gòu)件進廠后應進行合理的堆放.原則為:現(xiàn)場急需安裝的應直接堆放到現(xiàn)場,按照吊裝順序先吊裝的碼放在上頭,后吊裝的碼放在下頭.不急于吊裝的構(gòu)件暫時存放在現(xiàn)場外.堆放時應注意柱梁分開并按照軸線分類碼放.存放場地應設專人進行管理,并按供貨要求和供貨清單進行清點,資料存檔.構(gòu)件堆放時H型構(gòu)件應立放,不得平放.每個構(gòu)件的支點不得少于兩個,支點的位置宜在構(gòu)件端部1/7跨處,疊放時不得超過3層并用木方正確的分層墊好墊平,支點應上下對齊.

4.4安裝說明

4.4.1墊鐵加工

墊鐵采用不同厚度的鋼板加工,12mm及以下鋼板采用切板機下料,較厚的鋼板采用半自動切割機切割,切割后采用角磨砂輪將毛邊磨平.

4.4.2劃線校驗

按圖對柱子進行編號,并標明標高及前后方向.將柱子平放在組合平臺上,根據(jù)圖紙尺寸校驗柱子外形尺寸;檢驗柱面與斷面的垂直度.對柱子進行外觀檢查,應無裂紋、分層、撞傷等缺陷;節(jié)點接合面無嚴重銹蝕、油漆、油污等雜物;焊縫外觀檢查無裂紋和咬邊情況等.

4.5主要安裝方案

4.5.1鋼柱安裝

采用鋼板凳定位方法:杯口基礎清理后,采取水準儀、經(jīng)緯儀對基礎進行標高測量、軸線測量.用鋼卷尺對鋼柱實物進行測量其長度(以牛腿處柱腳為準).以上基礎標高誤差+鋼柱實物長度誤差,得到鋼板凳的加工高度,以基礎的實際軸線位置作為定位銷子的位置.以上方法必須在杯口基礎澆灌前進行座漿墊板埋件的施工,即土建在杯口基礎裝模時,制作一個錐形模件安裝于基礎中心.在杯口基礎拆模后,通過二次座漿把埋件放于杯口基礎,通過座漿墊板調(diào)整高度與水平度及定位銷軸線位置.

4.5.2吊車梁安裝

依據(jù)吊裝柱子的中心線在每根柱子的牛腿面彈出吊車梁的中心線,在吊梁中心線上設置兩點,然后用鋼尺和彈簧稱校核并列兩根吊車梁的中心線間距(軌距).根據(jù)柱肩梁上的螺栓孔,測出兩根吊車梁對齊面的軸線,用鋼尺測出兩軸線間距是否與吊車梁的安裝長度相符.待柱子、柱間支撐安裝完畢,可將吊車梁吊裝到位,臨時固定,底部用螺栓與柱子連接,頂部用L100×8的角鋼與柱子臨時焊接,吊車梁安裝時,應根據(jù)柱肩梁上的行車梁中心線和軸線進行擺放.長度小于18m的吊車梁采用兩個吊點捆綁,大于18m吊車梁采用4個吊點綁扎,36m吊車梁利用150t或80t吊機吊裝就位.

4.5.3屋架安裝

1)屋架扶直與就位

屋架扶直時起重機的吊鉤應對準屋架中心,左右兩邊的纜風繩應對稱,吊索與水平的夾角要在45°.吊索應使其受力均勻,以避免屋架在扶直過程中產(chǎn)生扭曲應力.鋼屋架扶直后,應在兩側(cè)采用鋼管或毛竹對夾屋架腹桿進行臨時加固,以增強屋架縱向剛度,保證其吊裝過程不變形.緊接進行吊裝就位.在吊裝時考慮到屋架的安裝順序和兩端方向,用安裝螺栓與廠房柱連接,以保持屋架的穩(wěn)定.屋架的綁扎點選在上弦的節(jié)點處,且采用4個吊點左右對稱,高于屋架的重心,使屋架起吊后能基本保持水平,不搖晃不傾翻.在屋架的兩端拉設穩(wěn)繩,吊裝時由兩名工人拉緊熘繩,以便于控制屋架轉(zhuǎn)動.

2)屋架的吊裝就位和臨時固定

在屋架吊裝前使用經(jīng)緯儀和卡尺在柱頂測出定位軸線,檢查相應柱頭的間距和屋架的幾何尺寸.屋架吊起離地面300mm左右時,將屋架轉(zhuǎn)吊裝位置的下方,再將屋架提升到柱上方500mm左右,然后將屋架緩緩降安裝位置進行對位作業(yè).吊機選用150t或80t履帶吊.一榀屋架的臨時固定應準確可靠,采用每側(cè)兩根直徑11mm的鋼絲繩從兩邊拉牢的方法進行.第二榀屋架的臨時固定用工具式水平支撐與一榀屋架連接,以后各屋架與前一榀屋架采用相同方法連接.每榀屋架一邊少有兩個工具式水平支撐.后續(xù)各屋架的位置和垂直度通過這些工具式支撐進行調(diào)整.每相鄰兩榀屋架吊裝就位,經(jīng)校正滿足設計和規(guī)范要求并與柱頂按設計要求固定后,及時將屋架支撐系統(tǒng)桿件安裝到位,使之成為一個相對獨立的單元,取下工具式支撐,安裝屋面檀條.

3)屋架固定

屋架兩端與廠房柱的固定,上弦采用支托板焊接加久螺栓的連接方法,下弦采用焊接的方法.支托板與屋架上弦端板的頂緊面必須保證有2/3以上接觸面.安裝螺栓孔不能任意用氣割擴孔,久性螺栓不得墊2個以上的墊圈,螺栓外露絲扣長度不少于2~3扣.[1]

4.5.4高強螺栓的保管與緊固

1)高強螺栓的保管:高強螺栓在使用時應輕裝、輕卸,防止損壞螺紋.高強螺栓應按包裝箱上注明的批號、規(guī)格分類保管,室內(nèi)存放.堆放不宜過高.使用時應防止生銹和污染臟物.高強螺栓在安裝使用前嚴禁任意開箱.當天剩余的螺栓必須妥善保管,不得亂扔、亂放.安裝時不得將螺栓強行打入,防止損壞螺紋,扭矩系數(shù)發(fā)生變化.

2)高強螺栓的緊固:本工程所有柱、梁及支撐連接采用中國標準的鋼結(jié)構(gòu)用10.9級扭剪型高強螺栓,單軌吊車梁的連接采用普通螺栓.扭剪型高強螺栓的擰緊一般節(jié)點分為初擰、終擰.對于大型節(jié)點應分為初擰、復擰、終擰.初擰及復擰后的高強螺栓在螺母上涂黃色油漆然后用扳手進行終擰打掉梅花頭.要求外露一個絲牙.高強螺栓在初擰、復擰和終擰時,應按照由中央順序向兩側(cè)對稱施擰.初擰、復擰及終擰應在同內(nèi)完成.[2]

5施工設施

5.1結(jié)構(gòu)安裝設施

結(jié)構(gòu)安裝時人員上下采用鋼爬梯,鋼柱安裝前在地面提前安裝臨時爬梯.直爬梯制作考慮標準化,每節(jié)爬梯長度5m,寬度400mm,用-40×4扁鋼和Φ12圓鋼制作,圓鋼和扁鋼打孔塞焊,踏步高度300mm,爬梯之間連接可使用螺栓連接,即在爬梯兩端的扁鋼上分別打兩個Φ18mm的孔,用M16螺栓把兩節(jié)爬梯連接起來.爬梯安裝在柱子的小面上,以免影響鋼梁的安裝.爬梯與鋼柱固定方法:爬梯上端以柱箍形式與鋼柱固定,柱箍用∠63×6角鋼和Φ16對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,爬梯與柱箍用螺栓連接,爬梯與鋼柱間留出100mm距離爬梯詳圖及安裝方法附圖.為了方便人員的上下,廠房的正式樓梯應及時進行安裝.

5.2構(gòu)件安裝平臺

鋼梁及支撐安裝時,在節(jié)點位置應搭設操作平臺,在每個梁柱結(jié)點處和兩柱相接處均需安裝操作平臺,操作平臺由柱箍、腳手板和防護欄桿組成,柱箍用∠63×6角鋼和Φ20對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,角鋼及螺栓的長度應根據(jù)鋼柱截面尺寸加工,角鋼應從柱邊伸出800mm,以便于鋪設腳手板和留出人員上下空隙.每個操作平臺設兩組柱箍、4塊腳手板,四面安裝圍護欄桿,腳手板與柱箍的角鋼綁扎牢固,與鋼柱留出500mm空隙,便于施工人員上下并按規(guī)程搭設安全防護圍欄,操作平臺應在鋼柱安裝前進行安裝.

5.3人員水平行走

安裝人員在各層水平行走時,應在通道中通行.通道采用腳手板鋪設,利用腳手管搭設水平防護欄桿.

6安全設施

6.1防人員墜落設施

防人員墜落主要從以下幾個方面考慮:1)人員爬鋼梯時,采用墜落自鎖裝置,解決鋼爬梯無保護的問題.自鎖裝置使用時應注意不能裝反.人員爬行時,自鎖裝置應始終在人員的上方.2)安裝鋼梁及支撐時,由于通道暫不能搭設,因此安裝同鋼柱連接的鋼梁時,人員站在操作平臺上,安全帶掛在防護欄桿上.安裝同主梁連接的鋼梁及支撐時,主鋼梁部位掛安全防護繩,人員將安全帶掛在防護繩上行走.當主梁安裝完成后應及時掛設安全網(wǎng),并在結(jié)構(gòu)外側(cè)搭設挑網(wǎng).

6.2防物體墜落設施

安裝使用的工具,如扭矩扳手、過沖、扳手、撬棍、角磨機等應采用安全保護繩,防止墜落.使用的螺栓墊片等應放入工具袋.

7施工體會

1)基礎的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.

2)安裝鋼柱時采用鋼板凳定位銷法與常規(guī)的預埋件、墊板安裝法對比,具有簡便易行、降低人工、機械成本以及工人的勞動強度、提高安全系數(shù)和工作效率等優(yōu)點.

3)結(jié)構(gòu)安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等,只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進行.

4)對于高強螺栓施工,初擰順序及緊固力大小對螺栓緊固的均勻性有很大影響.通過對稱初擰使構(gòu)件連接板層密貼程度提高,保證各螺栓均勻受力,摩擦面性能得到充分利用,節(jié)點承載力提高.

5)施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證.

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Rexroth 7997100 PSA-STARPOINT VRS-M12 

OTT-JAKOB 0820022987 流量控制閥

NextSense GmbH 95.102779.02V01 拉力計

A+R CAO3032 電纜

METAL WORK KHL510-32ETE DN15 PN40 

Rexroth 0227301201+0227301500+707303021_ 

Rexroth DREE10-6X/200YG24K31F1V 電磁閥

Rexroth PLUG-INCONNECTOR3PZ5LM12-240VSP 電磁閥

Rexroth S30A5.0 電磁閥

Rexroth VRPR-10A04950403850400 模擬放大器

Turck VSBN-10A-35041155038535000 柱塞泵

Turck PS01VR-504-2UPN8X-H1141 壓力變送器

MP Filtri BC20-Q20-AP4X2-H1141 電容式傳感器

MP Filtri STR070 3SGIM90 

norelem STR070 4SGIM90 

SOFIMA 06959-12805 

BTR TLM055CDIB-4-50 10Μ 

Powernet 130910-i-b1 插頭

maxon ADC4370/24-3 充電器

OMRON Order Nr.341534 電機+減速機

Turck M/N:E3S-AT31 

norelem RSM 46-1M 插頭

Maximator NLM23012-2040-D1=12H7-D2=14H7 

Maximator DLE  5-2 

mts DLE  30-2 

Rechner ldSBRPT02M0712AOL2    4-20MA 

VEAM KS-250-M18/30 Art-Nr.561600 接近開關(guān)

Rexroth 46736 鉗子

Rexroth 0811-404-603 比例閥

PIAB 0811-404-801 比例閥

Vishay BLH PCL.S3AV.S.AD.X 真空泵

BALLUFF AST 3P 110170 

mdexx BCS0096 

microsonic 2IL1504-1CA13-5DH1 

Leuze ZSMK0105S 電纜

neuhaeuser DDLS 200/120.2-10+DDLS 200/120.1-10 

neuhaeuser 12611010V02-0  type designation:2.126-3-So  drawing 2611454-00-0  machine no:377445-2 張緊活塞

INTORQ 0ZG05611631ZZ   type designation:2.126-3-So  drawing 2611454-00-0  machine no:377445-2 鏈輪

Watt BEG-243-555  nr.13046434 整流器

LFD V2500-0022TCW1 

Epro 4202 RS 軸承

NUM PR6423/019-030 位移傳感器

BREMAS MDLU3021B000N01 

LINMOT CQ0160004 

LINMOT 0150-1523 

optek 0150-1521  PL01-12x290/250-HP 滑塊

WERMA 1426-3401-0801-01 

WERMA TA50℃/24VDC 

WERMA YE/24VDC 

PFLITSCH KSEZ/AC220 

PFLITSCH PIKK60/60S 

PFLITSCH PIKD60S 

PFLITSCH PIKK15/15S 

PFLITSCH PHR K130 

PFLITSCH PIKK40/40S 

ILME PIKD15S 

ILME MHP24.225 外殼

ILME MAO24.32 接線端子

ILME MHO24.32 接線端子

ILME MHP16.225 外殼

Leuze MHO16.32 接線端子

Murrelektronik-zy MLD510-XR2L 激光器

Murrelektronik-zy 7000-4 電纜（帶插頭）

Murr 7000-44621-7963000 電纜（帶接頭）

Murrelektronik-zy 7000-44711-7960750 電纜

Murrelektronik 7000-44 電纜（帶插頭）

Murrelektronik-zy 7000-29801-0000000 電源模塊

Murrelektronik-zy 7000-44621-7965000 電纜

Murrelektronik 7000-5 電纜（帶插頭）

Murr 7000-14201-0000000 電纜/插頭

Murr 7000-5 電纜/插頭

Murrelektronik-zy 7000-44711-7962000 電纜/插頭

Murrelektronik-zy 7000-14 電纜（帶插頭）

Murr 7000-44511-7960500 電纜（帶插頭）

Murrelektronik-zy 7000-44511-7960750 接頭電纜

Murrelektronik 7000-74101-7962000 電纜（帶插頭）

Leuze 7000-99045-0000000 電纜/插頭

Leuze CB-D15E-25000S-11GF 548522 電纜

PR electronics MLC511R30-1800 68005318 感應傳感器

ORGAPACK 9106B1B 

COGNEX ORT200 

COGNEX DMA-WALL-8000-00 附件

Goetze DM8000-ECABLE-02 附件

Goetze 600*700*53 

LENZE 76.90H-75-NB60 機械密封

muller E84AVTCE1524SX0 自動控制器

MW BW70.29 230V 50Hz/60Hz 50711146 計時器

PRUD HOMME Frequency: 25kHz  Power: 600W   Transducer:   Model No:PP06.25.198 PC  Part No:21700011   Generator:   Model No:MW600 GPI - 25KHz   Part No:32200065 

Murr BP16-A20H7+R 

Murr 6652501 總線模塊

Murr 6652102 自動控制器

Murr 3000-36 

Murr 86041 變壓器

wachendorff 21172 接口模塊

GRUNDFOS WDG40S-120-ABN-G24-K1 編碼器

NWT s-nr:79192006 

NWT N1526K 軸轂接頭

Rexroth N1526K 軸轂接頭

OSRAM R911295610 自動控制器

LENZE HTC 1000-241 高壓燈

Epro EPL 10200 

Puls PR 6423/010-030 感應傳感器

Epro PIC240.241C 電源

Epro PR6423/019-030 位移傳感器

Epro PR6423/10R-031 位移傳感器

Puls PR6424/006-130 位移傳感器

Murr PIC240.241C 電源

WERMA 7000-15501-8051500 電纜/插頭

mts lamp 644 300 75 LED指示燈

mts S1000 L=300m 

mts RHMS2040MS15S1B30 

VIBRO RHM1330MP101S1B1100 位移傳感器

mts RE101 VMD-RE101-022-050 

mts RFM4670D70ISIB110 

LEONI RHS 2150 MP101 位置傳感器

LEONI S0060-69-052L 

LEONI T0361-05-060 電纜

LEONI B00761-00-18（? 70 mm） 

Eltra T0935-00-060 電纜

M&S EL58H1000Z8/24L10X3MR 

Leybold 576800250300 https://shop.ms-armaturen.de/nc/de/produkte.html?cat=030050050010030 

Rexroth D65B 葉片泵

Rexroth R933002803 氣缸

HYPERTHERM R933003730 緊湊型模塊

PERMA 041802 F0815 

PERMA 26.0012.203 

PERMA A150（C） 

Rexroth 01.001.001 潤滑油杯

Rexroth R911315511+R911318505 

Multi-Contact R911316866+R911318506 

Turck 60.7003-10022 電纜

Turck RK4.5T-5/S2501 傳感器線纜

Turck BL20-2RFID-S 總線模塊

Turck BI15-M30-AP6X 電感式傳感器

Turck BL20-E-GW-EN 

Turck BS8151-0/9 

Turck TW-R50-B128-EX 

Turck RK4.5T-5-RS4.5T/S2500 電纜

Turck BI15R-W30-DAP6X-H1141 接近開關(guān)

Turck TW-R30-B128 

Turck BI15R-W30-DAN6X-H1141 

Turck BI4-M12-AN6X-H1141 

Turck RKC4T-2/TEL 電纜

Turck RK4.5T-10/S2501 傳感器線纜

Turck TN-M30-H1147 讀寫頭

Turck B8151-0/9 

Turck BI4-M12-AP6X-H1141 接近開關(guān)

Turck NI3-EG08-AP6X 接近開關(guān)

Turck RK4.5T-20/S2501 傳感器線纜

Turck BS8151-0/9 

Turck TW-R30-B128 

Turck B8151-0/9 

Turck RKC4T-2/TEL 電纜

Turck TNLR-Q80-H1147 感應傳感器

Turck RK4.5T-5-RS 4.5T/S2500 

Turck BL20-GW-DPV1 接口模塊

Turck NI4-S12-AP6X-H1141 

Turck BI1.5-EG08-AP6X-H1341 

Turck BI4-M12-AN6X-H1141 

Turck BL20-2RFID-S 總線模塊

Turck BI15-M30-AP6X 電感式傳感器

Turck BL20-E-GW-EN 

Turck RK4.5T-10/S2501 傳感器線纜

Turck BI2-EG08-AP6X-V1131 接近開關(guān)

Turck BI15R-W30-DAP6X-H1141 接近開關(guān)

Turck BI8-M18-AP6X 電感式傳感器

Turck RK4.4T-5/TEL 

Vahle BLCDP-2M12MT-2RFID-A 

EGMO 1013-99857/0 

MGV TEG14AM73/4PLSFF1 

OMEGA PH2003-4840 電源

HYPERTHERM PR-10-2-100-M45-080-E 溫度傳感器

pekrun 220436 

Vahle PART-26265  SLIDE BEARING for Model: ASR 560-L-CCW S/N:10000450 

Lenord+Bauer BLK 200-2-01 碳刷

OMRON 2475v-250LK0300N 

PFEIFFER K8AB-PW2 380V 

IFM SNC1E1T1 分析儀配件

Tiefenbach PN3129 PN-0-1BRER14-MFRKG/US/ /V 

Novotechnik WK177S114 

Labom TRS 25 

prominent CE6120-A1058-K1010-T110-H1,0-10bar,24VDC 

Tiefenbach S2BAHM07220PVT0000S000 

moog WKC167/214 

WOODHEAD 761J-003 

WOODHEAD 1R4006A39M010 插頭

WOODHEAD 1R4000A39M020 插頭

WOODHEAD 884030K05M030 電纜

mdexx ERWPAB3002M010 超聲鎖

Novotec TAM3442-5AN00-0EA0 變壓器

Telemecanique TS100  002335 

finder L525WDL2M56 

Lanamatic AG 99.80.0.024.98 LED指示燈

Leuze cylinderZK2180-0003-0230 HUB230 EL=345MM 11560989 

Telemecanique ASM 1E/2 

Telemecanique ZCK-J11H29 限位開關(guān)

OMAL XCKJ167DSC144 

OMAL D153H004（DA008401S ） 球閥

CRYDOM DA008401S 氣動執(zhí)行器

mts MCPC4850D 控制器

mts RHM1200MP071S1B6100 位移傳感器

Princeton Lightwave RHM0840MP151S1B6100 位移傳感器

Texas Instruments PGA-016u-1550TFX 接口模塊

copley DRV8801AQRMJRQ1 電機驅(qū)動器

IFM 800-1513A 

IFM IFM PA3024 壓力傳感器

Telemecanique PN5004 壓力傳感器

Telemecanique RHK412FA76; 110VDC 感應傳感器

Elcis RHN411M;  230VAC 感應傳感器

M+S AF500 G97 1828 S CL R 

leine&linde BMR 250 C/3 液壓馬達

KLIMAL RHI 594 編碼器

OMAL PK34-30；more in picture 

Fife SR030402S f03-0f05 

North American H3740-100-01 接收器

Telemecanique H3333E-18-96 

GRUNDFOS XSA-V11801TF 24-240V AC/DC 

sloky A96122821P11104 

sloky O-TPK-H01-B 

sloky O-TPK-H01-R 

BALLUFF O-TPK-B02-09IP-25 

BALLUFF BMF00C4 BMF 235K-PS-C-2A-SA2-S49-00 

LANNY BES 516 3005-G-E5-C-S49 

PMA E2B40CLZ 流量控制閥

Micro-Epsilon 9404-407-45991 

Micro-Epsilon DZ135 

mts Model: DS1, diameter: M5 * 0.8, precision:> 0.25% FS, probe length: 5cm, screw length: 4cm, wire length: 50cm 

finder RP-S4000MD531P103Z02  Nr:0748 0658   Grd:2772.36m/s 

finder 60.13.9.110.0070 10A 250V~ Coil voltage 110V 

finder 90.112 10A 380VAC 

finder 60.13 10A 250V~0040 Coil voltage 230V 

Dynapar 90.83.3 10A 300VAC 

leine&linde HS35R012075A1PS 編碼器

PILZ RHA 608  part no:620903-01  serno:43683632 

Epro 837270 電子監(jiān)控繼電器

Epro PR 6423/015-010+CON021 位移傳感器

Epro PR6424/000-010+CON021 位移傳感器

LENZE PR9268/601-000 位移傳感器

M-U-T 8400stateline C  E84AVSCE1534VBO 15.0KW 

M-U-T 790-AZ-10190 2sets，BT 32310/33310 

norelem 790-AZ-00191 2 sets，BT32310/33310 

norelem 24000-200411x1000 梯形絲杠

超聲波具有以下四個基本特性[1]:一,束射特性。超聲波波長短,可以集中成一束射線;第二,吸收特性。超聲波在空氣、液體和固體中均會被吸收?？諝庵械奈樟?固體中的吸收微弱;第三,高功率。由于頻率高,超聲波的功率比聲波大得多,它不僅能使所作用的介質(zhì)產(chǎn)生急速運動,甚會破壞其分子結(jié)構(gòu);第四,聲壓作用。聲波振動使物質(zhì)分子產(chǎn)生壓縮和稀疏作用,這種由于聲波振動引起的附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。超聲波在提取冶金過程中應用的主要是功率超聲。功率超聲可以強化冶金過程的原因是:溶液中存在有溶解的一些氣體,在超聲波的作用下形成所謂的空化現(xiàn)象,當這些微小的氣泡破裂時,產(chǎn)生瞬間的高溫(>5000K)高壓(>5×107Pa),形成所謂的“熱點”,對化學反應起到非常明顯的加速作用,同時高能超聲形成的大量空化氣泡在超過一定值的聲壓下發(fā)生崩潰并產(chǎn)生激波,將已結(jié)晶長大的晶粒打碎,使晶粒得到細化。另一方面超聲波使液體出現(xiàn)湍流的力學特性,降低擴散阻力,同時對破壞邊界層,加速傳質(zhì)、傳熱,促進微細顆粒的彌散起到了關(guān)鍵作用[2]。超聲振動的高能量及其它的特殊效應,還可大地提高振動對凝固的作用效果[3]。超聲波在液體中傳播時,液體分子受到周期性交變聲場的作用,產(chǎn)生聲空化、聲流效應及力學機制,引起熔體中流動場、壓力場和溫度場的變化,從而產(chǎn)生一些特殊的效果。在高溫操作中,高功率超聲波可用于熔體金屬的迅速脫氣[4]。實際上超聲波對于任何中等粘度的液體的脫氣幾乎都適用[3]。在含水系統(tǒng)中脫氣效果特別迅速,它能除去溶解的任何氣體,使水溶液中的氣體降到很低的水平。超聲波脫氣對于要求迅速和受控制的除去系統(tǒng)中氣體的場合,會得到很好的效果。根據(jù)上述機理,超聲波可改善熔融液在冷卻凝固時的流動性,能夠提供有效的結(jié)晶體,從而也可改善金屬熔體的質(zhì)量。

2超聲波在冶金中的主要應用

2.1強化浸出過程

李俊[5]論述了濕法冶金過程中常見的三種浸出情況,并對超聲波用于硫酸浸出氧化銅的過程進行了探討。在浸出過程中施加超聲影響的實踐中,引用奧羅夫(Orlov)做了帶超聲波和不帶超聲波機械攪拌硫酸浸出氧化銅的對比研究,結(jié)果表明,達到相同的浸出率時,不用超聲的浸出時間約為用超聲的浸出時間的12倍。K.SarveswaraRao等[6]作了相關(guān)的試驗研究,結(jié)果表明,超聲波對從氧化銅礦石中的氨浸有著正的效應。在溫度298K、粒度-300～+150μm,氨濃度2.0mol/L,含固量10g/L的條件下,超聲波可使銅浸出率從70%提高到90%。與機械攪拌浸出相比,使用超聲波可使浸出時間縮短近5/6,同時也使試劑消耗減少。對于相同的顆粒礦石,超聲波不僅強化了浸出速率,也提高了銅的浸出率。結(jié)果還表明,在其它條件相同時,間歇式超聲波(脈沖超聲波)的效果優(yōu)于連續(xù)式超聲波。范興祥[7,8]等人研究超聲波強化草酸浸出氧化鋅精礦過程。在試驗條件下,用超聲波輻射浸出氧化鋅精礦同機械攪拌相比,浸出率有很大的提高。機械攪拌20min,氧化鋅精礦浸出率僅58.12%,超聲波輻射20min,浸出率則達90.24%,提高了32.12%;鋅浸出率隨輻射時間延長而提高;超聲波輻射強度提高,輻射時間一定時,浸出率提高,浸出率相同時,浸出時間縮短。劉彬等人[9]引入超聲處理技術(shù)強化鐵鹽浸出黃銅礦這一新穎研究方法。在相同浸出條件下,用超聲波處理后,銅的浸出率提高,平均提高幅度在5%～10%,不但有效地縮短浸出反應時間,而且顯著的提高銅的浸出率。趙文煥[10]等利用超聲波進行銀精礦中金銀的氰化浸出小型試驗和擴大試驗,結(jié)果表明超聲波浸出法具有金銀浸出率高、浸出時間短、單耗低等優(yōu)點,在佳試驗條件下,金銀浸出率分別為97%～99%和95%～96%,浸出時間只是常規(guī)氰化浸出時間的1/2,單耗降低10kg/t。王少芬[11]等人將超聲波在硫化礦發(fā)電浸出過程中的應用進行了一定程度的研究。為了強化發(fā)電浸出過程,有效地提高輸出電流、電壓及金屬離子的浸出率,將超聲波引入到硫化礦與二氧化錳的同時發(fā)電浸出過程。在實驗條件下,每次啟動超聲裝置20min,直浸出約10h。在超聲場作用下,輸出電流和電壓都有明顯上升,采用超聲強化比未強化處理的浸出液,由于硫化礦浸出電極在超聲條件下的極化程度減弱,獲得了更大的輸出電流和輸出電壓,從而獲得了更高的浸出率。K.M.Swamy等[12]研究了在有超聲和無超聲的情況下,用尼日爾黑曲酶屬菌種浸出印度奧里薩幫紅土礦。在佳工藝參數(shù),如孢子濃度,葡萄糖用量,礦漿濃度,超聲波降解時間條件下,無超聲波時,浸出20d,鎳的浸出率為92%;用43kHz,1.5W/cm2超聲處理30min后,在孢子濃度為106個/mL和葡萄糖濃度為2%條件下浸出14d,鎳的浸出率高達95%。并且在超聲波作用下,鎳的浸出效果比鐵的浸出效果好。

2.2提高單元操作速率

嚴偉[13]等人主要介紹了超聲波在協(xié)助萃取領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展和應用情況。在相同傳質(zhì)領(lǐng)域里,用超聲波強化多的是液固萃取。高頻和低頻都能強化萃取,但低頻時達到同樣的強化程度小于高頻。超聲波產(chǎn)生的脈動和控制的空化作用可以大大增加湍流強度及相接觸面積,從而強化傳質(zhì)。BatricPesic[14]等在用Kelex100溶劑萃取鎵并用超聲波處理人工合成溶液和工廠的實際溶液時發(fā)現(xiàn),超聲波的作用使鎵的萃取速率提高了15倍,所采用的超聲波頻率為20kHz,聲強為19W/cm2。試驗發(fā)現(xiàn),在超聲波作用下,溫度對鎵的萃取速率沒有影響,而通常的萃取過程中,溫度升高對提高萃取速率是有利的。趙洪力[15]采用自行設計的實驗裝置進行了用超聲波技術(shù)處理含“薄膜鐵”天然硅砂的試驗,結(jié)果證明,在處理10min時,除鐵率一般可達46%～70%,與同樣條件下機械擦洗相比高出15%～45%;處理時間只需1～5min即可達到機械擦洗10～15min所達到的效果,處理時間可縮短2/3以上。Romanteen[16]等研究了在600～800℃范圍內(nèi)CO還原PbO的動力學。當聲壓升15.8Pa,600℃時,PbO的還原速率增加了15%～25%,升800℃時還原速率增加了2倍;同時還發(fā)現(xiàn)聲波頻率<6.6kHz時對PbO的還原速率沒有影響。

2.3在復合材料制備中的應用

馮海闊[2]等人討論了超聲波在顆粒增強金屬基復合材料制備過程中的應用。超聲波在此過程中的主要作用,是改善顆粒與合金液潤濕性及顆粒分散的均勻性。通過總結(jié)超聲分離技術(shù)的機理及研究現(xiàn)狀,提出一種很有發(fā)展?jié)摿Φ牟捎贸暦蛛x技術(shù)制備顆粒增強金屬基表面復合材料的新方法。王俊等[17]采用高能超聲復合法制備了致密度高、增強顆粒均勻分散的SiC顆粒/ZA22復合材料,其內(nèi)部沒有氣孔或顆粒偏聚等缺陷。認為在試驗所用高能超聲處理條件下,熔液中產(chǎn)生的瞬時局部高溫、高壓的聲空化效應與具有高的速度和加速度的聲流效應的協(xié)同作用,是改善增強顆粒與基體合金潤濕性、并使顆粒在合金中均勻彌散分布的主要原因。潘進等[18]用功率超聲波施加于金屬熔體中,可以在極短時間內(nèi)實現(xiàn)纖維與金屬的復合,制備出了高性能復合材料。液態(tài)金屬在超聲作用下能滲入顆粒預制件中或與顆粒均勻混合。超聲浸鍍可以實現(xiàn)鋼絲鍍鋅、鍍鋁。方孝春[19]結(jié)合超聲波理論和作用及高速電鍍理論,對鐵基粉末冶金件鍍鎳的傳統(tǒng)工藝與新工藝進行了試驗對比。經(jīng)過超聲波清洗的鍍件基體與鎳層結(jié)合力明顯提高;封孔處理可降低鍍層孔隙,耐蝕性能提高;鍍層封閉劑R處理后可有效填充和封閉鍍層孔隙,阻擋腐蝕電池的產(chǎn)生,從而提高單層鍍鎳層的防護性能和品質(zhì)。

2.4細化晶粒

孟麗華[20]研究了超聲波處理時間對工業(yè)純鋁鑄錠結(jié)晶組織的影響,分析了超聲波對工業(yè)純鋁結(jié)晶組織影響的原因。研究結(jié)果表明,采用超聲波方法處理熔體后,鑄錠的細化率大幅度提高,可使整個鑄錠斷面均為微細化的等軸晶組織,過剩的超聲波振動將導致鑄錠細化率的下降。該實驗從某種意義上證明了超聲波振動的細化效果是來自于動態(tài)形核機制。胡松青[21]在熔融金屬的冷卻過程中導入超聲波獲得了較小的晶粒,并且在超聲波的作用下,形成的晶核進入振動狀態(tài),從而加速生長過程。對碳鋼的超聲處理表明,它可使晶粒尺度從200μm減少到25～30μm,碳鋼的延展性增加30%～40%,機械強度提高20%～30%。對金屬鋅冷卻結(jié)晶的研究表明,超聲處理可使其臨界切變應力強度提高80%,而且,在頻率為25kHz、強度為50W/cm2的超聲波作用下,金屬鋅的晶形由圓柱形改變成均勻的六角形。Gomes等[22]認為,在NaOH溶液中,用超聲波處理鋁土礦可以提高微擾作用和提高礦石顆粒的溶解速率,然后再用超聲波處理溶液,可使溶液中的固體顆粒沉降分離速度加快;用超聲波處理加晶種的鋁酸鈉溶液可以提高分解速率和使晶體生長更均勻。趙忠興[23]在鑄造合金中導入超聲波,并通過硬脂酸和丁二腈在凝固時施加超聲波。結(jié)果認為:其周期性的空化和攪拌作用,使合金液的溫度和成分均勻化,細化了鑄造組織,減輕了鑄造合金的宏觀偏析傾向,提高了鑄造組織的均勻性。他們還研究了超聲波對鋁合金結(jié)晶過程的影響[24],結(jié)果表明:對鋁合金液施加超聲波,以底部導入超聲波為好,可避免氧化夾雜的生成;超聲波施加于鋁合金液,可使其顯微組織明顯細化;超聲波在金屬液內(nèi)傳導過程中,其聲強度隨傳導距離的增加而衰減。

2.5超聲脫氣、去夾雜技術(shù)

用高聲強的超聲波處理液體可以明顯減少液體中溶解的氣體量[2]。該作用已經(jīng)被用于熔融金屬液的脫氣過程,成為超聲脫氣技術(shù)。魯曼里、艾斯瑪赫和玻依奇[25]用超聲波處理了含5%～7%鎂的鋁鎂合金,結(jié)果表明,超聲波對熔融金屬中排出氣體的作用很大。超聲彈性振動在幾分鐘內(nèi)可以使合金*去氣。白曉清[26]等研究了超聲波對流動液體中夾雜物去除效果的實驗,無超聲波作用下,夾雜物會自然上浮液體表面并且僅有少量的夾雜物粘附于容器的壁面和底部;在超聲波作用下,夾雜物因凝聚在短時間內(nèi)容易上浮液體表面或粘附于容器的壁面和底部。在1.5s和30s時,可以明顯觀察到有超聲波作用的液體更為清澈。SarukhanovR.G[27]等研究了在頻率44kHz、振幅1μm的超聲波作用下錫的結(jié)晶凈化過程,結(jié)果表明,超聲波改善了雜質(zhì)元素的分離效果,使Cu、Au、Cr、Ni在錫中的分配系數(shù)降低了25%～45%,從而達到使錫精煉的目的。

2.6超聲無損檢測(NDT)技術(shù)

陳革等[28]針對粉末冶金(PM)零件在制備過程中不可避免存在的缺陷(氣孔或裂紋),采用NDT技術(shù)對其進行了初步研究。結(jié)果表明,超聲無損檢測散射波的波形可在一定程度上反映粉末冶金制品中孔隙的數(shù)量和狀態(tài)。散射波不明顯時,說明材料的孔隙很小,可能小于超聲波的波長;散射信號雜亂且增強時,說明材料孔隙較多。但散射波與孔隙之間的量的對應關(guān)系,因所受影響因素眾多,只能大概反映孔隙的狀況。超聲無損檢測中聲速和材料中的孔隙率有一定的線性關(guān)系,聲速的減小代表了材料孔隙的增多,同時在一定程度上也反映了材料的性能。因此,可以用超聲無損檢測技術(shù)來評價PM材料的某些性能。從而達到對該類零件實現(xiàn)非破壞性的快速、全面檢測的目的。李軍[29]對不銹鋼復合鋼板超聲波檢測方法進行了闡述。在檢測不銹鋼復合鋼板時,通常選用單晶直探頭局部水浸法從復板一側(cè)按照掃查靈敏度進行檢測,一旦發(fā)現(xiàn)缺陷波的信號,先將其圈住,再用單晶直探頭的直接接觸法準確劃出缺陷的邊界(確定邊界用缺陷波全波消失法),并按照生產(chǎn)合同技術(shù)要求的相關(guān)標準,對缺陷是否可以修復做出準確評判。

3結(jié)論

(1)超聲波對許多冶金過程確實能起到有效的強化作用。從實際應用的角度來看,現(xiàn)在的超聲波設備普遍存在功率小的問題,不能*工業(yè)化生產(chǎn)的要求,盡快研究出大功率超聲波設備是解決應用問題的當務之急。隨著科技的進步,可以相信在不久的將來,功率超聲在強化冶金過程、復合材料的制備、細化晶粒,脫氣去雜質(zhì),檢測等方面的應用將越來越廣闊,發(fā)揮越來越重要的作用。

(2)超聲波會導致固體和液體出現(xiàn)“空化現(xiàn)象”。雖然對生物體來說,產(chǎn)生瞬態(tài)空化作用時,靠近爆炸氣泡附近的細胞會受到損傷,但一般說來,在人體內(nèi)大多數(shù)器官和生物流體中,損傷少量細胞不會對人體產(chǎn)生危害。

(3)超聲波在我國冶金工業(yè)中的應用發(fā)展迅速,一方面得益于技術(shù)本身的不斷完善,另一方面有超聲波設備生產(chǎn)廠家的支撐,比如深圳市科工達超聲設備有限公司、深圳市時代超聲設備有限公司、寧波海曙金達超聲設備有限公司、北京超聲波明和公司等大型制造廠商,都以生產(chǎn)冶金行業(yè)超聲波設備為主。

對于大型冶金工業(yè)廠房,鋼結(jié)構(gòu)近期興建的項目較多,規(guī)模越來越大.由于大型鋼結(jié)構(gòu)廠房歷史不長,鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工技術(shù)并非十分成熟,在大規(guī)模工程實踐過程中,廣大工程技術(shù)人員遇到諸多技術(shù)問題,急待鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)研究人員去解決;可見結(jié)合大型的工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝進行施工技術(shù)的研究是十分必要的,同時對今后的工程實踐也是極有意義的.本文將以廣東省韶關(guān)鋼鐵集團有限公司(以下簡稱“韶鋼”)大轉(zhuǎn)爐主廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝施工為例進行研究.

2工程概況

大轉(zhuǎn)爐工程位于韶鋼三軋廠和煉軋廠以北、熱電廠第三熱電站以東,占地面積約22萬m2,建筑面積約11萬m2;建筑工程主要包括新建的煉鋼和連鑄車間主廠房、生產(chǎn)輔助建筑.其中主廠房共九跨,由水渣跨、干渣跨、脫硫跨、加料跨、鋼水接收跨、連鑄澆鑄跨、切割跨、出坯跨組成,建筑面積70000多m2.上部采用全鋼結(jié)構(gòu),總重約1?9萬.t其中,柱子為二階或三階格構(gòu)式鋼柱,上段為工字形截面,柱腳形式均為杯口插入式柱腳.上柱為單根焊接H型鋼,截面尺寸A列1500×700,重14?5t/根,長25?895m;B列截面尺寸2750×800,重22?05t/根,長27?850m.對于E、F列非塔樓立柱和C、D、G列各柱,重量基本在36~55t之間,基本上分二段制作,分段位置設置在一階牛腿面上,分段制作的柱子均在吊裝前進行預拼,滿足相應質(zhì)量要求.

3吊裝方案的選定

根據(jù)實際情況,如何經(jīng)濟、高效地完成主廠房結(jié)構(gòu)的安裝是主要的問題.而這一主要問題的關(guān)鍵是吊裝機械的選用及布置.根據(jù)工程特征,主吊機械選用2臺150t履帶吊和1臺120t汽車吊,其中150t履帶吊負責加料跨、爐子跨、鋼水接收跨、連鑄跨的吊裝,120t汽車吊負責出坯跨,切割跨、脫硫跨、干渣跨、水渣跨的安裝和附屬鋼結(jié)構(gòu)的安裝,輔助機械選用2臺50吊機和1臺45t吊負責構(gòu)件倒運、拼裝.施工準備涵蓋的內(nèi)容較多,基礎的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.另外要考慮結(jié)構(gòu)制作與基礎施工的偏差,并考慮結(jié)構(gòu)制作的溫度影響,在基交安時一同消除.結(jié)構(gòu)安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等.只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進行.大轉(zhuǎn)爐工程由于施工場地較寬闊,設備單獨儲存在設備堆放場,采用二次倒運進行安裝,保證了施工現(xiàn)場的整潔.高強螺栓的管理應重點對待,應有計劃有制度的進行管理.現(xiàn)場儲存場地應重點考慮,特別是在多雨潮濕的韶關(guān)地區(qū),應特別重視.施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證,在充分了解圖紙的前提下經(jīng)濟合理地準備好如下工作.

4鋼結(jié)構(gòu)安裝施工

4.1安裝程序

4.2編制構(gòu)件吊裝順序表

按照結(jié)構(gòu)制造的安裝圖的構(gòu)件編號及結(jié)構(gòu)的安裝順序編制吊裝順序表.

4.3構(gòu)件的合理碼放管理

為便于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝,構(gòu)件進廠后應進行合理的堆放.原則為:現(xiàn)場急需安裝的應直接堆放到現(xiàn)場,按照吊裝順序先吊裝的碼放在上頭,后吊裝的碼放在下頭.不急于吊裝的構(gòu)件暫時存放在現(xiàn)場外.堆放時應注意柱梁分開并按照軸線分類碼放.存放場地應設專人進行管理,并按供貨要求和供貨清單進行清點,資料存檔.構(gòu)件堆放時H型構(gòu)件應立放,不得平放.每個構(gòu)件的支點不得少于兩個,支點的位置宜在構(gòu)件端部1/7跨處,疊放時不得超過3層并用木方正確的分層墊好墊平,支點應上下對齊.

4.4安裝說明

4.4.1墊鐵加工

墊鐵采用不同厚度的鋼板加工,12mm及以下鋼板采用切板機下料,較厚的鋼板采用半自動切割機切割,切割后采用角磨砂輪將毛邊磨平.

4.4.2劃線校驗

按圖對柱子進行編號,并標明標高及前后方向.將柱子平放在組合平臺上,根據(jù)圖紙尺寸校驗柱子外形尺寸;檢驗柱面與斷面的垂直度.對柱子進行外觀檢查,應無裂紋、分層、撞傷等缺陷;節(jié)點接合面無嚴重銹蝕、油漆、油污等雜物;焊縫外觀檢查無裂紋和咬邊情況等.

4.5主要安裝方案

4.5.1鋼柱安裝

采用鋼板凳定位方法:杯口基礎清理后,采取水準儀、經(jīng)緯儀對基礎進行標高測量、軸線測量.用鋼卷尺對鋼柱實物進行測量其長度(以牛腿處柱腳為準).以上基礎標高誤差+鋼柱實物長度誤差,得到鋼板凳的加工高度,以基礎的實際軸線位置作為定位銷子的位置.以上方法必須在杯口基礎澆灌前進行座漿墊板埋件的施工,即土建在杯口基礎裝模時,制作一個錐形模件安裝于基礎中心.在杯口基礎拆模后,通過二次座漿把埋件放于杯口基礎,通過座漿墊板調(diào)整高度與水平度及定位銷軸線位置.

4.5.2吊車梁安裝

依據(jù)吊裝柱子的中心線在每根柱子的牛腿面彈出吊車梁的中心線,在吊梁中心線上設置兩點,然后用鋼尺和彈簧稱校核并列兩根吊車梁的中心線間距(軌距).根據(jù)柱肩梁上的螺栓孔,測出兩根吊車梁對齊面的軸線,用鋼尺測出兩軸線間距是否與吊車梁的安裝長度相符.待柱子、柱間支撐安裝完畢,可將吊車梁吊裝到位,臨時固定,底部用螺栓與柱子連接,頂部用L100×8的角鋼與柱子臨時焊接,吊車梁安裝時,應根據(jù)柱肩梁上的行車梁中心線和軸線進行擺放.長度小于18m的吊車梁采用兩個吊點捆綁,大于18m吊車梁采用4個吊點綁扎,36m吊車梁利用150t或80t吊機吊裝就位.

4.5.3屋架安裝

1)屋架扶直與就位

屋架扶直時起重機的吊鉤應對準屋架中心,左右兩邊的纜風繩應對稱,吊索與水平的夾角要在45°.吊索應使其受力均勻,以避免屋架在扶直過程中產(chǎn)生扭曲應力.鋼屋架扶直后,應在兩側(cè)采用鋼管或毛竹對夾屋架腹桿進行臨時加固,以增強屋架縱向剛度,保證其吊裝過程不變形.緊接進行吊裝就位.在吊裝時考慮到屋架的安裝順序和兩端方向,用安裝螺栓與廠房柱連接,以保持屋架的穩(wěn)定.屋架的綁扎點選在上弦的節(jié)點處,且采用4個吊點左右對稱,高于屋架的重心,使屋架起吊后能基本保持水平,不搖晃不傾翻.在屋架的兩端拉設穩(wěn)繩,吊裝時由兩名工人拉緊熘繩,以便于控制屋架轉(zhuǎn)動.

2)屋架的吊裝就位和臨時固定

在屋架吊裝前使用經(jīng)緯儀和卡尺在柱頂測出定位軸線,檢查相應柱頭的間距和屋架的幾何尺寸.屋架吊起離地面300mm左右時,將屋架轉(zhuǎn)吊裝位置的下方,再將屋架提升到柱上方500mm左右,然后將屋架緩緩降安裝位置進行對位作業(yè).吊機選用150t或80t履帶吊.一榀屋架的臨時固定應準確可靠,采用每側(cè)兩根直徑11mm的鋼絲繩從兩邊拉牢的方法進行.第二榀屋架的臨時固定用工具式水平支撐與一榀屋架連接,以后各屋架與前一榀屋架采用相同方法連接.每榀屋架一邊少有兩個工具式水平支撐.后續(xù)各屋架的位置和垂直度通過這些工具式支撐進行調(diào)整.每相鄰兩榀屋架吊裝就位,經(jīng)校正滿足設計和規(guī)范要求并與柱頂按設計要求固定后,及時將屋架支撐系統(tǒng)桿件安裝到位,使之成為一個相對獨立的單元,取下工具式支撐,安裝屋面檀條.

3)屋架固定

屋架兩端與廠房柱的固定,上弦采用支托板焊接加久螺栓的連接方法,下弦采用焊接的方法.支托板與屋架上弦端板的頂緊面必須保證有2/3以上接觸面.安裝螺栓孔不能任意用氣割擴孔,久性螺栓不得墊2個以上的墊圈,螺栓外露絲扣長度不少于2~3扣.[1]

4.5.4高強螺栓的保管與緊固

1)高強螺栓的保管:高強螺栓在使用時應輕裝、輕卸,防止損壞螺紋.高強螺栓應按包裝箱上注明的批號、規(guī)格分類保管,室內(nèi)存放.堆放不宜過高.使用時應防止生銹和污染臟物.高強螺栓在安裝使用前嚴禁任意開箱.當天剩余的螺栓必須妥善保管,不得亂扔、亂放.安裝時不得將螺栓強行打入,防止損壞螺紋,扭矩系數(shù)發(fā)生變化.

2)高強螺栓的緊固:本工程所有柱、梁及支撐連接采用中國標準的鋼結(jié)構(gòu)用10.9級扭剪型高強螺栓,單軌吊車梁的連接采用普通螺栓.扭剪型高強螺栓的擰緊一般節(jié)點分為初擰、終擰.對于大型節(jié)點應分為初擰、復擰、終擰.初擰及復擰后的高強螺栓在螺母上涂黃色油漆然后用扳手進行終擰打掉梅花頭.要求外露一個絲牙.高強螺栓在初擰、復擰和終擰時,應按照由中央順序向兩側(cè)對稱施擰.初擰、復擰及終擰應在同內(nèi)完成.[2]

5施工設施

5.1結(jié)構(gòu)安裝設施

結(jié)構(gòu)安裝時人員上下采用鋼爬梯,鋼柱安裝前在地面提前安裝臨時爬梯.直爬梯制作考慮標準化,每節(jié)爬梯長度5m,寬度400mm,用-40×4扁鋼和Φ12圓鋼制作,圓鋼和扁鋼打孔塞焊,踏步高度300mm,爬梯之間連接可使用螺栓連接,即在爬梯兩端的扁鋼上分別打兩個Φ18mm的孔,用M16螺栓把兩節(jié)爬梯連接起來.爬梯安裝在柱子的小面上,以免影響鋼梁的安裝.爬梯與鋼柱固定方法:爬梯上端以柱箍形式與鋼柱固定,柱箍用∠63×6角鋼和Φ16對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,爬梯與柱箍用螺栓連接,爬梯與鋼柱間留出100mm距離爬梯詳圖及安裝方法附圖.為了方便人員的上下,廠房的正式樓梯應及時進行安裝.

5.2構(gòu)件安裝平臺

鋼梁及支撐安裝時,在節(jié)點位置應搭設操作平臺,在每個梁柱結(jié)點處和兩柱相接處均需安裝操作平臺,操作平臺由柱箍、腳手板和防護欄桿組成,柱箍用∠63×6角鋼和Φ20對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,角鋼及螺栓的長度應根據(jù)鋼柱截面尺寸加工,角鋼應從柱邊伸出800mm,以便于鋪設腳手板和留出人員上下空隙.每個操作平臺設兩組柱箍、4塊腳手板,四面安裝圍護欄桿,腳手板與柱箍的角鋼綁扎牢固,與鋼柱留出500mm空隙,便于施工人員上下并按規(guī)程搭設安全防護圍欄,操作平臺應在鋼柱安裝前進行安裝.

5.3人員水平行走

安裝人員在各層水平行走時,應在通道中通行.通道采用腳手板鋪設,利用腳手管搭設水平防護欄桿.

6安全設施

6.1防人員墜落設施

防人員墜落主要從以下幾個方面考慮:1)人員爬鋼梯時,采用墜落自鎖裝置,解決鋼爬梯無保護的問題.自鎖裝置使用時應注意不能裝反.人員爬行時,自鎖裝置應始終在人員的上方.2)安裝鋼梁及支撐時,由于通道暫不能搭設,因此安裝同鋼柱連接的鋼梁時,人員站在操作平臺上,安全帶掛在防護欄桿上.安裝同主梁連接的鋼梁及支撐時,主鋼梁部位掛安全防護繩,人員將安全帶掛在防護繩上行走.當主梁安裝完成后應及時掛設安全網(wǎng),并在結(jié)構(gòu)外側(cè)搭設挑網(wǎng).

6.2防物體墜落設施

安裝使用的工具,如扭矩扳手、過沖、扳手、撬棍、角磨機等應采用安全保護繩,防止墜落.使用的螺栓墊片等應放入工具袋.

7施工體會

1)基礎的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.

2)安裝鋼柱時采用鋼板凳定位銷法與常規(guī)的預埋件、墊板安裝法對比,具有簡便易行、降低人工、機械成本以及工人的勞動強度、提高安全系數(shù)和工作效率等優(yōu)點.

3)結(jié)構(gòu)安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等,只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進行.

4)對于高強螺栓施工,初擰順序及緊固力大小對螺栓緊固的均勻性有很大影響.通過對稱初擰使構(gòu)件連接板層密貼程度提高,保證各螺栓均勻受力,摩擦面性能得到充分利用,節(jié)點承載力提高.

5)施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證.

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超聲波具有以下四個基本特性[1]:一,束射特性。超聲波波長短,可以集中成一束射線;第二,吸收特性。超聲波在空氣、液體和固體中均會被吸收。空氣中的吸收烈,固體中的吸收微弱;第三,高功率。由于頻率高,超聲波的功率比聲波大得多,它不僅能使所作用的介質(zhì)產(chǎn)生急速運動,甚會破壞其分子結(jié)構(gòu);第四,聲壓作用。聲波振動使物質(zhì)分子產(chǎn)生壓縮和稀疏作用,這種由于聲波振動引起的附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。超聲波在提取冶金過程中應用的主要是功率超聲。功率超聲可以強化冶金過程的原因是:溶液中存在有溶解的一些氣體,在超聲波的作用下形成所謂的空化現(xiàn)象,當這些微小的氣泡破裂時,產(chǎn)生瞬間的高溫(>5000K)高壓(>5×107Pa),形成所謂的“熱點”,對化學反應起到非常明顯的加速作用,同時高能超聲形成的大量空化氣泡在超過一定值的聲壓下發(fā)生崩潰并產(chǎn)生激波,將已結(jié)晶長大的晶粒打碎,使晶粒得到細化。另一方面超聲波使液體出現(xiàn)湍流的力學特性,降低擴散阻力,同時對破壞邊界層,加速傳質(zhì)、傳熱,促進微細顆粒的彌散起到了關(guān)鍵作用[2]。超聲振動的高能量及其它的特殊效應,還可大地提高振動對凝固的作用效果[3]。超聲波在液體中傳播時,液體分子受到周期性交變聲場的作用,產(chǎn)生聲空化、聲流效應及力學機制,引起熔體中流動場、壓力場和溫度場的變化,從而產(chǎn)生一些特殊的效果。在高溫操作中,高功率超聲波可用于熔體金屬的迅速脫氣[4]。實際上超聲波對于任何中等粘度的液體的脫氣幾乎都適用[3]。在含水系統(tǒng)中脫氣效果特別迅速,它能除去溶解的任何氣體,使水溶液中的氣體降到很低的水平。超聲波脫氣對于要求迅速和受控制的除去系統(tǒng)中氣體的場合,會得到很好的效果。根據(jù)上述機理,超聲波可改善熔融液在冷卻凝固時的流動性,能夠提供有效的結(jié)晶體,從而也可改善金屬熔體的質(zhì)量。

2超聲波在冶金中的主要應用

2.1強化浸出過程

李俊[5]論述了濕法冶金過程中常見的三種浸出情況,并對超聲波用于硫酸浸出氧化銅的過程進行了探討。在浸出過程中施加超聲影響的實踐中,引用奧羅夫(Orlov)做了帶超聲波和不帶超聲波機械攪拌硫酸浸出氧化銅的對比研究,結(jié)果表明,達到相同的浸出率時,不用超聲的浸出時間約為用超聲的浸出時間的12倍。K.SarveswaraRao等[6]作了相關(guān)的試驗研究,結(jié)果表明,超聲波對從氧化銅礦石中的氨浸有著正的效應。在溫度298K、粒度-300～+150μm,氨濃度2.0mol/L,含固量10g/L的條件下,超聲波可使銅浸出率從70%提高到90%。與機械攪拌浸出相比,使用超聲波可使浸出時間縮短近5/6,同時也使試劑消耗減少。對于相同的顆粒礦石,超聲波不僅強化了浸出速率,也提高了銅的浸出率。結(jié)果還表明,在其它條件相同時,間歇式超聲波(脈沖超聲波)的效果優(yōu)于連續(xù)式超聲波。范興祥[7,8]等人研究超聲波強化草酸浸出氧化鋅精礦過程。在試驗條件下,用超聲波輻射浸出氧化鋅精礦同機械攪拌相比,浸出率有很大的提高。機械攪拌20min,氧化鋅精礦浸出率僅58.12%,超聲波輻射20min,浸出率則達90.24%,提高了32.12%;鋅浸出率隨輻射時間延長而提高;超聲波輻射強度提高,輻射時間一定時,浸出率提高,浸出率相同時,浸出時間縮短。劉彬等人[9]引入超聲處理技術(shù)強化鐵鹽浸出黃銅礦這一新穎研究方法。在相同浸出條件下,用超聲波處理后,銅的浸出率提高,平均提高幅度在5%～10%,不但有效地縮短浸出反應時間,而且顯著的提高銅的浸出率。趙文煥[10]等利用超聲波進行銀精礦中金銀的氰化浸出小型試驗和擴大試驗,結(jié)果表明超聲波浸出法具有金銀浸出率高、浸出時間短、單耗低等優(yōu)點,在佳試驗條件下,金銀浸出率分別為97%～99%和95%～96%,浸出時間只是常規(guī)氰化浸出時間的1/2,單耗降低10kg/t。王少芬[11]等人將超聲波在硫化礦發(fā)電浸出過程中的應用進行了一定程度的研究。為了強化發(fā)電浸出過程,有效地提高輸出電流、電壓及金屬離子的浸出率,將超聲波引入到硫化礦與二氧化錳的同時發(fā)電浸出過程。在實驗條件下,每次啟動超聲裝置20min,直浸出約10h。在超聲場作用下,輸出電流和電壓都有明顯上升,采用超聲強化比未強化處理的浸出液,由于硫化礦浸出電極在超聲條件下的極化程度減弱,獲得了更大的輸出電流和輸出電壓,從而獲得了更高的浸出率。K.M.Swamy等[12]研究了在有超聲和無超聲的情況下,用尼日爾黑曲酶屬菌種浸出印度奧里薩幫紅土礦。在佳工藝參數(shù),如孢子濃度,葡萄糖用量,礦漿濃度,超聲波降解時間條件下,無超聲波時,浸出20d,鎳的浸出率為92%;用43kHz,1.5W/cm2超聲處理30min后,在孢子濃度為106個/mL和葡萄糖濃度為2%條件下浸出14d,鎳的浸出率高達95%。并且在超聲波作用下,鎳的浸出效果比鐵的浸出效果好。

2.2提高單元操作速率

嚴偉[13]等人主要介紹了超聲波在協(xié)助萃取領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展和應用情況。在相同傳質(zhì)領(lǐng)域里,用超聲波強化多的是液固萃取。高頻和低頻都能強化萃取,但低頻時達到同樣的強化程度小于高頻。超聲波產(chǎn)生的脈動和控制的空化作用可以大大增加湍流強度及相接觸面積,從而強化傳質(zhì)。BatricPesic[14]等在用Kelex100溶劑萃取鎵并用超聲波處理人工合成溶液和工廠的實際溶液時發(fā)現(xiàn),超聲波的作用使鎵的萃取速率提高了15倍,所采用的超聲波頻率為20kHz,聲強為19W/cm2。試驗發(fā)現(xiàn),在超聲波作用下,溫度對鎵的萃取速率沒有影響,而通常的萃取過程中,溫度升高對提高萃取速率是有利的。趙洪力[15]采用自行設計的實驗裝置進行了用超聲波技術(shù)處理含“薄膜鐵”天然硅砂的試驗,結(jié)果證明,在處理10min時,除鐵率一般可達46%～70%,與同樣條件下機械擦洗相比高出15%～45%;處理時間只需1～5min即可達到機械擦洗10～15min所達到的效果,處理時間可縮短2/3以上。Romanteen[16]等研究了在600～800℃范圍內(nèi)CO還原PbO的動力學。當聲壓升15.8Pa,600℃時,PbO的還原速率增加了15%～25%,升800℃時還原速率增加了2倍;同時還發(fā)現(xiàn)聲波頻率<6.6kHz時對PbO的還原速率沒有影響。

2.3在復合材料制備中的應用

馮海闊[2]等人討論了超聲波在顆粒增強金屬基復合材料制備過程中的應用。超聲波在此過程中的主要作用,是改善顆粒與合金液潤濕性及顆粒分散的均勻性。通過總結(jié)超聲分離技術(shù)的機理及研究現(xiàn)狀,提出一種很有發(fā)展?jié)摿Φ牟捎贸暦蛛x技術(shù)制備顆粒增強金屬基表面復合材料的新方法。王俊等[17]采用高能超聲復合法制備了致密度高、增強顆粒均勻分散的SiC顆粒/ZA22復合材料,其內(nèi)部沒有氣孔或顆粒偏聚等缺陷。認為在試驗所用高能超聲處理條件下,熔液中產(chǎn)生的瞬時局部高溫、高壓的聲空化效應與具有高的速度和加速度的聲流效應的協(xié)同作用,是改善增強顆粒與基體合金潤濕性、并使顆粒在合金中均勻彌散分布的主要原因。潘進等[18]用功率超聲波施加于金屬熔體中,可以在極短時間內(nèi)實現(xiàn)纖維與金屬的復合,制備出了高性能復合材料。液態(tài)金屬在超聲作用下能滲入顆粒預制件中或與顆粒均勻混合。超聲浸鍍可以實現(xiàn)鋼絲鍍鋅、鍍鋁。方孝春[19]結(jié)合超聲波理論和作用及高速電鍍理論,對鐵基粉末冶金件鍍鎳的傳統(tǒng)工藝與新工藝進行了試驗對比。經(jīng)過超聲波清洗的鍍件基體與鎳層結(jié)合力明顯提高;封孔處理可降低鍍層孔隙,耐蝕性能提高;鍍層封閉劑R處理后可有效填充和封閉鍍層孔隙,阻擋腐蝕電池的產(chǎn)生,從而提高單層鍍鎳層的防護性能和品質(zhì)。

2.4細化晶粒

孟麗華[20]研究了超聲波處理時間對工業(yè)純鋁鑄錠結(jié)晶組織的影響,分析了超聲波對工業(yè)純鋁結(jié)晶組織影響的原因。研究結(jié)果表明,采用超聲波方法處理熔體后,鑄錠的細化率大幅度提高,可使整個鑄錠斷面均為微細化的等軸晶組織,過剩的超聲波振動將導致鑄錠細化率的下降。該實驗從某種意義上證明了超聲波振動的細化效果是來自于動態(tài)形核機制。胡松青[21]在熔融金屬的冷卻過程中導入超聲波獲得了較小的晶粒,并且在超聲波的作用下,形成的晶核進入振動狀態(tài),從而加速生長過程。對碳鋼的超聲處理表明,它可使晶粒尺度從200μm減少到25～30μm,碳鋼的延展性增加30%～40%,機械強度提高20%～30%。對金屬鋅冷卻結(jié)晶的研究表明,超聲處理可使其臨界切變應力強度提高80%,而且,在頻率為25kHz、強度為50W/cm2的超聲波作用下,金屬鋅的晶形由圓柱形改變成均勻的六角形。Gomes等[22]認為,在NaOH溶液中,用超聲波處理鋁土礦可以提高微擾作用和提高礦石顆粒的溶解速率,然后再用超聲波處理溶液,可使溶液中的固體顆粒沉降分離速度加快;用超聲波處理加晶種的鋁酸鈉溶液可以提高分解速率和使晶體生長更均勻。趙忠興[23]在鑄造合金中導入超聲波,并通過硬脂酸和丁二腈在凝固時施加超聲波。結(jié)果認為:其周期性的空化和攪拌作用,使合金液的溫度和成分均勻化,細化了鑄造組織,減輕了鑄造合金的宏觀偏析傾向,提高了鑄造組織的均勻性。他們還研究了超聲波對鋁合金結(jié)晶過程的影響[24],結(jié)果表明:對鋁合金液施加超聲波,以底部導入超聲波為好,可避免氧化夾雜的生成;超聲波施加于鋁合金液,可使其顯微組織明顯細化;超聲波在金屬液內(nèi)傳導過程中,其聲強度隨傳導距離的增加而衰減。

2.5超聲脫氣、去夾雜技術(shù)

用高聲強的超聲波處理液體可以明顯減少液體中溶解的氣體量[2]。該作用已經(jīng)被用于熔融金屬液的脫氣過程,成為超聲脫氣技術(shù)。魯曼里、艾斯瑪赫和玻依奇[25]用超聲波處理了含5%～7%鎂的鋁鎂合金,結(jié)果表明,超聲波對熔融金屬中排出氣體的作用很大。超聲彈性振動在幾分鐘內(nèi)可以使合金*去氣。白曉清[26]等研究了超聲波對流動液體中夾雜物去除效果的實驗,無超聲波作用下,夾雜物會自然上浮液體表面并且僅有少量的夾雜物粘附于容器的壁面和底部;在超聲波作用下,夾雜物因凝聚在短時間內(nèi)容易上浮液體表面或粘附于容器的壁面和底部。在1.5s和30s時,可以明顯觀察到有超聲波作用的液體更為清澈。SarukhanovR.G[27]等研究了在頻率44kHz、振幅1μm的超聲波作用下錫的結(jié)晶凈化過程,結(jié)果表明,超聲波改善了雜質(zhì)元素的分離效果,使Cu、Au、Cr、Ni在錫中的分配系數(shù)降低了25%～45%,從而達到使錫精煉的目的。

2.6超聲無損檢測(NDT)技術(shù)

陳革等[28]針對粉末冶金(PM)零件在制備過程中不可避免存在的缺陷(氣孔或裂紋),采用NDT技術(shù)對其進行了初步研究。結(jié)果表明,超聲無損檢測散射波的波形可在一定程度上反映粉末冶金制品中孔隙的數(shù)量和狀態(tài)。散射波不明顯時,說明材料的孔隙很小,可能小于超聲波的波長;散射信號雜亂且增強時,說明材料孔隙較多。但散射波與孔隙之間的量的對應關(guān)系,因所受影響因素眾多,只能大概反映孔隙的狀況。超聲無損檢測中聲速和材料中的孔隙率有一定的線性關(guān)系,聲速的減小代表了材料孔隙的增多,同時在一定程度上也反映了材料的性能。因此,可以用超聲無損檢測技術(shù)來評價PM材料的某些性能。從而達到對該類零件實現(xiàn)非破壞性的快速、全面檢測的目的。李軍[29]對不銹鋼復合鋼板超聲波檢測方法進行了闡述。在檢測不銹鋼復合鋼板時,通常選用單晶直探頭局部水浸法從復板一側(cè)按照掃查靈敏度進行檢測,一旦發(fā)現(xiàn)缺陷波的信號,先將其圈住,再用單晶直探頭的直接接觸法準確劃出缺陷的邊界(確定邊界用缺陷波全波消失法),并按照生產(chǎn)合同技術(shù)要求的相關(guān)標準,對缺陷是否可以修復做出準確評判。

3結(jié)論

(1)超聲波對許多冶金過程確實能起到有效的強化作用。從實際應用的角度來看,現(xiàn)在的超聲波設備普遍存在功率小的問題,不能*工業(yè)化生產(chǎn)的要求,盡快研究出大功率超聲波設備是解決應用問題的當務之急。隨著科技的進步,可以相信在不久的將來,功率超聲在強化冶金過程、復合材料的制備、細化晶粒,脫氣去雜質(zhì),檢測等方面的應用將越來越廣闊,發(fā)揮越來越重要的作用。

(2)超聲波會導致固體和液體出現(xiàn)“空化現(xiàn)象”。雖然對生物體來說,產(chǎn)生瞬態(tài)空化作用時,靠近爆炸氣泡附近的細胞會受到損傷,但一般說來,在人體內(nèi)大多數(shù)器官和生物流體中,損傷少量細胞不會對人體產(chǎn)生危害。

(3)超聲波在我國冶金工業(yè)中的應用發(fā)展迅速,一方面得益于技術(shù)本身的不斷完善,另一方面有超聲波設備生產(chǎn)廠家的支撐,比如深圳市科工達超聲設備有限公司、深圳市時代超聲設備有限公司、寧波海曙金達超聲設備有限公司、北京超聲波明和公司等大型制造廠商,都以生產(chǎn)冶金行業(yè)超聲波設備為主。

對于大型冶金工業(yè)廠房,鋼結(jié)構(gòu)近期興建的項目較多,規(guī)模越來越大.由于大型鋼結(jié)構(gòu)廠房歷史不長,鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工技術(shù)并非十分成熟,在大規(guī)模工程實踐過程中,廣大工程技術(shù)人員遇到諸多技術(shù)問題,急待鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)研究人員去解決;可見結(jié)合大型的工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝進行施工技術(shù)的研究是十分必要的,同時對今后的工程實踐也是極有意義的.本文將以廣東省韶關(guān)鋼鐵集團有限公司(以下簡稱“韶鋼”)大轉(zhuǎn)爐主廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝施工為例進行研究.

2工程概況

大轉(zhuǎn)爐工程位于韶鋼三軋廠和煉軋廠以北、熱電廠第三熱電站以東,占地面積約22萬m2,建筑面積約11萬m2;建筑工程主要包括新建的煉鋼和連鑄車間主廠房、生產(chǎn)輔助建筑.其中主廠房共九跨,由水渣跨、干渣跨、脫硫跨、加料跨、鋼水接收跨、連鑄澆鑄跨、切割跨、出坯跨組成,建筑面積70000多m2.上部采用全鋼結(jié)構(gòu),總重約1?9萬.t其中,柱子為二階或三階格構(gòu)式鋼柱,上段為工字形截面,柱腳形式均為杯口插入式柱腳.上柱為單根焊接H型鋼,截面尺寸A列1500×700,重14?5t/根,長25?895m;B列截面尺寸2750×800,重22?05t/根,長27?850m.對于E、F列非塔樓立柱和C、D、G列各柱,重量基本在36~55t之間,基本上分二段制作,分段位置設置在一階牛腿面上,分段制作的柱子均在吊裝前進行預拼,滿足相應質(zhì)量要求.

3吊裝方案的選定

根據(jù)實際情況,如何經(jīng)濟、高效地完成主廠房結(jié)構(gòu)的安裝是主要的問題.而這一主要問題的關(guān)鍵是吊裝機械的選用及布置.根據(jù)工程特征,主吊機械選用2臺150t履帶吊和1臺120t汽車吊,其中150t履帶吊負責加料跨、爐子跨、鋼水接收跨、連鑄跨的吊裝,120t汽車吊負責出坯跨,切割跨、脫硫跨、干渣跨、水渣跨的安裝和附屬鋼結(jié)構(gòu)的安裝,輔助機械選用2臺50吊機和1臺45t吊負責構(gòu)件倒運、拼裝.施工準備涵蓋的內(nèi)容較多,基礎的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.另外要考慮結(jié)構(gòu)制作與基礎施工的偏差,并考慮結(jié)構(gòu)制作的溫度影響,在基交安時一同消除.結(jié)構(gòu)安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等.只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進行.大轉(zhuǎn)爐工程由于施工場地較寬闊,設備單獨儲存在設備堆放場,采用二次倒運進行安裝,保證了施工現(xiàn)場的整潔.高強螺栓的管理應重點對待,應有計劃有制度的進行管理.現(xiàn)場儲存場地應重點考慮,特別是在多雨潮濕的韶關(guān)地區(qū),應特別重視.施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證,在充分了解圖紙的前提下經(jīng)濟合理地準備好如下工作.

4鋼結(jié)構(gòu)安裝施工

4.1安裝程序

4.2編制構(gòu)件吊裝順序表

按照結(jié)構(gòu)制造的安裝圖的構(gòu)件編號及結(jié)構(gòu)的安裝順序編制吊裝順序表.

4.3構(gòu)件的合理碼放管理

為便于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝,構(gòu)件進廠后應進行合理的堆放.原則為:現(xiàn)場急需安裝的應直接堆放到現(xiàn)場,按照吊裝順序先吊裝的碼放在上頭,后吊裝的碼放在下頭.不急于吊裝的構(gòu)件暫時存放在現(xiàn)場外.堆放時應注意柱梁分開并按照軸線分類碼放.存放場地應設專人進行管理,并按供貨要求和供貨清單進行清點,資料存檔.構(gòu)件堆放時H型構(gòu)件應立放,不得平放.每個構(gòu)件的支點不得少于兩個,支點的位置宜在構(gòu)件端部1/7跨處,疊放時不得超過3層并用木方正確的分層墊好墊平,支點應上下對齊.

4.4安裝說明

4.4.1墊鐵加工

墊鐵采用不同厚度的鋼板加工,12mm及以下鋼板采用切板機下料,較厚的鋼板采用半自動切割機切割,切割后采用角磨砂輪將毛邊磨平.

4.4.2劃線校驗

按圖對柱子進行編號,并標明標高及前后方向.將柱子平放在組合平臺上,根據(jù)圖紙尺寸校驗柱子外形尺寸;檢驗柱面與斷面的垂直度.對柱子進行外觀檢查,應無裂紋、分層、撞傷等缺陷;節(jié)點接合面無嚴重銹蝕、油漆、油污等雜物;焊縫外觀檢查無裂紋和咬邊情況等.

4.5主要安裝方案

4.5.1鋼柱安裝

采用鋼板凳定位方法:杯口基礎清理后,采取水準儀、經(jīng)緯儀對基礎進行標高測量、軸線測量.用鋼卷尺對鋼柱實物進行測量其長度(以牛腿處柱腳為準).以上基礎標高誤差+鋼柱實物長度誤差,得到鋼板凳的加工高度,以基礎的實際軸線位置作為定位銷子的位置.以上方法必須在杯口基礎澆灌前進行座漿墊板埋件的施工,即土建在杯口基礎裝模時,制作一個錐形模件安裝于基礎中心.在杯口基礎拆模后,通過二次座漿把埋件放于杯口基礎,通過座漿墊板調(diào)整高度與水平度及定位銷軸線位置.

4.5.2吊車梁安裝

依據(jù)吊裝柱子的中心線在每根柱子的牛腿面彈出吊車梁的中心線,在吊梁中心線上設置兩點,然后用鋼尺和彈簧稱校核并列兩根吊車梁的中心線間距(軌距).根據(jù)柱肩梁上的螺栓孔,測出兩根吊車梁對齊面的軸線,用鋼尺測出兩軸線間距是否與吊車梁的安裝長度相符.待柱子、柱間支撐安裝完畢,可將吊車梁吊裝到位,臨時固定,底部用螺栓與柱子連接,頂部用L100×8的角鋼與柱子臨時焊接,吊車梁安裝時,應根據(jù)柱肩梁上的行車梁中心線和軸線進行擺放.長度小于18m的吊車梁采用兩個吊點捆綁,大于18m吊車梁采用4個吊點綁扎,36m吊車梁利用150t或80t吊機吊裝就位.

4.5.3屋架安裝

1)屋架扶直與就位

屋架扶直時起重機的吊鉤應對準屋架中心,左右兩邊的纜風繩應對稱,吊索與水平的夾角要在45°.吊索應使其受力均勻,以避免屋架在扶直過程中產(chǎn)生扭曲應力.鋼屋架扶直后,應在兩側(cè)采用鋼管或毛竹對夾屋架腹桿進行臨時加固,以增強屋架縱向剛度,保證其吊裝過程不變形.緊接進行吊裝就位.在吊裝時考慮到屋架的安裝順序和兩端方向,用安裝螺栓與廠房柱連接,以保持屋架的穩(wěn)定.屋架的綁扎點選在上弦的節(jié)點處,且采用4個吊點左右對稱,高于屋架的重心,使屋架起吊后能基本保持水平,不搖晃不傾翻.在屋架的兩端拉設穩(wěn)繩,吊裝時由兩名工人拉緊熘繩,以便于控制屋架轉(zhuǎn)動.

2)屋架的吊裝就位和臨時固定

在屋架吊裝前使用經(jīng)緯儀和卡尺在柱頂測出定位軸線,檢查相應柱頭的間距和屋架的幾何尺寸.屋架吊起離地面300mm左右時,將屋架轉(zhuǎn)吊裝位置的下方,再將屋架提升到柱上方500mm左右,然后將屋架緩緩降安裝位置進行對位作業(yè).吊機選用150t或80t履帶吊.一榀屋架的臨時固定應準確可靠,采用每側(cè)兩根直徑11mm的鋼絲繩從兩邊拉牢的方法進行.第二榀屋架的臨時固定用工具式水平支撐與一榀屋架連接,以后各屋架與前一榀屋架采用相同方法連接.每榀屋架一邊少有兩個工具式水平支撐.后續(xù)各屋架的位置和垂直度通過這些工具式支撐進行調(diào)整.每相鄰兩榀屋架吊裝就位,經(jīng)校正滿足設計和規(guī)范要求并與柱頂按設計要求固定后,及時將屋架支撐系統(tǒng)桿件安裝到位,使之成為一個相對獨立的單元,取下工具式支撐,安裝屋面檀條.

3)屋架固定

屋架兩端與廠房柱的固定,上弦采用支托板焊接加久螺栓的連接方法,下弦采用焊接的方法.支托板與屋架上弦端板的頂緊面必須保證有2/3以上接觸面.安裝螺栓孔不能任意用氣割擴孔,久性螺栓不得墊2個以上的墊圈,螺栓外露絲扣長度不少于2~3扣.[1]

4.5.4高強螺栓的保管與緊固

1)高強螺栓的保管:高強螺栓在使用時應輕裝、輕卸,防止損壞螺紋.高強螺栓應按包裝箱上注明的批號、規(guī)格分類保管,室內(nèi)存放.堆放不宜過高.使用時應防止生銹和污染臟物.高強螺栓在安裝使用前嚴禁任意開箱.當天剩余的螺栓必須妥善保管,不得亂扔、亂放.安裝時不得將螺栓強行打入,防止損壞螺紋,扭矩系數(shù)發(fā)生變化.

2)高強螺栓的緊固:本工程所有柱、梁及支撐連接采用中國標準的鋼結(jié)構(gòu)用10.9級扭剪型高強螺栓,單軌吊車梁的連接采用普通螺栓.扭剪型高強螺栓的擰緊一般節(jié)點分為初擰、終擰.對于大型節(jié)點應分為初擰、復擰、終擰.初擰及復擰后的高強螺栓在螺母上涂黃色油漆然后用扳手進行終擰打掉梅花頭.要求外露一個絲牙.高強螺栓在初擰、復擰和終擰時,應按照由中央順序向兩側(cè)對稱施擰.初擰、復擰及終擰應在同內(nèi)完成.[2]

5施工設施

5.1結(jié)構(gòu)安裝設施

結(jié)構(gòu)安裝時人員上下采用鋼爬梯,鋼柱安裝前在地面提前安裝臨時爬梯.直爬梯制作考慮標準化,每節(jié)爬梯長度5m,寬度400mm,用-40×4扁鋼和Φ12圓鋼制作,圓鋼和扁鋼打孔塞焊,踏步高度300mm,爬梯之間連接可使用螺栓連接,即在爬梯兩端的扁鋼上分別打兩個Φ18mm的孔,用M16螺栓把兩節(jié)爬梯連接起來.爬梯安裝在柱子的小面上,以免影響鋼梁的安裝.爬梯與鋼柱固定方法:爬梯上端以柱箍形式與鋼柱固定,柱箍用∠63×6角鋼和Φ16對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,爬梯與柱箍用螺栓連接,爬梯與鋼柱間留出100mm距離爬梯詳圖及安裝方法附圖.為了方便人員的上下,廠房的正式樓梯應及時進行安裝.

5.2構(gòu)件安裝平臺

鋼梁及支撐安裝時,在節(jié)點位置應搭設操作平臺,在每個梁柱結(jié)點處和兩柱相接處均需安裝操作平臺,操作平臺由柱箍、腳手板和防護欄桿組成,柱箍用∠63×6角鋼和Φ20對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,角鋼及螺栓的長度應根據(jù)鋼柱截面尺寸加工,角鋼應從柱邊伸出800mm,以便于鋪設腳手板和留出人員上下空隙.每個操作平臺設兩組柱箍、4塊腳手板,四面安裝圍護欄桿,腳手板與柱箍的角鋼綁扎牢固,與鋼柱留出500mm空隙,便于施工人員上下并按規(guī)程搭設安全防護圍欄,操作平臺應在鋼柱安裝前進行安裝.

5.3人員水平行走

安裝人員在各層水平行走時,應在通道中通行.通道采用腳手板鋪設,利用腳手管搭設水平防護欄桿.

6安全設施

6.1防人員墜落設施

防人員墜落主要從以下幾個方面考慮:1)人員爬鋼梯時,采用墜落自鎖裝置,解決鋼爬梯無保護的問題.自鎖裝置使用時應注意不能裝反.人員爬行時,自鎖裝置應始終在人員的上方.2)安裝鋼梁及支撐時,由于通道暫不能搭設,因此安裝同鋼柱連接的鋼梁時,人員站在操作平臺上,安全帶掛在防護欄桿上.安裝同主梁連接的鋼梁及支撐時,主鋼梁部位掛安全防護繩,人員將安全帶掛在防護繩上行走.當主梁安裝完成后應及時掛設安全網(wǎng),并在結(jié)構(gòu)外側(cè)搭設挑網(wǎng).

6.2防物體墜落設施

安裝使用的工具,如扭矩扳手、過沖、扳手、撬棍、角磨機等應采用安全保護繩,防止墜落.使用的螺栓墊片等應放入工具袋.

7施工體會

1)基礎的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.

2)安裝鋼柱時采用鋼板凳定位銷法與常規(guī)的預埋件、墊板安裝法對比,具有簡便易行、降低人工、機械成本以及工人的勞動強度、提高安全系數(shù)和工作效率等優(yōu)點.

3)結(jié)構(gòu)安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等,只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進行.

4)對于高強螺栓施工,初擰順序及緊固力大小對螺栓緊固的均勻性有很大影響.通過對稱初擰使構(gòu)件連接板層密貼程度提高,保證各螺栓均勻受力,摩擦面性能得到充分利用,節(jié)點承載力提高.

5)施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證.

Megatron B04A-1014 

pentronic MAB25 12HS 5SER 

Maximator 7917005 溫度傳感器

VIBRO S35-02 

Gems 111-402-000-012-1-1-105-000-050-2-050-05 

BD sensor 3800-C08-A 壓力傳感器

OMAL 18.601 G-6001-R-1-5-100-300-1-000 

PERMA DA480411S 氣動執(zhí)行器

PERMA A250 26.001.250 軟管

BALLUFF A511 26.0011.511 減速器

Novotechnik BES516-327-G-S4-C 接近開關(guān)

Sensopart TP1-1500-101-423-101 位移傳感器

finder FT 55-R-PS-L4 Without kable 

Rexroth 48VAC  16A 250V46.61.8.048.0020 

Rexroth R900427777  2FRM16-3X/160LV 流量控制閥

Rexroth R900420286 2FRM10-3X/50L 流量控制閥

finder R900344549  M-SR10KE05-1X/ 流量控制閥

BALLUFF 62.33.9.024.0040 繼電器

BALLUFF BTL5E10M2500KK10 

BALLUFF BTL5E10M0150KK10 

LESER BTL5E17M0160KK10 

Turck 4592.2494  DN25 安全閥

Leuze Ni8-S18-AN6X   NPN 

Turck 50112891 接口模塊

Hellermann BL20-PF-24VDC-D 接口模塊

Lessmann 151-00366 

Cincinnati Fan 545.2J0.19 

LTN 101495-007 

Vahle SC080-05/05-N63  SN.206367133 

BALLUFF SA-KSW4/40/THS28-60 NO.0600096/00 

BALLUFF BOW A-0808-NS-C-S49 光電傳感器

BALLUFF BES M12ME-POC40B-S04G-003 接近開關(guān)

M+S BES 517-398-N0-C 

AMPHENOL FE 100 CB/3 

Nadella C146 P16  001 G8 連接器

Leuze FR32EU-AS 

ME 1207E035543 

ME GSV-1A8 圓形連接器

Nordson K6D110-4KN/250Nm 力矩傳感器

Nadella 1009070C 調(diào)節(jié)器

PIAB AX3.5 7 15 軸承

Murrplastik PN.0101152 

Murrplastik BZS 600K 標簽

Murrplastik KS 4/18  white 標簽

ansaldo KSS 20*9 標簽

ansaldo BMB 5.610.0 

PULSOTRONIC 211QSI0576B(4.FI60A） 

National Instruments KJ2-M8MB40-ANU 接近開關(guān)

National Instruments 960680-100 硬件

Bondioli 779676-01（USB-6211） 數(shù)據(jù)采集模塊

Releco HPLPA119DDDG3G3B 齒輪泵

Peter C9-A41X / DC 24V RELAY 

Peter P501F 

baumer P102F 

promesstec GmbH ME280.010A13A 感應傳感器

IMAV LMK809-396-6000-E-C-1-1-3-2-008-000 

IMAV UP-10S-PAB+TT 轉(zhuǎn)向板

magneta RZ-10S-A+B 止回閥

Meilhaus 14.422.01.042 

keithley 9001037-1 電纜

Meilhaus KUSB-488B 接口模塊

mts 9001037-2 電纜

Weidmuller-Z RHM0360MH10AS1G1100 位移傳感器

prosoft DRM 270024LT 繼電器

FT MVI69-MCM 接口模塊

moog FT4-8AEXSBLEA-5 流量測量渦輪

Tiefenbach D634-514A R40K02F0VSP2 

Tiefenbach M9/2 磁鐵

NUOVA WK178L234 L2M, ART.NR.6-045718 磁性傳感器

WERMA G14 13.5G/S/L/DN3/4X1 

WERMA 97584911 

WERMA 68113955 

PFEIFFER 68123955 

Epro AVC025PA NO.PFA48204 24VDC3 

Rechner TSIPR6423/010-010 

MIKRO MESS KXA-5-1-P-A498500 

Rexroth P-REGLER-REGULATOR 

BERNSTEIN FLS_R1853_431_16+R1805_451_31_3020(40/56*52.5/40) 

Turck 606.1100.005 F1-U1Z 腳踏開關(guān)

Turck NI20-M30-AD4X DC24V 接近開關(guān)

BALLUFF NI100U-K90SR-VP4X2 感應傳感器

moog BTL5-E11-M250-K-S32 位移傳感器

moog D662Z4109 D02HBBF5NSX4-0 

AB D633-334AR08K01MINSP2 

MAEDLER AB 1747 L541 

DOLD AT5-Z=45-225/5-16PU-ZAHNRIEMEN 

PFEIFFER OA5670.48/3214L1/61 DC24V 安全繼電器

IFM PT130065-T 位置指示器

NATIONAL PN3003 壓力傳感器

LENZE 777357-01 

Turck E82EV751  4B903 

Turck BI6U-MT12-AP6X-H1141 接近開關(guān)

Penny+Giles BI10U-MT30-AN6X-H1141 接近開關(guān)

Turck HLP190/FS1/0125/5K 電位器

M+S NI10-G18SK-AN6X 接近開關(guān)

Maximator MR200  C/4 

Meinhart P090005 擴展單元

Turck SIF1*50  100m 

Turck 6901045 M1-Q25L 安裝支架

Contrinex 6901044  P3-LI-Q25L 定位磁塊

ZF DW-AD-613-M30-299 接近開關(guān)

lion GE5060 F47/154   ; 4161111063 

lechler LRD5100C 標簽傳感器

GRUNDFOS 600.130.5602 

Maschinenfabrik ALBERT MTR 10-12/12 A-W-I-HUUV  3*220-240/380-415V  50Hz  Nr.96C20055 

optris S6T5/10   64522 

Prelectronics PI450 工業(yè)相機

BALLUFF TRIP AMPLIFIER 2231  please see the picture 

himmel BIS M-135-07/L-HT 讀數(shù)頭

LAPPORT K75-MB/2+M12K V5 P-603659/1 電機

LAPPORT 100318 油石

Turck 100336 油石

IFM Bi10-M30-AZ3X 接近開關(guān)

Epro O5H500 感應傳感器

XECRO A6140 速度計

Meister FLE20-PO-A8 8217 

KUEBLER NV-08 G1/4" IG.MS 

Epro 8.5853.4220.G323.S019.EX 編碼器

finder PR6426/010-110+CON021/916-200 位移傳感器

Nadella 7s.16.9.024.0420 自動控制器

posishop AXZ82035.4 滾珠軸承

posishop FC7520D/AA 壓接可拆卸

posishop SD25M00GEZ/AA 可拆卸觸點連接器

MERZ SD25F00GE0/AA 可拆卸觸點連接器

Datasensor V251162.0420-SO11-SO15，order code：0757040224 

Datasensor S50-PA-5-F01-PP 接近開關(guān)

Turck S50-PA-5-G00-XG 接近開關(guān)

CEMP SDPB-40A-0009,Pt100 接口模塊

KEB H042F 

Laipple NMS30 

Megatron NMS30HU-IEC50/56 

Turck MMR108    1511 

Michell BL67-1RS232 接口模塊

Michell SF52-TX-2-X-D1-N-F1 溫度變送器

Alcatel EASIDEW EA2-TX-100-HD 發(fā)射機

Procentec ATH1603M 

SIEMENS ProfiTrace38022 總線模塊

PR electronics 4AM5742-5AT10-0FA0 變壓器

poeppelmann 010012151 

poeppelmann GPN 620 U 2B A=23MM /B=6MM /C 

poeppelmann GPN1010 SW17 M10 /SW17 /BLACK 

poeppelmann GPN340/340SW2,5 A=10MM /C=2.8MM 

BOSCH GPN1010 SW10 M6 /SW10 /BLACK 

Mayser Sapphire endoscope sleeve "Type BOSCH" OWS 7,5x3 , clear polished surface 套筒

Multi-Contact 3700978 

Maxitrol ME-WZ11/3818.302  φ8 

MEDAV R400ZM-Rp 3/8” 

Leuze TYPE:KS03 JWF ORDER:104255 BORNE NO 

PIAB Msi-sr5b 

PAINTSYS PCL.X2BV.S.08D.SV 真空發(fā)生器

LENZE 800320 自動噴涂設備用鴕鳥毛擦凈輥

Phoenix MC8 09H41-R80P1-B14N-8T5800N-R08U 

Phoenix 2904010 

LAVAIR 2972673 接口模塊

elte UVE35 230 V AC 紫外線燈

IMAV PE4 14/2N 

FENWAL MGZ-06S-AA/10-BB/10-05 流量控制閥

LENZE CPD7054 

BALLUFF EVF9326-EV INPUT:3/PEAC400-480V 205A 17KVA 50/60HZ OUTPUT:3/PEACO-480V 22A 18.5KVA 0-600HZ 逆變器

BALLUFF BIW1-E310-M0200-P1-S1150~250  LVDT 

超聲波具有以下四個基本特性[1]:一,束射特性。超聲波波長短,可以集中成一束射線;第二,吸收特性。超聲波在空氣、液體和固體中均會被吸收?？諝庵械奈樟?固體中的吸收微弱;第三,高功率。由于頻率高,超聲波的功率比聲波大得多,它不僅能使所作用的介質(zhì)產(chǎn)生急速運動,甚會破壞其分子結(jié)構(gòu);第四,聲壓作用。聲波振動使物質(zhì)分子產(chǎn)生壓縮和稀疏作用,這種由于聲波振動引起的附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。超聲波在提取冶金過程中應用的主要是功率超聲。功率超聲可以強化冶金過程的原因是:溶液中存在有溶解的一些氣體,在超聲波的作用下形成所謂的空化現(xiàn)象,當這些微小的氣泡破裂時,產(chǎn)生瞬間的高溫(>5000K)高壓(>5×107Pa),形成所謂的“熱點”,對化學反應起到非常明顯的加速作用,同時高能超聲形成的大量空化氣泡在超過一定值的聲壓下發(fā)生崩潰并產(chǎn)生激波,將已結(jié)晶長大的晶粒打碎,使晶粒得到細化。另一方面超聲波使液體出現(xiàn)湍流的力學特性,降低擴散阻力,同時對破壞邊界層,加速傳質(zhì)、傳熱,促進微細顆粒的彌散起到了關(guān)鍵作用[2]。超聲振動的高能量及其它的特殊效應,還可大地提高振動對凝固的作用效果[3]。超聲波在液體中傳播時,液體分子受到周期性交變聲場的作用,產(chǎn)生聲空化、聲流效應及力學機制,引起熔體中流動場、壓力場和溫度場的變化,從而產(chǎn)生一些特殊的效果。在高溫操作中,高功率超聲波可用于熔體金屬的迅速脫氣[4]。實際上超聲波對于任何中等粘度的液體的脫氣幾乎都適用[3]。在含水系統(tǒng)中脫氣效果特別迅速,它能除去溶解的任何氣體,使水溶液中的氣體降到很低的水平。超聲波脫氣對于要求迅速和受控制的除去系統(tǒng)中氣體的場合,會得到很好的效果。根據(jù)上述機理,超聲波可改善熔融液在冷卻凝固時的流動性,能夠提供有效的結(jié)晶體,從而也可改善金屬熔體的質(zhì)量。

2超聲波在冶金中的主要應用

2.1強化浸出過程

李俊[5]論述了濕法冶金過程中常見的三種浸出情況,并對超聲波用于硫酸浸出氧化銅的過程進行了探討。在浸出過程中施加超聲影響的實踐中,引用奧羅夫(Orlov)做了帶超聲波和不帶超聲波機械攪拌硫酸浸出氧化銅的對比研究,結(jié)果表明,達到相同的浸出率時,不用超聲的浸出時間約為用超聲的浸出時間的12倍。K.SarveswaraRao等[6]作了相關(guān)的試驗研究,結(jié)果表明,超聲波對從氧化銅礦石中的氨浸有著正的效應。在溫度298K、粒度-300～+150μm,氨濃度2.0mol/L,含固量10g/L的條件下,超聲波可使銅浸出率從70%提高到90%。與機械攪拌浸出相比,使用超聲波可使浸出時間縮短近5/6,同時也使試劑消耗減少。對于相同的顆粒礦石,超聲波不僅強化了浸出速率,也提高了銅的浸出率。結(jié)果還表明,在其它條件相同時,間歇式超聲波(脈沖超聲波)的效果優(yōu)于連續(xù)式超聲波。范興祥[7,8]等人研究超聲波強化草酸浸出氧化鋅精礦過程。在試驗條件下,用超聲波輻射浸出氧化鋅精礦同機械攪拌相比,浸出率有很大的提高。機械攪拌20min,氧化鋅精礦浸出率僅58.12%,超聲波輻射20min,浸出率則達90.24%,提高了32.12%;鋅浸出率隨輻射時間延長而提高;超聲波輻射強度提高,輻射時間一定時,浸出率提高,浸出率相同時,浸出時間縮短。劉彬等人[9]引入超聲處理技術(shù)強化鐵鹽浸出黃銅礦這一新穎研究方法。在相同浸出條件下,用超聲波處理后,銅的浸出率提高,平均提高幅度在5%～10%,不但有效地縮短浸出反應時間,而且顯著的提高銅的浸出率。趙文煥[10]等利用超聲波進行銀精礦中金銀的氰化浸出小型試驗和擴大試驗,結(jié)果表明超聲波浸出法具有金銀浸出率高、浸出時間短、單耗低等優(yōu)點,在佳試驗條件下,金銀浸出率分別為97%～99%和95%～96%,浸出時間只是常規(guī)氰化浸出時間的1/2,單耗降低10kg/t。王少芬[11]等人將超聲波在硫化礦發(fā)電浸出過程中的應用進行了一定程度的研究。為了強化發(fā)電浸出過程,有效地提高輸出電流、電壓及金屬離子的浸出率,將超聲波引入到硫化礦與二氧化錳的同時發(fā)電浸出過程。在實驗條件下,每次啟動超聲裝置20min,直浸出約10h。在超聲場作用下,輸出電流和電壓都有明顯上升,采用超聲強化比未強化處理的浸出液,由于硫化礦浸出電極在超聲條件下的極化程度減弱,獲得了更大的輸出電流和輸出電壓,從而獲得了更高的浸出率。K.M.Swamy等[12]研究了在有超聲和無超聲的情況下,用尼日爾黑曲酶屬菌種浸出印度奧里薩幫紅土礦。在佳工藝參數(shù),如孢子濃度,葡萄糖用量,礦漿濃度,超聲波降解時間條件下,無超聲波時,浸出20d,鎳的浸出率為92%;用43kHz,1.5W/cm2超聲處理30min后,在孢子濃度為106個/mL和葡萄糖濃度為2%條件下浸出14d,鎳的浸出率高達95%。并且在超聲波作用下,鎳的浸出效果比鐵的浸出效果好。

2.2提高單元操作速率

嚴偉[13]等人主要介紹了超聲波在協(xié)助萃取領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展和應用情況。在相同傳質(zhì)領(lǐng)域里,用超聲波強化多的是液固萃取。高頻和低頻都能強化萃取,但低頻時達到同樣的強化程度小于高頻。超聲波產(chǎn)生的脈動和控制的空化作用可以大大增加湍流強度及相接觸面積,從而強化傳質(zhì)。BatricPesic[14]等在用Kelex100溶劑萃取鎵并用超聲波處理人工合成溶液和工廠的實際溶液時發(fā)現(xiàn),超聲波的作用使鎵的萃取速率提高了15倍,所采用的超聲波頻率為20kHz,聲強為19W/cm2。試驗發(fā)現(xiàn),在超聲波作用下,溫度對鎵的萃取速率沒有影響,而通常的萃取過程中,溫度升高對提高萃取速率是有利的。趙洪力[15]采用自行設計的實驗裝置進行了用超聲波技術(shù)處理含“薄膜鐵”天然硅砂的試驗,結(jié)果證明,在處理10min時,除鐵率一般可達46%～70%,與同樣條件下機械擦洗相比高出15%～45%;處理時間只需1～5min即可達到機械擦洗10～15min所達到的效果,處理時間可縮短2/3以上。Romanteen[16]等研究了在600～800℃范圍內(nèi)CO還原PbO的動力學。當聲壓升15.8Pa,600℃時,PbO的還原速率增加了15%～25%,升800℃時還原速率增加了2倍;同時還發(fā)現(xiàn)聲波頻率<6.6kHz時對PbO的還原速率沒有影響。

2.3在復合材料制備中的應用

馮海闊[2]等人討論了超聲波在顆粒增強金屬基復合材料制備過程中的應用。超聲波在此過程中的主要作用,是改善顆粒與合金液潤濕性及顆粒分散的均勻性。通過總結(jié)超聲分離技術(shù)的機理及研究現(xiàn)狀,提出一種很有發(fā)展?jié)摿Φ牟捎贸暦蛛x技術(shù)制備顆粒增強金屬基表面復合材料的新方法。王俊等[17]采用高能超聲復合法制備了致密度高、增強顆粒均勻分散的SiC顆粒/ZA22復合材料,其內(nèi)部沒有氣孔或顆粒偏聚等缺陷。認為在試驗所用高能超聲處理條件下,熔液中產(chǎn)生的瞬時局部高溫、高壓的聲空化效應與具有高的速度和加速度的聲流效應的協(xié)同作用,是改善增強顆粒與基體合金潤濕性、并使顆粒在合金中均勻彌散分布的主要原因。潘進等[18]用功率超聲波施加于金屬熔體中,可以在極短時間內(nèi)實現(xiàn)纖維與金屬的復合,制備出了高性能復合材料。液態(tài)金屬在超聲作用下能滲入顆粒預制件中或與顆粒均勻混合。超聲浸鍍可以實現(xiàn)鋼絲鍍鋅、鍍鋁。方孝春[19]結(jié)合超聲波理論和作用及高速電鍍理論,對鐵基粉末冶金件鍍鎳的傳統(tǒng)工藝與新工藝進行了試驗對比。經(jīng)過超聲波清洗的鍍件基體與鎳層結(jié)合力明顯提高;封孔處理可降低鍍層孔隙,耐蝕性能提高;鍍層封閉劑R處理后可有效填充和封閉鍍層孔隙,阻擋腐蝕電池的產(chǎn)生,從而提高單層鍍鎳層的防護性能和品質(zhì)。

2.4細化晶粒

孟麗華[20]研究了超聲波處理時間對工業(yè)純鋁鑄錠結(jié)晶組織的影響,分析了超聲波對工業(yè)純鋁結(jié)晶組織影響的原因。研究結(jié)果表明,采用超聲波方法處理熔體后,鑄錠的細化率大幅度提高,可使整個鑄錠斷面均為微細化的等軸晶組織,過剩的超聲波振動將導致鑄錠細化率的下降。該實驗從某種意義上證明了超聲波振動的細化效果是來自于動態(tài)形核機制。胡松青[21]在熔融金屬的冷卻過程中導入超聲波獲得了較小的晶粒,并且在超聲波的作用下,形成的晶核進入振動狀態(tài),從而加速生長過程。對碳鋼的超聲處理表明,它可使晶粒尺度從200μm減少到25～30μm,碳鋼的延展性增加30%～40%,機械強度提高20%～30%。對金屬鋅冷卻結(jié)晶的研究表明,超聲處理可使其臨界切變應力強度提高80%,而且,在頻率為25kHz、強度為50W/cm2的超聲波作用下,金屬鋅的晶形由圓柱形改變成均勻的六角形。Gomes等[22]認為,在NaOH溶液中,用超聲波處理鋁土礦可以提高微擾作用和提高礦石顆粒的溶解速率,然后再用超聲波處理溶液,可使溶液中的固體顆粒沉降分離速度加快;用超聲波處理加晶種的鋁酸鈉溶液可以提高分解速率和使晶體生長更均勻。趙忠興[23]在鑄造合金中導入超聲波,并通過硬脂酸和丁二腈在凝固時施加超聲波。結(jié)果認為:其周期性的空化和攪拌作用,使合金液的溫度和成分均勻化,細化了鑄造組織,減輕了鑄造合金的宏觀偏析傾向,提高了鑄造組織的均勻性。他們還研究了超聲波對鋁合金結(jié)晶過程的影響[24],結(jié)果表明:對鋁合金液施加超聲波,以底部導入超聲波為好,可避免氧化夾雜的生成;超聲波施加于鋁合金液,可使其顯微組織明顯細化;超聲波在金屬液內(nèi)傳導過程中,其聲強度隨傳導距離的增加而衰減。

2.5超聲脫氣、去夾雜技術(shù)

用高聲強的超聲波處理液體可以明顯減少液體中溶解的氣體量[2]。該作用已經(jīng)被用于熔融金屬液的脫氣過程,成為超聲脫氣技術(shù)。魯曼里、艾斯瑪赫和玻依奇[25]用超聲波處理了含5%～7%鎂的鋁鎂合金,結(jié)果表明,超聲波對熔融金屬中排出氣體的作用很大。超聲彈性振動在幾分鐘內(nèi)可以使合金*去氣。白曉清[26]等研究了超聲波對流動液體中夾雜物去除效果的實驗,無超聲波作用下,夾雜物會自然上浮液體表面并且僅有少量的夾雜物粘附于容器的壁面和底部;在超聲波作用下,夾雜物因凝聚在短時間內(nèi)容易上浮液體表面或粘附于容器的壁面和底部。在1.5s和30s時,可以明顯觀察到有超聲波作用的液體更為清澈。SarukhanovR.G[27]等研究了在頻率44kHz、振幅1μm的超聲波作用下錫的結(jié)晶凈化過程,結(jié)果表明,超聲波改善了雜質(zhì)元素的分離效果,使Cu、Au、Cr、Ni在錫中的分配系數(shù)降低了25%～45%,從而達到使錫精煉的目的。

2.6超聲無損檢測(NDT)技術(shù)

陳革等[28]針對粉末冶金(PM)零件在制備過程中不可避免存在的缺陷(氣孔或裂紋),采用NDT技術(shù)對其進行了初步研究。結(jié)果表明,超聲無損檢測散射波的波形可在一定程度上反映粉末冶金制品中孔隙的數(shù)量和狀態(tài)。散射波不明顯時,說明材料的孔隙很小,可能小于超聲波的波長;散射信號雜亂且增強時,說明材料孔隙較多。但散射波與孔隙之間的量的對應關(guān)系,因所受影響因素眾多,只能大概反映孔隙的狀況。超聲無損檢測中聲速和材料中的孔隙率有一定的線性關(guān)系,聲速的減小代表了材料孔隙的增多,同時在一定程度上也反映了材料的性能。因此,可以用超聲無損檢測技術(shù)來評價PM材料的某些性能。從而達到對該類零件實現(xiàn)非破壞性的快速、全面檢測的目的。李軍[29]對不銹鋼復合鋼板超聲波檢測方法進行了闡述。在檢測不銹鋼復合鋼板時,通常選用單晶直探頭局部水浸法從復板一側(cè)按照掃查靈敏度進行檢測,一旦發(fā)現(xiàn)缺陷波的信號,先將其圈住,再用單晶直探頭的直接接觸法準確劃出缺陷的邊界(確定邊界用缺陷波全波消失法),并按照生產(chǎn)合同技術(shù)要求的相關(guān)標準,對缺陷是否可以修復做出準確評判。

3結(jié)論

(1)超聲波對許多冶金過程確實能起到有效的強化作用。從實際應用的角度來看,現(xiàn)在的超聲波設備普遍存在功率小的問題,不能*工業(yè)化生產(chǎn)的要求,盡快研究出大功率超聲波設備是解決應用問題的當務之急。隨著科技的進步,可以相信在不久的將來,功率超聲在強化冶金過程、復合材料的制備、細化晶粒,脫氣去雜質(zhì),檢測等方面的應用將越來越廣闊,發(fā)揮越來越重要的作用。

(2)超聲波會導致固體和液體出現(xiàn)“空化現(xiàn)象”。雖然對生物體來說,產(chǎn)生瞬態(tài)空化作用時,靠近爆炸氣泡附近的細胞會受到損傷,但一般說來,在人體內(nèi)大多數(shù)器官和生物流體中,損傷少量細胞不會對人體產(chǎn)生危害。

(3)超聲波在我國冶金工業(yè)中的應用發(fā)展迅速,一方面得益于技術(shù)本身的不斷完善,另一方面有超聲波設備生產(chǎn)廠家的支撐,比如深圳市科工達超聲設備有限公司、深圳市時代超聲設備有限公司、寧波海曙金達超聲設備有限公司、北京超聲波明和公司等大型制造廠商,都以生產(chǎn)冶金行業(yè)超聲波設備為主。

對于大型冶金工業(yè)廠房,鋼結(jié)構(gòu)近期興建的項目較多,規(guī)模越來越大.由于大型鋼結(jié)構(gòu)廠房歷史不長,鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工技術(shù)并非十分成熟,在大規(guī)模工程實踐過程中,廣大工程技術(shù)人員遇到諸多技術(shù)問題,急待鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)研究人員去解決;可見結(jié)合大型的工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝進行施工技術(shù)的研究是十分必要的,同時對今后的工程實踐也是極有意義的.本文將以廣東省韶關(guān)鋼鐵集團有限公司(以下簡稱“韶鋼”)大轉(zhuǎn)爐主廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝施工為例進行研究.

2工程概況

大轉(zhuǎn)爐工程位于韶鋼三軋廠和煉軋廠以北、熱電廠第三熱電站以東,占地面積約22萬m2,建筑面積約11萬m2;建筑工程主要包括新建的煉鋼和連鑄車間主廠房、生產(chǎn)輔助建筑.其中主廠房共九跨,由水渣跨、干渣跨、脫硫跨、加料跨、鋼水接收跨、連鑄澆鑄跨、切割跨、出坯跨組成,建筑面積70000多m2.上部采用全鋼結(jié)構(gòu),總重約1?9萬.t其中,柱子為二階或三階格構(gòu)式鋼柱,上段為工字形截面,柱腳形式均為杯口插入式柱腳.上柱為單根焊接H型鋼,截面尺寸A列1500×700,重14?5t/根,長25?895m;B列截面尺寸2750×800,重22?05t/根,長27?850m.對于E、F列非塔樓立柱和C、D、G列各柱,重量基本在36~55t之間,基本上分二段制作,分段位置設置在一階牛腿面上,分段制作的柱子均在吊裝前進行預拼,滿足相應質(zhì)量要求.

3吊裝方案的選定

根據(jù)實際情況,如何經(jīng)濟、高效地完成主廠房結(jié)構(gòu)的安裝是主要的問題.而這一主要問題的關(guān)鍵是吊裝機械的選用及布置.根據(jù)工程特征,主吊機械選用2臺150t履帶吊和1臺120t汽車吊,其中150t履帶吊負責加料跨、爐子跨、鋼水接收跨、連鑄跨的吊裝,120t汽車吊負責出坯跨,切割跨、脫硫跨、干渣跨、水渣跨的安裝和附屬鋼結(jié)構(gòu)的安裝,輔助機械選用2臺50吊機和1臺45t吊負責構(gòu)件倒運、拼裝.施工準備涵蓋的內(nèi)容較多,基礎的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.另外要考慮結(jié)構(gòu)制作與基礎施工的偏差,并考慮結(jié)構(gòu)制作的溫度影響,在基交安時一同消除.結(jié)構(gòu)安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等.只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進行.大轉(zhuǎn)爐工程由于施工場地較寬闊,設備單獨儲存在設備堆放場,采用二次倒運進行安裝,保證了施工現(xiàn)場的整潔.高強螺栓的管理應重點對待,應有計劃有制度的進行管理.現(xiàn)場儲存場地應重點考慮,特別是在多雨潮濕的韶關(guān)地區(qū),應特別重視.施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證,在充分了解圖紙的前提下經(jīng)濟合理地準備好如下工作.

4鋼結(jié)構(gòu)安裝施工

4.1安裝程序

4.2編制構(gòu)件吊裝順序表

按照結(jié)構(gòu)制造的安裝圖的構(gòu)件編號及結(jié)構(gòu)的安裝順序編制吊裝順序表.

4.3構(gòu)件的合理碼放管理

為便于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝,構(gòu)件進廠后應進行合理的堆放.原則為:現(xiàn)場急需安裝的應直接堆放到現(xiàn)場,按照吊裝順序先吊裝的碼放在上頭,后吊裝的碼放在下頭.不急于吊裝的構(gòu)件暫時存放在現(xiàn)場外.堆放時應注意柱梁分開并按照軸線分類碼放.存放場地應設專人進行管理,并按供貨要求和供貨清單進行清點,資料存檔.構(gòu)件堆放時H型構(gòu)件應立放,不得平放.每個構(gòu)件的支點不得少于兩個,支點的位置宜在構(gòu)件端部1/7跨處,疊放時不得超過3層并用木方正確的分層墊好墊平,支點應上下對齊.

4.4安裝說明

4.4.1墊鐵加工

墊鐵采用不同厚度的鋼板加工,12mm及以下鋼板采用切板機下料,較厚的鋼板采用半自動切割機切割,切割后采用角磨砂輪將毛邊磨平.

4.4.2劃線校驗

按圖對柱子進行編號,并標明標高及前后方向.將柱子平放在組合平臺上,根據(jù)圖紙尺寸校驗柱子外形尺寸;檢驗柱面與斷面的垂直度.對柱子進行外觀檢查,應無裂紋、分層、撞傷等缺陷;節(jié)點接合面無嚴重銹蝕、油漆、油污等雜物;焊縫外觀檢查無裂紋和咬邊情況等.

4.5主要安裝方案

4.5.1鋼柱安裝

采用鋼板凳定位方法:杯口基礎清理后,采取水準儀、經(jīng)緯儀對基礎進行標高測量、軸線測量.用鋼卷尺對鋼柱實物進行測量其長度(以牛腿處柱腳為準).以上基礎標高誤差+鋼柱實物長度誤差,得到鋼板凳的加工高度,以基礎的實際軸線位置作為定位銷子的位置.以上方法必須在杯口基礎澆灌前進行座漿墊板埋件的施工,即土建在杯口基礎裝模時,制作一個錐形模件安裝于基礎中心.在杯口基礎拆模后,通過二次座漿把埋件放于杯口基礎,通過座漿墊板調(diào)整高度與水平度及定位銷軸線位置.

4.5.2吊車梁安裝

依據(jù)吊裝柱子的中心線在每根柱子的牛腿面彈出吊車梁的中心線,在吊梁中心線上設置兩點,然后用鋼尺和彈簧稱校核并列兩根吊車梁的中心線間距(軌距).根據(jù)柱肩梁上的螺栓孔,測出兩根吊車梁對齊面的軸線,用鋼尺測出兩軸線間距是否與吊車梁的安裝長度相符.待柱子、柱間支撐安裝完畢,可將吊車梁吊裝到位,臨時固定,底部用螺栓與柱子連接,頂部用L100×8的角鋼與柱子臨時焊接,吊車梁安裝時,應根據(jù)柱肩梁上的行車梁中心線和軸線進行擺放.長度小于18m的吊車梁采用兩個吊點捆綁,大于18m吊車梁采用4個吊點綁扎,36m吊車梁利用150t或80t吊機吊裝就位.

4.5.3屋架安裝

1)屋架扶直與就位

屋架扶直時起重機的吊鉤應對準屋架中心,左右兩邊的纜風繩應對稱,吊索與水平的夾角要在45°.吊索應使其受力均勻,以避免屋架在扶直過程中產(chǎn)生扭曲應力.鋼屋架扶直后,應在兩側(cè)采用鋼管或毛竹對夾屋架腹桿進行臨時加固,以增強屋架縱向剛度,保證其吊裝過程不變形.緊接進行吊裝就位.在吊裝時考慮到屋架的安裝順序和兩端方向,用安裝螺栓與廠房柱連接,以保持屋架的穩(wěn)定.屋架的綁扎點選在上弦的節(jié)點處,且采用4個吊點左右對稱,高于屋架的重心,使屋架起吊后能基本保持水平,不搖晃不傾翻.在屋架的兩端拉設穩(wěn)繩,吊裝時由兩名工人拉緊熘繩,以便于控制屋架轉(zhuǎn)動.

2)屋架的吊裝就位和臨時固定

在屋架吊裝前使用經(jīng)緯儀和卡尺在柱頂測出定位軸線,檢查相應柱頭的間距和屋架的幾何尺寸.屋架吊起離地面300mm左右時,將屋架轉(zhuǎn)吊裝位置的下方,再將屋架提升到柱上方500mm左右,然后將屋架緩緩降安裝位置進行對位作業(yè).吊機選用150t或80t履帶吊.一榀屋架的臨時固定應準確可靠,采用每側(cè)兩根直徑11mm的鋼絲繩從兩邊拉牢的方法進行.第二榀屋架的臨時固定用工具式水平支撐與一榀屋架連接,以后各屋架與前一榀屋架采用相同方法連接.每榀屋架一邊少有兩個工具式水平支撐.后續(xù)各屋架的位置和垂直度通過這些工具式支撐進行調(diào)整.每相鄰兩榀屋架吊裝就位,經(jīng)校正滿足設計和規(guī)范要求并與柱頂按設計要求固定后,及時將屋架支撐系統(tǒng)桿件安裝到位,使之成為一個相對獨立的單元,取下工具式支撐,安裝屋面檀條.

3)屋架固定

屋架兩端與廠房柱的固定,上弦采用支托板焊接加久螺栓的連接方法,下弦采用焊接的方法.支托板與屋架上弦端板的頂緊面必須保證有2/3以上接觸面.安裝螺栓孔不能任意用氣割擴孔,久性螺栓不得墊2個以上的墊圈,螺栓外露絲扣長度不少于2~3扣.[1]

4.5.4高強螺栓的保管與緊固

1)高強螺栓的保管:高強螺栓在使用時應輕裝、輕卸,防止損壞螺紋.高強螺栓應按包裝箱上注明的批號、規(guī)格分類保管,室內(nèi)存放.堆放不宜過高.使用時應防止生銹和污染臟物.高強螺栓在安裝使用前嚴禁任意開箱.當天剩余的螺栓必須妥善保管,不得亂扔、亂放.安裝時不得將螺栓強行打入,防止損壞螺紋,扭矩系數(shù)發(fā)生變化.

2)高強螺栓的緊固:本工程所有柱、梁及支撐連接采用中國標準的鋼結(jié)構(gòu)用10.9級扭剪型高強螺栓,單軌吊車梁的連接采用普通螺栓.扭剪型高強螺栓的擰緊一般節(jié)點分為初擰、終擰.對于大型節(jié)點應分為初擰、復擰、終擰.初擰及復擰后的高強螺栓在螺母上涂黃色油漆然后用扳手進行終擰打掉梅花頭.要求外露一個絲牙.高強螺栓在初擰、復擰和終擰時,應按照由中央順序向兩側(cè)對稱施擰.初擰、復擰及終擰應在同內(nèi)完成.[2]

5施工設施

5.1結(jié)構(gòu)安裝設施

結(jié)構(gòu)安裝時人員上下采用鋼爬梯,鋼柱安裝前在地面提前安裝臨時爬梯.直爬梯制作考慮標準化,每節(jié)爬梯長度5m,寬度400mm,用-40×4扁鋼和Φ12圓鋼制作,圓鋼和扁鋼打孔塞焊,踏步高度300mm,爬梯之間連接可使用螺栓連接,即在爬梯兩端的扁鋼上分別打兩個Φ18mm的孔,用M16螺栓把兩節(jié)爬梯連接起來.爬梯安裝在柱子的小面上,以免影響鋼梁的安裝.爬梯與鋼柱固定方法:爬梯上端以柱箍形式與鋼柱固定,柱箍用∠63×6角鋼和Φ16對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,爬梯與柱箍用螺栓連接,爬梯與鋼柱間留出100mm距離爬梯詳圖及安裝方法附圖.為了方便人員的上下,廠房的正式樓梯應及時進行安裝.

5.2構(gòu)件安裝平臺

鋼梁及支撐安裝時,在節(jié)點位置應搭設操作平臺,在每個梁柱結(jié)點處和兩柱相接處均需安裝操作平臺,操作平臺由柱箍、腳手板和防護欄桿組成,柱箍用∠63×6角鋼和Φ20對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,角鋼及螺栓的長度應根據(jù)鋼柱截面尺寸加工,角鋼應從柱邊伸出800mm,以便于鋪設腳手板和留出人員上下空隙.每個操作平臺設兩組柱箍、4塊腳手板,四面安裝圍護欄桿,腳手板與柱箍的角鋼綁扎牢固,與鋼柱留出500mm空隙,便于施工人員上下并按規(guī)程搭設安全防護圍欄,操作平臺應在鋼柱安裝前進行安裝.

5.3人員水平行走

安裝人員在各層水平行走時,應在通道中通行.通道采用腳手板鋪設,利用腳手管搭設水平防護欄桿.

6安全設施

6.1防人員墜落設施

防人員墜落主要從以下幾個方面考慮:1)人員爬鋼梯時,采用墜落自鎖裝置,解決鋼爬梯無保護的問題.自鎖裝置使用時應注意不能裝反.人員爬行時,自鎖裝置應始終在人員的上方.2)安裝鋼梁及支撐時,由于通道暫不能搭設,因此安裝同鋼柱連接的鋼梁時,人員站在操作平臺上,安全帶掛在防護欄桿上.安裝同主梁連接的鋼梁及支撐時,主鋼梁部位掛安全防護繩,人員將安全帶掛在防護繩上行走.當主梁安裝完成后應及時掛設安全網(wǎng),并在結(jié)構(gòu)外側(cè)搭設挑網(wǎng).

6.2防物體墜落設施

安裝使用的工具,如扭矩扳手、過沖、扳手、撬棍、角磨機等應采用安全保護繩,防止墜落.使用的螺栓墊片等應放入工具袋.

7施工體會

1)基礎的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.

2)安裝鋼柱時采用鋼板凳定位銷法與常規(guī)的預埋件、墊板安裝法對比,具有簡便易行、降低人工、機械成本以及工人的勞動強度、提高安全系數(shù)和工作效率等優(yōu)點.

3)結(jié)構(gòu)安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等,只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進行.

4)對于高強螺栓施工,初擰順序及緊固力大小對螺栓緊固的均勻性有很大影響.通過對稱初擰使構(gòu)件連接板層密貼程度提高,保證各螺栓均勻受力,摩擦面性能得到充分利用,節(jié)點承載力提高.

5)施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證.

BTSR RES516-200-S2/1.250-S5 BHSBHS0009 

Turck TS55/STCH 1000A     V15.0S4.9 0517 

Turck Bi1-EG05-AP6X-V1331 接近開關(guān)

BALLUFF BI1-EG05-AP6X-V1331 接近開關(guān)

Miksch BNI002K BNI PBS-206-001-Z001 

OSBORN 1046-04 

BIHLER OSBORN;HPCA62 滾輪

Novotechnik 907-74-0730.5 伺服電機

FERRAZ TR-0100 位移傳感器

pentronic 20 URC 123 TTF 0500 2KV 

MANZ 8106001-599 熱電偶

MANZ Cell_MANZ_FESTO.ADVU-25-15-P-A_NO:81052971 

MANZ Cell_MANZ_Servomotor.AKM21C-ANS2GB-03_NO:81000948 

MANZ Cell_MANZ_RP-axis_NO:81061078 

MANZ Cell_MANZ_Servomotor/AKM13C-ANCNR-00_NO:80011120 

MANZ Cell_MANZ_NO:81058000 

MANZ Cell_MANZ_Vac-generator-SMP15NC.ASVD-SO_NO:80018068 

Phoenix Cell_MANZ_Servomotor.AKM22E-ANS2R-02_NO:81006851 

"Phoenix 202138EB 10- 8 邊插式橋接件"

"Phoenix 1052002ZB 8:UNBEDRUCKT 標簽"

Phoenix FBRI 10-4 

"Phoenix 311171FB 10- RTK/S 固定橋"

"Phoenix 2303132EBL 10- 5 邊插式橋接件"

"Phoenix 2770642FBRI 10-5 N 固定橋"

Phoenix FBRI 10-8 

"Epro 3004524UK  6 N 接線端子"

MKC PR 6423/002-131/ TSI 

LEONI MKC IONET-1 

MINIMOTOR PUR Red 1/2 

Profimess MCE145P2T, Matr.1131951 

Profimess SA-01.2.3.1.1 流量計

BALLUFF SA-04.4.2.1.4.2.5a.0 流量計

IFM BESM08EE-PSC25B-S49G 

OMRON O1D102 感應傳感器

Moore E2E-X7D1-M1TGJ-U 

molex PTX/2.2K-0-100/4-20MA/12-42DC-FA(DIN) 電位器

Prevost 505153-8000 1000個連接器

Prevost PUGN M550825 軟管

Prevost PUGN M071025 軟管

Prevost RMD MG1201 直接頭

steute PUGN M081225 軟管

Leybold 1400709；EX  ES  98  R 

Nadella AK40-65 

nordmann FGU92 2000MM bearing 

POLIX MUSEN SHE-R SN1521-YILAITE 

Murr KPN-K65 PN16 DPM  454629 

PERMA 7000-11 電纜

Beckhoff 101447 軟管接頭

Beckhoff EL3202-0010 接口模塊

Keysight C6920-0010 工控機

baumer 34830A 軟件許可證

PROFIBUS IFRM08P37A1/S35L；10141536 

PROFIBUS BNI003K BNI PBS-502-001-Z001 

PROFIBUS BNI0065 BNI PBS-552-001-Z001 

Penta BNI0032 BNI IOL-104-000-Z012 

Nordson CL 600 APT2  (with Actuator AR14319/15   RH 250/80B NFN), pls see the pic 

Nordson 322014 噴嘴

Metalwork 1052931 接口模塊

Temposonics 121A500075CN 氣壓缸

mts 0.005mm/25 Bit gray； Grd：2794.86m/s；FNr:0844 8107 

LENZE RHM0025MD701S1G1100 位移傳感器

LENZE E84AVHCE2224SX0 2.2KW SW:12.00 INPUT:50/60HZ 3/PE 400/500V 7.3/5.8A OUTPUT:0-1000Hz 3/PE AC 0-400/500V 5.6/4.5A  8400 HighLine C 自動控制器

LENZE E84AVHCE7512SX0 0.75KW SW:11.02 INPUT:50/60HZ 1/N/PE AC 230/240V 8.0A OUTPUT:0-1000Hz 3/PE AC 0-230/240V 4.0A  8400 HighLine C 自動控制器

LENZE E94APNE0364-P036;36A 

SIEMENS MDFMABS100-32， B3 3.0KW/6.5A-400V N=1415U/min resolver 伺服電機

SIEMENS 6DD1610-0AH4 通訊模塊

SIEMENS 6DD1684-0GD0 電纜

SIEMENS 6DD1607-0AA2 接口模塊

BD sensor 6DD1681-0GK0 接口模塊

LENZE LMP 308i 441 2001 111 111-040-111 

optris GKS06-3M HAR 112-22+MDXMA2M 

LEONI CT 20，3M cable 

Vahle I-V(ZN)H2Y 2K200/230   300M 

Vahle SA-KESR32-55F-4-18HS-0-04-04 碳刷

Vahle AH-VAS4 

Vahle EK-VES4-L 

Vahle AL-FLA2,5PE1-6,3 碳刷附件

Vahle VKS-4/606000-HSA 

AB AH-VEPS4 安裝支架

Sensopart 800FP-LF7 開關(guān)

mts V10-OB-A1-I12 工業(yè)相機

levin RHM1570MD531P102 位移傳感器

Warner 8132-00   3.2MM WW 附件

mts magnet ； Material aluminum nickel cobalt；see the picture 磁鐵

mts RHS 0300MK101S2B6100 位置傳感器

mts RHS 1350MP101S2B6100 位置傳感器

MID-WEST INSTRUMENT RHS 1600MP101S2B6100 位置傳感器

CARLO GAVAZZI 140AA-00-O(AA)  881635 中西差壓表

Mazurczak SM125 230 

ksr-kubler PT100 TF 25-160/S0G-M 

M-U-T 8 5820.261A.3600.0020.5092 編碼器

BD sensor 790-00-10106 轉(zhuǎn)子軸

Phoenix LMP 308i 441-2001-1-1-1-1-1-1-999 length:40M 

NKE Oeder No：2726308 

brevini NKE-006.001958 

NORRES PVRU3 2001 

BALLUFF 356-60 

steute BTL6-E500-M0300-PF-S115 

mts EEx 335AZ 20 

mts EP00150UD341V03 線性位置傳感器

ANDERSON  RHS0670MD701S1G8101 位移傳感器

Micro-Epsilon NCS-L-11/60/PNP 液位開關(guān)

PILZ WPS-2100-MK77-E830 位移傳感器

Metalwork 777601 繼電器

Beckhoff 7010022200 單向閥

Murr FC7501-0000 接口模塊

Murr Connector 7000-40821-230 0300 

himmel MURR 8-FOLD DISTRIBUTOR27867 

norelem MODEL 700 點焊機

內(nèi)心的選擇Leuze傳感器IPRK 95/44 L.2

內(nèi)心的選擇Leuze傳感器IPRK 95/44 L.2

超聲波具有以下四個基本特性[1]:一,束射特性。超聲波波長短,可以集中成一束射線;第二,吸收特性。超聲波在空氣、液體和固體中均會被吸收?？諝庵械奈樟?固體中的吸收微弱;第三,高功率。由于頻率高,超聲波的功率比聲波大得多,它不僅能使所作用的介質(zhì)產(chǎn)生急速運動,甚會破壞其分子結(jié)構(gòu);第四,聲壓作用。聲波振動使物質(zhì)分子產(chǎn)生壓縮和稀疏作用,這種由于聲波振動引起的附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。超聲波在提取冶金過程中應用的主要是功率超聲。功率超聲可以強化冶金過程的原因是:溶液中存在有溶解的一些氣體,在超聲波的作用下形成所謂的空化現(xiàn)象,當這些微小的氣泡破裂時,產(chǎn)生瞬間的高溫(>5000K)高壓(>5×107Pa),形成所謂的“熱點”,對化學反應起到非常明顯的加速作用,同時高能超聲形成的大量空化氣泡在超過一定值的聲壓下發(fā)生崩潰并產(chǎn)生激波,將已結(jié)晶長大的晶粒打碎,使晶粒得到細化。另一方面超聲波使液體出現(xiàn)湍流的力學特性,降低擴散阻力,同時對破壞邊界層,加速傳質(zhì)、傳熱,促進微細顆粒的彌散起到了關(guān)鍵作用[2]。超聲振動的高能量及其它的特殊效應,還可大地提高振動對凝固的作用效果[3]。超聲波在液體中傳播時,液體分子受到周期性交變聲場的作用,產(chǎn)生聲空化、聲流效應及力學機制,引起熔體中流動場、壓力場和溫度場的變化,從而產(chǎn)生一些特殊的效果。在高溫操作中,高功率超聲波可用于熔體金屬的迅速脫氣[4]。實際上超聲波對于任何中等粘度的液體的脫氣幾乎都適用[3]。在含水系統(tǒng)中脫氣效果特別迅速,它能除去溶解的任何氣體,使水溶液中的氣體降到很低的水平。超聲波脫氣對于要求迅速和受控制的除去系統(tǒng)中氣體的場合,會得到很好的效果。根據(jù)上述機理,超聲波可改善熔融液在冷卻凝固時的流動性,能夠提供有效的結(jié)晶體,從而也可改善金屬熔體的質(zhì)量。

2超聲波在冶金中的主要應用

2.1強化浸出過程

李俊[5]論述了濕法冶金過程中常見的三種浸出情況,并對超聲波用于硫酸浸出氧化銅的過程進行了探討。在浸出過程中施加超聲影響的實踐中,引用奧羅夫(Orlov)做了帶超聲波和不帶超聲波機械攪拌硫酸浸出氧化銅的對比研究,結(jié)果表明,達到相同的浸出率時,不用超聲的浸出時間約為用超聲的浸出時間的12倍。K.SarveswaraRao等[6]作了相關(guān)的試驗研究,結(jié)果表明,超聲波對從氧化銅礦石中的氨浸有著正的效應。在溫度298K、粒度-300～+150μm,氨濃度2.0mol/L,含固量10g/L的條件下,超聲波可使銅浸出率從70%提高到90%。與機械攪拌浸出相比,使用超聲波可使浸出時間縮短近5/6,同時也使試劑消耗減少。對于相同的顆粒礦石,超聲波不僅強化了浸出速率,也提高了銅的浸出率。結(jié)果還表明,在其它條件相同時,間歇式超聲波(脈沖超聲波)的效果優(yōu)于連續(xù)式超聲波。范興祥[7,8]等人研究超聲波強化草酸浸出氧化鋅精礦過程。在試驗條件下,用超聲波輻射浸出氧化鋅精礦同機械攪拌相比,浸出率有很大的提高。機械攪拌20min,氧化鋅精礦浸出率僅58.12%,超聲波輻射20min,浸出率則達90.24%,提高了32.12%;鋅浸出率隨輻射時間延長而提高;超聲波輻射強度提高,輻射時間一定時,浸出率提高,浸出率相同時,浸出時間縮短。劉彬等人[9]引入超聲處理技術(shù)強化鐵鹽浸出黃銅礦這一新穎研究方法。在相同浸出條件下,用超聲波處理后,銅的浸出率提高,平均提高幅度在5%～10%,不但有效地縮短浸出反應時間,而且顯著的提高銅的浸出率。趙文煥[10]等利用超聲波進行銀精礦中金銀的氰化浸出小型試驗和擴大試驗,結(jié)果表明超聲波浸出法具有金銀浸出率高、浸出時間短、單耗低等優(yōu)點,在佳試驗條件下,金銀浸出率分別為97%～99%和95%～96%,浸出時間只是常規(guī)氰化浸出時間的1/2,單耗降低10kg/t。王少芬[11]等人將超聲波在硫化礦發(fā)電浸出過程中的應用進行了一定程度的研究。為了強化發(fā)電浸出過程,有效地提高輸出電流、電壓及金屬離子的浸出率,將超聲波引入到硫化礦與二氧化錳的同時發(fā)電浸出過程。在實驗條件下,每次啟動超聲裝置20min,直浸出約10h。在超聲場作用下,輸出電流和電壓都有明顯上升,采用超聲強化比未強化處理的浸出液,由于硫化礦浸出電極在超聲條件下的極化程度減弱,獲得了更大的輸出電流和輸出電壓,從而獲得了更高的浸出率。K.M.Swamy等[12]研究了在有超聲和無超聲的情況下,用尼日爾黑曲酶屬菌種浸出印度奧里薩幫紅土礦。在佳工藝參數(shù),如孢子濃度,葡萄糖用量,礦漿濃度,超聲波降解時間條件下,無超聲波時,浸出20d,鎳的浸出率為92%;用43kHz,1.5W/cm2超聲處理30min后,在孢子濃度為106個/mL和葡萄糖濃度為2%條件下浸出14d,鎳的浸出率高達95%。并且在超聲波作用下,鎳的浸出效果比鐵的浸出效果好。

2.2提高單元操作速率

嚴偉[13]等人主要介紹了超聲波在協(xié)助萃取領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展和應用情況。在相同傳質(zhì)領(lǐng)域里,用超聲波強化多的是液固萃取。高頻和低頻都能強化萃取,但低頻時達到同樣的強化程度小于高頻。超聲波產(chǎn)生的脈動和控制的空化作用可以大大增加湍流強度及相接觸面積,從而強化傳質(zhì)。BatricPesic[14]等在用Kelex100溶劑萃取鎵并用超聲波處理人工合成溶液和工廠的實際溶液時發(fā)現(xiàn),超聲波的作用使鎵的萃取速率提高了15倍,所采用的超聲波頻率為20kHz,聲強為19W/cm2。試驗發(fā)現(xiàn),在超聲波作用下,溫度對鎵的萃取速率沒有影響,而通常的萃取過程中,溫度升高對提高萃取速率是有利的。趙洪力[15]采用自行設計的實驗裝置進行了用超聲波技術(shù)處理含“薄膜鐵”天然硅砂的試驗,結(jié)果證明,在處理10min時,除鐵率一般可達46%～70%,與同樣條件下機械擦洗相比高出15%～45%;處理時間只需1～5min即可達到機械擦洗10～15min所達到的效果,處理時間可縮短2/3以上。Romanteen[16]等研究了在600～800℃范圍內(nèi)CO還原PbO的動力學。當聲壓升15.8Pa,600℃時,PbO的還原速率增加了15%～25%,升800℃時還原速率增加了2倍;同時還發(fā)現(xiàn)聲波頻率<6.6kHz時對PbO的還原速率沒有影響。

2.3在復合材料制備中的應用

馮海闊[2]等人討論了超聲波在顆粒增強金屬基復合材料制備過程中的應用。超聲波在此過程中的主要作用,是改善顆粒與合金液潤濕性及顆粒分散的均勻性。通過總結(jié)超聲分離技術(shù)的機理及研究現(xiàn)狀,提出一種很有發(fā)展?jié)摿Φ牟捎贸暦蛛x技術(shù)制備顆粒增強金屬基表面復合材料的新方法。王俊等[17]采用高能超聲復合法制備了致密度高、增強顆粒均勻分散的SiC顆粒/ZA22復合材料,其內(nèi)部沒有氣孔或顆粒偏聚等缺陷。認為在試驗所用高能超聲處理條件下,熔液中產(chǎn)生的瞬時局部高溫、高壓的聲空化效應與具有高的速度和加速度的聲流效應的協(xié)同作用,是改善增強顆粒與基體合金潤濕性、并使顆粒在合金中均勻彌散分布的主要原因。潘進等[18]用功率超聲波施加于金屬熔體中,可以在極短時間內(nèi)實現(xiàn)纖維與金屬的復合,制備出了高性能復合材料。液態(tài)金屬在超聲作用下能滲入顆粒預制件中或與顆粒均勻混合。超聲浸鍍可以實現(xiàn)鋼絲鍍鋅、鍍鋁。方孝春[19]結(jié)合超聲波理論和作用及高速電鍍理論,對鐵基粉末冶金件鍍鎳的傳統(tǒng)工藝與新工藝進行了試驗對比。經(jīng)過超聲波清洗的鍍件基體與鎳層結(jié)合力明顯提高;封孔處理可降低鍍層孔隙,耐蝕性能提高;鍍層封閉劑R處理后可有效填充和封閉鍍層孔隙,阻擋腐蝕電池的產(chǎn)生,從而提高單層鍍鎳層的防護性能和品質(zhì)。

2.4細化晶粒

孟麗華[20]研究了超聲波處理時間對工業(yè)純鋁鑄錠結(jié)晶組織的影響,分析了超聲波對工業(yè)純鋁結(jié)晶組織影響的原因。研究結(jié)果表明,采用超聲波方法處理熔體后,鑄錠的細化率大幅度提高,可使整個鑄錠斷面均為微細化的等軸晶組織,過剩的超聲波振動將導致鑄錠細化率的下降。該實驗從某種意義上證明了超聲波振動的細化效果是來自于動態(tài)形核機制。胡松青[21]在熔融金屬的冷卻過程中導入超聲波獲得了較小的晶粒,并且在超聲波的作用下,形成的晶核進入振動狀態(tài),從而加速生長過程。對碳鋼的超聲處理表明,它可使晶粒尺度從200μm減少到25～30μm,碳鋼的延展性增加30%～40%,機械強度提高20%～30%。對金屬鋅冷卻結(jié)晶的研究表明,超聲處理可使其臨界切變應力強度提高80%,而且,在頻率為25kHz、強度為50W/cm2的超聲波作用下,金屬鋅的晶形由圓柱形改變成均勻的六角形。Gomes等[22]認為,在NaOH溶液中,用超聲波處理鋁土礦可以提高微擾作用和提高礦石顆粒的溶解速率,然后再用超聲波處理溶液,可使溶液中的固體顆粒沉降分離速度加快;用超聲波處理加晶種的鋁酸鈉溶液可以提高分解速率和使晶體生長更均勻。趙忠興[23]在鑄造合金中導入超聲波,并通過硬脂酸和丁二腈在凝固時施加超聲波。結(jié)果認為:其周期性的空化和攪拌作用,使合金液的溫度和成分均勻化,細化了鑄造組織,減輕了鑄造合金的宏觀偏析傾向,提高了鑄造組織的均勻性。他們還研究了超聲波對鋁合金結(jié)晶過程的影響[24],結(jié)果表明:對鋁合金液施加超聲波,以底部導入超聲波為好,可避免氧化夾雜的生成;超聲波施加于鋁合金液,可使其顯微組織明顯細化;超聲波在金屬液內(nèi)傳導過程中,其聲強度隨傳導距離的增加而衰減。

2.5超聲脫氣、去夾雜技術(shù)

用高聲強的超聲波處理液體可以明顯減少液體中溶解的氣體量[2]。該作用已經(jīng)被用于熔融金屬液的脫氣過程,成為超聲脫氣技術(shù)。魯曼里、艾斯瑪赫和玻依奇[25]用超聲波處理了含5%～7%鎂的鋁鎂合金,結(jié)果表明,超聲波對熔融金屬中排出氣體的作用很大。超聲彈性振動在幾分鐘內(nèi)可以使合金*去氣。白曉清[26]等研究了超聲波對流動液體中夾雜物去除效果的實驗,無超聲波作用下,夾雜物會自然上浮液體表面并且僅有少量的夾雜物粘附于容器的壁面和底部;在超聲波作用下,夾雜物因凝聚在短時間內(nèi)容易上浮液體表面或粘附于容器的壁面和底部。在1.5s和30s時,可以明顯觀察到有超聲波作用的液體更為清澈。SarukhanovR.G[27]等研究了在頻率44kHz、振幅1μm的超聲波作用下錫的結(jié)晶凈化過程,結(jié)果表明,超聲波改善了雜質(zhì)元素的分離效果,使Cu、Au、Cr、Ni在錫中的分配系數(shù)降低了25%～45%,從而達到使錫精煉的目的。

2.6超聲無損檢測(NDT)技術(shù)

陳革等[28]針對粉末冶金(PM)零件在制備過程中不可避免存在的缺陷(氣孔或裂紋),采用NDT技術(shù)對其進行了初步研究。結(jié)果表明,超聲無損檢測散射波的波形可在一定程度上反映粉末冶金制品中孔隙的數(shù)量和狀態(tài)。散射波不明顯時,說明材料的孔隙很小,可能小于超聲波的波長;散射信號雜亂且增強時,說明材料孔隙較多。但散射波與孔隙之間的量的對應關(guān)系,因所受影響因素眾多,只能大概反映孔隙的狀況。超聲無損檢測中聲速和材料中的孔隙率有一定的線性關(guān)系,聲速的減小代表了材料孔隙的增多,同時在一定程度上也反映了材料的性能。因此,可以用超聲無損檢測技術(shù)來評價PM材料的某些性能。從而達到對該類零件實現(xiàn)非破壞性的快速、全面檢測的目的。李軍[29]對不銹鋼復合鋼板超聲波檢測方法進行了闡述。在檢測不銹鋼復合鋼板時,通常選用單晶直探頭局部水浸法從復板一側(cè)按照掃查靈敏度進行檢測,一旦發(fā)現(xiàn)缺陷波的信號,先將其圈住,再用單晶直探頭的直接接觸法準確劃出缺陷的邊界(確定邊界用缺陷波全波消失法),并按照生產(chǎn)合同技術(shù)要求的相關(guān)標準,對缺陷是否可以修復做出準確評判。

3結(jié)論

(1)超聲波對許多冶金過程確實能起到有效的強化作用。從實際應用的角度來看,現(xiàn)在的超聲波設備普遍存在功率小的問題,不能*工業(yè)化生產(chǎn)的要求,盡快研究出大功率超聲波設備是解決應用問題的當務之急。隨著科技的進步,可以相信在不久的將來,功率超聲在強化冶金過程、復合材料的制備、細化晶粒,脫氣去雜質(zhì),檢測等方面的應用將越來越廣闊,發(fā)揮越來越重要的作用。

(2)超聲波會導致固體和液體出現(xiàn)“空化現(xiàn)象”。雖然對生物體來說,產(chǎn)生瞬態(tài)空化作用時,靠近爆炸氣泡附近的細胞會受到損傷,但一般說來,在人體內(nèi)大多數(shù)器官和生物流體中,損傷少量細胞不會對人體產(chǎn)生危害。

(3)超聲波在我國冶金工業(yè)中的應用發(fā)展迅速,一方面得益于技術(shù)本身的不斷完善,另一方面有超聲波設備生產(chǎn)廠家的支撐,比如深圳市科工達超聲設備有限公司、深圳市時代超聲設備有限公司、寧波海曙金達超聲設備有限公司、北京超聲波明和公司等大型制造廠商,都以生產(chǎn)冶金行業(yè)超聲波設備為主。

對于大型冶金工業(yè)廠房,鋼結(jié)構(gòu)近期興建的項目較多,規(guī)模越來越大.由于大型鋼結(jié)構(gòu)廠房歷史不長,鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工技術(shù)并非十分成熟,在大規(guī)模工程實踐過程中,廣大工程技術(shù)人員遇到諸多技術(shù)問題,急待鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)研究人員去解決;可見結(jié)合大型的工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝進行施工技術(shù)的研究是十分必要的,同時對今后的工程實踐也是極有意義的.本文將以廣東省韶關(guān)鋼鐵集團有限公司(以下簡稱“韶鋼”)大轉(zhuǎn)爐主廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝施工為例進行研究.

2工程概況

大轉(zhuǎn)爐工程位于韶鋼三軋廠和煉軋廠以北、熱電廠第三熱電站以東,占地面積約22萬m2,建筑面積約11萬m2;建筑工程主要包括新建的煉鋼和連鑄車間主廠房、生產(chǎn)輔助建筑.其中主廠房共九跨,由水渣跨、干渣跨、脫硫跨、加料跨、鋼水接收跨、連鑄澆鑄跨、切割跨、出坯跨組成,建筑面積70000多m2.上部采用全鋼結(jié)構(gòu),總重約1?9萬.t其中,柱子為二階或三階格構(gòu)式鋼柱,上段為工字形截面,柱腳形式均為杯口插入式柱腳.上柱為單根焊接H型鋼,截面尺寸A列1500×700,重14?5t/根,長25?895m;B列截面尺寸2750×800,重22?05t/根,長27?850m.對于E、F列非塔樓立柱和C、D、G列各柱,重量基本在36~55t之間,基本上分二段制作,分段位置設置在一階牛腿面上,分段制作的柱子均在吊裝前進行預拼,滿足相應質(zhì)量要求.

3吊裝方案的選定

根據(jù)實際情況,如何經(jīng)濟、高效地完成主廠房結(jié)構(gòu)的安裝是主要的問題.而這一主要問題的關(guān)鍵是吊裝機械的選用及布置.根據(jù)工程特征,主吊機械選用2臺150t履帶吊和1臺120t汽車吊,其中150t履帶吊負責加料跨、爐子跨、鋼水接收跨、連鑄跨的吊裝,120t汽車吊負責出坯跨,切割跨、脫硫跨、干渣跨、水渣跨的安裝和附屬鋼結(jié)構(gòu)的安裝,輔助機械選用2臺50吊機和1臺45t吊負責構(gòu)件倒運、拼裝.施工準備涵蓋的內(nèi)容較多,基礎的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.另外要考慮結(jié)構(gòu)制作與基礎施工的偏差,并考慮結(jié)構(gòu)制作的溫度影響,在基交安時一同消除.結(jié)構(gòu)安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等.只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進行.大轉(zhuǎn)爐工程由于施工場地較寬闊,設備單獨儲存在設備堆放場,采用二次倒運進行安裝,保證了施工現(xiàn)場的整潔.高強螺栓的管理應重點對待,應有計劃有制度的進行管理.現(xiàn)場儲存場地應重點考慮,特別是在多雨潮濕的韶關(guān)地區(qū),應特別重視.施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證,在充分了解圖紙的前提下經(jīng)濟合理地準備好如下工作.

4鋼結(jié)構(gòu)安裝施工

4.1安裝程序

4.2編制構(gòu)件吊裝順序表

按照結(jié)構(gòu)制造的安裝圖的構(gòu)件編號及結(jié)構(gòu)的安裝順序編制吊裝順序表.

4.3構(gòu)件的合理碼放管理

為便于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝,構(gòu)件進廠后應進行合理的堆放.原則為:現(xiàn)場急需安裝的應直接堆放到現(xiàn)場,按照吊裝順序先吊裝的碼放在上頭,后吊裝的碼放在下頭.不急于吊裝的構(gòu)件暫時存放在現(xiàn)場外.堆放時應注意柱梁分開并按照軸線分類碼放.存放場地應設專人進行管理,并按供貨要求和供貨清單進行清點,資料存檔.構(gòu)件堆放時H型構(gòu)件應立放,不得平放.每個構(gòu)件的支點不得少于兩個,支點的位置宜在構(gòu)件端部1/7跨處,疊放時不得超過3層并用木方正確的分層墊好墊平,支點應上下對齊.

4.4安裝說明

4.4.1墊鐵加工

墊鐵采用不同厚度的鋼板加工,12mm及以下鋼板采用切板機下料,較厚的鋼板采用半自動切割機切割,切割后采用角磨砂輪將毛邊磨平.

4.4.2劃線校驗

按圖對柱子進行編號,并標明標高及前后方向.將柱子平放在組合平臺上,根據(jù)圖紙尺寸校驗柱子外形尺寸;檢驗柱面與斷面的垂直度.對柱子進行外觀檢查,應無裂紋、分層、撞傷等缺陷;節(jié)點接合面無嚴重銹蝕、油漆、油污等雜物;焊縫外觀檢查無裂紋和咬邊情況等.

4.5主要安裝方案

4.5.1鋼柱安裝

采用鋼板凳定位方法:杯口基礎清理后,采取水準儀、經(jīng)緯儀對基礎進行標高測量、軸線測量.用鋼卷尺對鋼柱實物進行測量其長度(以牛腿處柱腳為準).以上基礎標高誤差+鋼柱實物長度誤差,得到鋼板凳的加工高度,以基礎的實際軸線位置作為定位銷子的位置.以上方法必須在杯口基礎澆灌前進行座漿墊板埋件的施工,即土建在杯口基礎裝模時,制作一個錐形模件安裝于基礎中心.在杯口基礎拆模后,通過二次座漿把埋件放于杯口基礎,通過座漿墊板調(diào)整高度與水平度及定位銷軸線位置.

4.5.2吊車梁安裝

依據(jù)吊裝柱子的中心線在每根柱子的牛腿面彈出吊車梁的中心線,在吊梁中心線上設置兩點,然后用鋼尺和彈簧稱校核并列兩根吊車梁的中心線間距(軌距).根據(jù)柱肩梁上的螺栓孔,測出兩根吊車梁對齊面的軸線,用鋼尺測出兩軸線間距是否與吊車梁的安裝長度相符.待柱子、柱間支撐安裝完畢,可將吊車梁吊裝到位,臨時固定,底部用螺栓與柱子連接,頂部用L100×8的角鋼與柱子臨時焊接,吊車梁安裝時,應根據(jù)柱肩梁上的行車梁中心線和軸線進行擺放.長度小于18m的吊車梁采用兩個吊點捆綁,大于18m吊車梁采用4個吊點綁扎,36m吊車梁利用150t或80t吊機吊裝就位.

4.5.3屋架安裝

1)屋架扶直與就位

屋架扶直時起重機的吊鉤應對準屋架中心,左右兩邊的纜風繩應對稱,吊索與水平的夾角要在45°.吊索應使其受力均勻,以避免屋架在扶直過程中產(chǎn)生扭曲應力.鋼屋架扶直后,應在兩側(cè)采用鋼管或毛竹對夾屋架腹桿進行臨時加固,以增強屋架縱向剛度,保證其吊裝過程不變形.緊接進行吊裝就位.在吊裝時考慮到屋架的安裝順序和兩端方向,用安裝螺栓與廠房柱連接,以保持屋架的穩(wěn)定.屋架的綁扎點選在上弦的節(jié)點處,且采用4個吊點左右對稱,高于屋架的重心,使屋架起吊后能基本保持水平,不搖晃不傾翻.在屋架的兩端拉設穩(wěn)繩,吊裝時由兩名工人拉緊熘繩,以便于控制屋架轉(zhuǎn)動.

2)屋架的吊裝就位和臨時固定

在屋架吊裝前使用經(jīng)緯儀和卡尺在柱頂測出定位軸線,檢查相應柱頭的間距和屋架的幾何尺寸.屋架吊起離地面300mm左右時,將屋架轉(zhuǎn)吊裝位置的下方,再將屋架提升到柱上方500mm左右,然后將屋架緩緩降安裝位置進行對位作業(yè).吊機選用150t或80t履帶吊.一榀屋架的臨時固定應準確可靠,采用每側(cè)兩根直徑11mm的鋼絲繩從兩邊拉牢的方法進行.第二榀屋架的臨時固定用工具式水平支撐與一榀屋架連接,以后各屋架與前一榀屋架采用相同方法連接.每榀屋架一邊少有兩個工具式水平支撐.后續(xù)各屋架的位置和垂直度通過這些工具式支撐進行調(diào)整.每相鄰兩榀屋架吊裝就位,經(jīng)校正滿足設計和規(guī)范要求并與柱頂按設計要求固定后,及時將屋架支撐系統(tǒng)桿件安裝到位,使之成為一個相對獨立的單元,取下工具式支撐,安裝屋面檀條.

3)屋架固定

屋架兩端與廠房柱的固定,上弦采用支托板焊接加久螺栓的連接方法,下弦采用焊接的方法.支托板與屋架上弦端板的頂緊面必須保證有2/3以上接觸面.安裝螺栓孔不能任意用氣割擴孔,久性螺栓不得墊2個以上的墊圈,螺栓外露絲扣長度不少于2~3扣.[1]

4.5.4高強螺栓的保管與緊固

1)高強螺栓的保管:高強螺栓在使用時應輕裝、輕卸,防止損壞螺紋.高強螺栓應按包裝箱上注明的批號、規(guī)格分類保管,室內(nèi)存放.堆放不宜過高.使用時應防止生銹和污染臟物.高強螺栓在安裝使用前嚴禁任意開箱.當天剩余的螺栓必須妥善保管,不得亂扔、亂放.安裝時不得將螺栓強行打入,防止損壞螺紋,扭矩系數(shù)發(fā)生變化.

2)高強螺栓的緊固:本工程所有柱、梁及支撐連接采用中國標準的鋼結(jié)構(gòu)用10.9級扭剪型高強螺栓,單軌吊車梁的連接采用普通螺栓.扭剪型高強螺栓的擰緊一般節(jié)點分為初擰、終擰.對于大型節(jié)點應分為初擰、復擰、終擰.初擰及復擰后的高強螺栓在螺母上涂黃色油漆然后用扳手進行終擰打掉梅花頭.要求外露一個絲牙.高強螺栓在初擰、復擰和終擰時,應按照由中央順序向兩側(cè)對稱施擰.初擰、復擰及終擰應在同內(nèi)完成.[2]

5施工設施

5.1結(jié)構(gòu)安裝設施

結(jié)構(gòu)安裝時人員上下采用鋼爬梯,鋼柱安裝前在地面提前安裝臨時爬梯.直爬梯制作考慮標準化,每節(jié)爬梯長度5m,寬度400mm,用-40×4扁鋼和Φ12圓鋼制作,圓鋼和扁鋼打孔塞焊,踏步高度300mm,爬梯之間連接可使用螺栓連接,即在爬梯兩端的扁鋼上分別打兩個Φ18mm的孔,用M16螺栓把兩節(jié)爬梯連接起來.爬梯安裝在柱子的小面上,以免影響鋼梁的安裝.爬梯與鋼柱固定方法:爬梯上端以柱箍形式與鋼柱固定,柱箍用∠63×6角鋼和Φ16對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,爬梯與柱箍用螺栓連接,爬梯與鋼柱間留出100mm距離爬梯詳圖及安裝方法附圖.為了方便人員的上下,廠房的正式樓梯應及時進行安裝.

5.2構(gòu)件安裝平臺

鋼梁及支撐安裝時,在節(jié)點位置應搭設操作平臺,在每個梁柱結(jié)點處和兩柱相接處均需安裝操作平臺,操作平臺由柱箍、腳手板和防護欄桿組成,柱箍用∠63×6角鋼和Φ20對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,角鋼及螺栓的長度應根據(jù)鋼柱截面尺寸加工,角鋼應從柱邊伸出800mm,以便于鋪設腳手板和留出人員上下空隙.每個操作平臺設兩組柱箍、4塊腳手板,四面安裝圍護欄桿,腳手板與柱箍的角鋼綁扎牢固,與鋼柱留出500mm空隙,便于施工人員上下并按規(guī)程搭設安全防護圍欄,操作平臺應在鋼柱安裝前進行安裝.

5.3人員水平行走

安裝人員在各層水平行走時,應在通道中通行.通道采用腳手板鋪設,利用腳手管搭設水平防護欄桿.

6安全設施

6.1防人員墜落設施

防人員墜落主要從以下幾個方面考慮:1)人員爬鋼梯時,采用墜落自鎖裝置,解決鋼爬梯無保護的問題.自鎖裝置使用時應注意不能裝反.人員爬行時,自鎖裝置應始終在人員的上方.2)安裝鋼梁及支撐時,由于通道暫不能搭設,因此安裝同鋼柱連接的鋼梁時,人員站在操作平臺上,安全帶掛在防護欄桿上.安裝同主梁連接的鋼梁及支撐時,主鋼梁部位掛安全防護繩,人員將安全帶掛在防護繩上行走.當主梁安裝完成后應及時掛設安全網(wǎng),并在結(jié)構(gòu)外側(cè)搭設挑網(wǎng).

6.2防物體墜落設施

安裝使用的工具,如扭矩扳手、過沖、扳手、撬棍、角磨機等應采用安全保護繩,防止墜落.使用的螺栓墊片等應放入工具袋.

7施工體會

1)基礎的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.

2)安裝鋼柱時采用鋼板凳定位銷法與常規(guī)的預埋件、墊板安裝法對比,具有簡便易行、降低人工、機械成本以及工人的勞動強度、提高安全系數(shù)和工作效率等優(yōu)點.

3)結(jié)構(gòu)安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等,只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進行.

4)對于高強螺栓施工,初擰順序及緊固力大小對螺栓緊固的均勻性有很大影響.通過對稱初擰使構(gòu)件連接板層密貼程度提高,保證各螺栓均勻受力,摩擦面性能得到充分利用,節(jié)點承載力提高.

5)施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證.