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［摘要］ 武钢一硅钢技改工程高温环形退火炉工程，新建两座环形退火炉，环形退火炉钢框架由框架柱和梁组成。为了确保梁、柱的制作精度，安装之后构成一个符合设计要求的圆环，严格按照设计详图和施工规范要求进行制作，控制好关键工序的制作质量，就保证了整个钢框架的制作精度。实践证明，解决了柱上牛腿的角度、梁的加工角度以及高强螺栓孔的加工，就保证了环形炉框架的制作质量。
［关键词］框架柱牛腿梁角度高强螺栓孔
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
前言
环形炉框架钢结构由框架柱和钢梁组成，框架柱和梁的制作质量的好与坏对整体质量的影响是至关重要的。影响环形炉钢结构制作质量的工序有三个，一是环形炉框架柱牛腿角度的装配；二是环形炉钢梁的加工角度；三是高强螺栓孔的加工。我们在制作过程中着重从这三个方面入手，精心组织，严格按照图纸和规范要求进行施工。在开始制作时，组织施工人员学习施工图纸，指出其中的重点及难点，相互讨论，做到对结构组成了如指掌；在施工过程中跟踪检查，开展自检、互检、专检，将误差控制在允许偏差范围之内，在焊接前对组装尺寸进行复查，符合图纸设计要求和规范要求后，进行焊接；在焊接过程采取减少焊接变形的方式进行焊接。构件制作完后，在制作场地进行了预拼装，实测环形角度值也满足设计要求。实践证明，控制好制作环形炉钢结构三个关键工序，就能保证环形炉钢结构的制作质量。满足用户的需要，通过提高工程质量占领建筑市场。
1、工程概况
武钢一硅钢技改工程高温环形退火炉工程，新建ROF6、ROF7两座环形退火炉，环形炉炉膛中心线的直径55.2m，内框架柱（D列）与外框架柱（A列）间的间距有9.72m。框架柱将环形炉分成28部分，9°的有3个，12°的有21个，15°的有3个，36°的有1个。框架柱的材料是轧制H型钢（HW200*200*8*12、HW150*150*7*10，材质Q235B），钢梁的材料是HM248*124*5*8、HM148*100*6*9，材质Q235B。环形炉钢框架由框架柱和梁组成，环形炉示意图如下：
框架有两层（±0.000，+3.495），B門标高最高+10.000。框架柱与梁通过牛腿连接，牛腿与框架柱的角度（3°），梁与梁之间的角度（3°），牛腿与梁之间通过高强螺栓连接，高强螺栓主要M16的摩擦型高强螺栓，高强螺栓孔径是φ17的。如图所示：
2、主要施工技术
2．1环形炉钢框架构件的制作和加工的一般要求：
（1）按设计图纸尺寸划线
a划线中使用符合国家标准、一级品的钢卷尺。
b按切割用尺寸划线时要考虑焊接收缩等因素。
加工余量：
切割缝：剪切1mm手工切割2-5mm半自动切割3-4mm
(2)切割
a 钢板采用半自动切割机，小块的连接板12mm以下的采用剪板机切割。
b型钢用高速切断机或角铁切断机切断。
c切割形成的刻痕如在1mm以下用手动砂轮机修补、在1mm以上的先补焊再对焊缝用手动砂轮机修补。修补后的刻痕应在0.5mm以下。
d切割中产生的铁锈、渣子、毛刺等要清除。要清除切割中出现的变形。切割面的加工精度应在100u以下。
e气割时要考虑工件品种、形状等因素以免出现变形。
(3)开坡口
a确认图纸中坡口尺寸后，采用专用倒角机开坡口。
b坡口的加工精度应在100u以下。形状公差在“检查基准”所示的允许范围内。
(4)组装
组装尺寸是已考虑了焊接收缩等因素、并设定了收缩余量的尺寸。根据此尺寸组装。
a确认尺寸误差、弯曲度、扭转变形等等以及相互配合中都未出现异常情况，然后在工作平台上或工作平台的代用品—H型钢上预组装。
b预组装中的焊工和正式焊接时的焊工具有相同资质（焊工应具有必要的技能并考试取得合格证的焊工）。
c预组装中使用的焊条和正式焊接时的焊条应为同一品种，定位点焊所必须的焊缝长度至少是50mm左右。对于炉门处钢结构框架，在适当的预组装位置作定位点焊。所必须的焊缝长度至少是10~15mm左右。
d定位点焊后，再次确认尺寸、形状等等都未出现异常情况，然后进行正式焊接。
(5)焊接
a焊接应由具有必要的技能并经考试取得合格证的焊工进行。
b焊接前，焊接面上的渣子、污垢、锈迹、油迹、水分等等杂质都要完全清除，以消除缺陷生成的条件。
c焊条的保管、使用要充分注意，要使用符合国标规定的焊条。焊条种类要根据被焊件的材质选定。
d焊接姿势的原则是“向下焊”。不得已采用其它姿势焊接时，要保持稳定姿态。
e焊接时要考虑：1）限定位置、2）规定焊接顺序、3）反变形、4）预热等措施，尽量防止变形。
f焊接时要充分注意以免施工中出现如下的不良情况：1）焊道的接缝、2）焊口的处理、3）裂纹、4）气泡、5）焊缝长度不足、6）咬边、7）焊瘤、8）未焊透、9）焊渣夹杂等等。
d焊接缺陷的修补：
1）切割形成的刻痕：0.5mm以下用打磨器磨得光滑；在0.5mm以上先补焊再对焊缝用打磨器修补。
2）未焊透、气泡用表面吹割清理。
3）咬边：在0.5mm以上先补焊，焊后如有损美观就用打磨器修补。
4）焊瘤：用打磨器削去、或用表面吹割清理把这部分除去再重新焊接。
5）焊缝长度不足：补焊到规定的长度。
6）焊条：采用E4303电焊条。或采用图中所选用的焊条。
(6)通孔
所用螺栓孔采用钻孔，要保持尺寸精度。H型钢上的孔采用摇臂钻，连接板上的孔采用三维数控钻孔。
2．2制作中特殊要求
(1)角度的保证：按规定角度制作模板并保持此角度。
(2)高强螺栓连接面的摩擦系数及高强螺栓孔按国标执行。
(3)参照随附检查样表制定所有部（构）件的检查结果表。框架高度尺寸及连接附件的总长均为负公差控制。
2．3涂装
(1)表面处理
用电动工具将钢材表面除锈，达到SIS-Sa2.5级。
(2)涂装技术要求
底漆：无机硅硅酸富锌底漆（400℃），漆膜厚度80um；面漆：有机硅耐热漆（400℃），漆膜厚度30um。
(3)不采用涂装的部位
柱底面、高强度螺栓结合面。炉门处对接用的盖板不可以涂装。
(4)其它
外观及尺寸检查，应在涂装前进行。
环形炉钢框架制作工艺过程：准备工作-放样、号料（划线）-下料（切割）-制孔-组装-焊接-检验-涂装-预拼装-出厂。最关键的工序是组装和制孔，即：1、柱与牛腿的组装；2、梁与梁的角度（即梁的弯折角度）；3、高强螺栓孔的钻孔。
3、 框架柱与牛腿的组装角度的控制
框架柱与梁的连接是通过牛腿、连接板连接的。柱与牛腿的组装角度是影响框架结构制作质量的关键工序，角度的偏差，导致整个框架柱与梁不能构成一个标准的环形，影响环形炉壳的安装。为了控制好柱与牛腿的组装工序，我们要做好如下工作：技术准备，图纸会审：与甲方、设计、监理沟通，了解设计意图；审核施工图：根据工厂的条件，工厂的工艺条件是否满足要求；详图设计：根据设计文件进行详图设计，便于加工制作。技术交底，技术负责人首先将施工设计详图审核一遍，找出其中的重点及难点，向作业班组交底，注意施工中的重点和难点。在制作过程中完成号料、切割后，然后组装，在组装前复核切割的尺寸是否与详图相符，是否符合施工规范要求，确认完毕后进行组装。组装完成后进行焊接。完成组装工序后效果图：如下图。
现场操作图
3.1技术要求：
施工详图已完成并由原设计签字。施工方案和组织设计已得到审批。
加工技术要求：
（1）放样、号料应根据加工要求增加加工余量。
（2）制孔应注意控制孔位和垂直度。
（3）装配工序应根据构件特点制定相应的装配工艺及装胎具。
（4）焊接工序应严格控制焊接变形。
3.2质量要求：
（1）样板、样杆应经质量检验员检验合格后，方可进行下料。
（2）零件加工完毕需经质检员检验合格，方可进行组装。
（3）装配完成的构件应经质量检验员检验合格后，方可进行焊接。
（4）焊接过程中应严格按照焊接工艺要求控制相关焊接参数，并随时检查构件的变形情况；如出现问题，应及时调整焊接工艺。
3.3钢结构的组装
钢结构构件组装的一般规定：
（1）、组装前，工作人员必须熟悉构件施工图及有关的技术要求，并根据施工图要求复核其需组装零件质量。首先要了解以下几个问题：
a、了解构件的结构特点，以便提出装配的支撑与夹紧等措施。
b、了解各零件的相互配合关系，使用材料及其特点，以便确定装配方法。
c、了解装配规程和技术要求，以便确定控制程序、控制基准及主要控制数据。
（2）在采用胎模装配时必须遵循下列规定：
a布置装配胎模时必须根据其钢结构构件特点考虑预放焊接收缩量及其他各种加工余量。
b组装出首批构件后，必须由质量检查部门进行全面检查，经检查合格后，方可继续进行组装。
c构件装配过程中必须严格按照工艺规定进行，当有隐蔽焊逢时，必须先行施焊，并经检验合格后方可覆盖。当有复杂装配部件不易施焊时，亦可采用边装配边施焊的方法来完成其装配工作。
d为减小变形，可采用先组装成部件，然后组装成构件的方法。
4、钢梁弯折角度的加工
武钢一硅钢技改工程高温环形炉工程，钢框架的线与线之间的圆心角大部分是12°，线与線间梁的弯折角度是3°，加工钢梁的弯折角度，作业人员首先要将图纸中零件尺寸及角度识别清楚，做到心中有数。按设计图进行号料切割后然后进行角度加工。钢梁角度加工工艺过程：
（1）准备工作：按设计角度制作模板角度。将平台找平，H型钢操作架固定在平台上，将H型钢钢梁按设计尺寸下好料，放在操作架上。H型钢梁一端用板夹固定在操作架上，在弯折线处用一固定架将钢梁固定。
（2）切割：在H型钢钢梁将弯折线画好，用手把切割机割开一条缝。
（3）火烤：用烤枪在H型钢翼缘切割缝的另一边进行火烤，烤至钢材呈赤褐色（600℃），停止加热。
（4）折弯：加热后，用液压千斤顶顶起H型钢梁活动端，顶起高度与该段设计弯折高度一致，停止操作液压千斤顶，然后测量梁的两端水平长度，弯折中心点到各端水平线的垂直距离。按设计角度制作模板角度进行测量弯折角度。
（5）焊接：各测量尺寸与设计一致，最后将割缝焊好，焊缝质量等级达到一级，然后钻孔，组装焊接连接板，环形梁加工完成。
钢梁弯折角度加工质量控制：按照详细施工设计图，弯折点定位准确，切割缝整齐成一直线，液压千斤顶操作控制精准，首先要计算千斤顶提升高度，即提升多高才能达到设计弯折角度，加工角度利用液压千斤顶省力，操作简单。边操作边用角度模板测量，和角度模板相吻合了，角度加工工序完成。
在角度加工中，火焰加热温度控制很关键。火焰加热根据材质、板厚和加热方法等不同情况，选择不同的加热温度。可分为低温加热、中温加热和高温加热。中温加热，加热温度为600～700℃，适宜加热板厚6～12mm的钢板。本工程钢梁翼缘板的厚度是8或9mm，因此采用中温加热。可近似地凭观察钢材的加热颜色估计加热温度。钢材表面颜色及其相应的温度，赤褐色 600℃ ，暗赤色 650℃，暗樱红700℃。
钢梁的弯折角度加工，需要操作技术相当熟练的施工人员进行施工，要控制切割质量、加热温度、液压千斤顶的操作。
成形实物图
5、结束语
通过上述合理控制关键工序，施工过程中质量得以保证。在环形炉钢结构制作的过程中，我们对关键工序钢柱上牛腿的角度、梁的加工角度以及高强螺栓孔的加工质量加以控制，安装的钢框架节结点角度与环形炉设计角度吻合，安装十分顺利。通过实践说明保证了施工各工序的质量，重点解决三个关键工序的质量，就能保证环形炉框架的制作质量。
［关键词］框架柱牛腿梁角度高强螺栓孔
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
前言
环形炉框架钢结构由框架柱和钢梁组成，框架柱和梁的制作质量的好与坏对整体质量的影响是至关重要的。影响环形炉钢结构制作质量的工序有三个，一是环形炉框架柱牛腿角度的装配；二是环形炉钢梁的加工角度；三是高强螺栓孔的加工。我们在制作过程中着重从这三个方面入手，精心组织，严格按照图纸和规范要求进行施工。在开始制作时，组织施工人员学习施工图纸，指出其中的重点及难点，相互讨论，做到对结构组成了如指掌；在施工过程中跟踪检查，开展自检、互检、专检，将误差控制在允许偏差范围之内，在焊接前对组装尺寸进行复查，符合图纸设计要求和规范要求后，进行焊接；在焊接过程采取减少焊接变形的方式进行焊接。构件制作完后，在制作场地进行了预拼装，实测环形角度值也满足设计要求。实践证明，控制好制作环形炉钢结构三个关键工序，就能保证环形炉钢结构的制作质量。满足用户的需要，通过提高工程质量占领建筑市场。
1、工程概况
武钢一硅钢技改工程高温环形退火炉工程，新建ROF6、ROF7两座环形退火炉，环形炉炉膛中心线的直径55.2m，内框架柱（D列）与外框架柱（A列）间的间距有9.72m。框架柱将环形炉分成28部分，9°的有3个，12°的有21个，15°的有3个，36°的有1个。框架柱的材料是轧制H型钢（HW200*200*8*12、HW150*150*7*10，材质Q235B），钢梁的材料是HM248*124*5*8、HM148*100*6*9，材质Q235B。环形炉钢框架由框架柱和梁组成，环形炉示意图如下：
框架有两层（±0.000，+3.495），B門标高最高+10.000。框架柱与梁通过牛腿连接，牛腿与框架柱的角度（3°），梁与梁之间的角度（3°），牛腿与梁之间通过高强螺栓连接，高强螺栓主要M16的摩擦型高强螺栓，高强螺栓孔径是φ17的。如图所示：
2、主要施工技术
2．1环形炉钢框架构件的制作和加工的一般要求：
（1）按设计图纸尺寸划线
a划线中使用符合国家标准、一级品的钢卷尺。
b按切割用尺寸划线时要考虑焊接收缩等因素。
加工余量：
切割缝：剪切1mm手工切割2-5mm半自动切割3-4mm
(2)切割
a 钢板采用半自动切割机，小块的连接板12mm以下的采用剪板机切割。
b型钢用高速切断机或角铁切断机切断。
c切割形成的刻痕如在1mm以下用手动砂轮机修补、在1mm以上的先补焊再对焊缝用手动砂轮机修补。修补后的刻痕应在0.5mm以下。
d切割中产生的铁锈、渣子、毛刺等要清除。要清除切割中出现的变形。切割面的加工精度应在100u以下。
e气割时要考虑工件品种、形状等因素以免出现变形。
(3)开坡口
a确认图纸中坡口尺寸后，采用专用倒角机开坡口。
b坡口的加工精度应在100u以下。形状公差在“检查基准”所示的允许范围内。
(4)组装
组装尺寸是已考虑了焊接收缩等因素、并设定了收缩余量的尺寸。根据此尺寸组装。
a确认尺寸误差、弯曲度、扭转变形等等以及相互配合中都未出现异常情况，然后在工作平台上或工作平台的代用品—H型钢上预组装。
b预组装中的焊工和正式焊接时的焊工具有相同资质（焊工应具有必要的技能并考试取得合格证的焊工）。
c预组装中使用的焊条和正式焊接时的焊条应为同一品种，定位点焊所必须的焊缝长度至少是50mm左右。对于炉门处钢结构框架，在适当的预组装位置作定位点焊。所必须的焊缝长度至少是10~15mm左右。
d定位点焊后，再次确认尺寸、形状等等都未出现异常情况，然后进行正式焊接。
(5)焊接
a焊接应由具有必要的技能并经考试取得合格证的焊工进行。
b焊接前，焊接面上的渣子、污垢、锈迹、油迹、水分等等杂质都要完全清除，以消除缺陷生成的条件。
c焊条的保管、使用要充分注意，要使用符合国标规定的焊条。焊条种类要根据被焊件的材质选定。
d焊接姿势的原则是“向下焊”。不得已采用其它姿势焊接时，要保持稳定姿态。
e焊接时要考虑：1）限定位置、2）规定焊接顺序、3）反变形、4）预热等措施，尽量防止变形。
f焊接时要充分注意以免施工中出现如下的不良情况：1）焊道的接缝、2）焊口的处理、3）裂纹、4）气泡、5）焊缝长度不足、6）咬边、7）焊瘤、8）未焊透、9）焊渣夹杂等等。
d焊接缺陷的修补：
1）切割形成的刻痕：0.5mm以下用打磨器磨得光滑；在0.5mm以上先补焊再对焊缝用打磨器修补。
2）未焊透、气泡用表面吹割清理。
3）咬边：在0.5mm以上先补焊，焊后如有损美观就用打磨器修补。
4）焊瘤：用打磨器削去、或用表面吹割清理把这部分除去再重新焊接。
5）焊缝长度不足：补焊到规定的长度。
6）焊条：采用E4303电焊条。或采用图中所选用的焊条。
(6)通孔
所用螺栓孔采用钻孔，要保持尺寸精度。H型钢上的孔采用摇臂钻，连接板上的孔采用三维数控钻孔。
2．2制作中特殊要求
(1)角度的保证：按规定角度制作模板并保持此角度。
(2)高强螺栓连接面的摩擦系数及高强螺栓孔按国标执行。
(3)参照随附检查样表制定所有部（构）件的检查结果表。框架高度尺寸及连接附件的总长均为负公差控制。
2．3涂装
(1)表面处理
用电动工具将钢材表面除锈，达到SIS-Sa2.5级。
(2)涂装技术要求
底漆：无机硅硅酸富锌底漆（400℃），漆膜厚度80um；面漆：有机硅耐热漆（400℃），漆膜厚度30um。
(3)不采用涂装的部位
柱底面、高强度螺栓结合面。炉门处对接用的盖板不可以涂装。
(4)其它
外观及尺寸检查，应在涂装前进行。
环形炉钢框架制作工艺过程：准备工作-放样、号料（划线）-下料（切割）-制孔-组装-焊接-检验-涂装-预拼装-出厂。最关键的工序是组装和制孔，即：1、柱与牛腿的组装；2、梁与梁的角度（即梁的弯折角度）；3、高强螺栓孔的钻孔。
3、 框架柱与牛腿的组装角度的控制
框架柱与梁的连接是通过牛腿、连接板连接的。柱与牛腿的组装角度是影响框架结构制作质量的关键工序，角度的偏差，导致整个框架柱与梁不能构成一个标准的环形，影响环形炉壳的安装。为了控制好柱与牛腿的组装工序，我们要做好如下工作：技术准备，图纸会审：与甲方、设计、监理沟通，了解设计意图；审核施工图：根据工厂的条件，工厂的工艺条件是否满足要求；详图设计：根据设计文件进行详图设计，便于加工制作。技术交底，技术负责人首先将施工设计详图审核一遍，找出其中的重点及难点，向作业班组交底，注意施工中的重点和难点。在制作过程中完成号料、切割后，然后组装，在组装前复核切割的尺寸是否与详图相符，是否符合施工规范要求，确认完毕后进行组装。组装完成后进行焊接。完成组装工序后效果图：如下图。
现场操作图
3.1技术要求：
施工详图已完成并由原设计签字。施工方案和组织设计已得到审批。
加工技术要求：
（1）放样、号料应根据加工要求增加加工余量。
（2）制孔应注意控制孔位和垂直度。
（3）装配工序应根据构件特点制定相应的装配工艺及装胎具。
（4）焊接工序应严格控制焊接变形。
3.2质量要求：
（1）样板、样杆应经质量检验员检验合格后，方可进行下料。
（2）零件加工完毕需经质检员检验合格，方可进行组装。
（3）装配完成的构件应经质量检验员检验合格后，方可进行焊接。
（4）焊接过程中应严格按照焊接工艺要求控制相关焊接参数，并随时检查构件的变形情况；如出现问题，应及时调整焊接工艺。
3.3钢结构的组装
钢结构构件组装的一般规定：
（1）、组装前，工作人员必须熟悉构件施工图及有关的技术要求，并根据施工图要求复核其需组装零件质量。首先要了解以下几个问题：
a、了解构件的结构特点，以便提出装配的支撑与夹紧等措施。
b、了解各零件的相互配合关系，使用材料及其特点，以便确定装配方法。
c、了解装配规程和技术要求，以便确定控制程序、控制基准及主要控制数据。
（2）在采用胎模装配时必须遵循下列规定：
a布置装配胎模时必须根据其钢结构构件特点考虑预放焊接收缩量及其他各种加工余量。
b组装出首批构件后，必须由质量检查部门进行全面检查，经检查合格后，方可继续进行组装。
c构件装配过程中必须严格按照工艺规定进行，当有隐蔽焊逢时，必须先行施焊，并经检验合格后方可覆盖。当有复杂装配部件不易施焊时，亦可采用边装配边施焊的方法来完成其装配工作。
d为减小变形，可采用先组装成部件，然后组装成构件的方法。
4、钢梁弯折角度的加工
武钢一硅钢技改工程高温环形炉工程，钢框架的线与线之间的圆心角大部分是12°，线与線间梁的弯折角度是3°，加工钢梁的弯折角度，作业人员首先要将图纸中零件尺寸及角度识别清楚，做到心中有数。按设计图进行号料切割后然后进行角度加工。钢梁角度加工工艺过程：
（1）准备工作：按设计角度制作模板角度。将平台找平，H型钢操作架固定在平台上，将H型钢钢梁按设计尺寸下好料，放在操作架上。H型钢梁一端用板夹固定在操作架上，在弯折线处用一固定架将钢梁固定。
（2）切割：在H型钢钢梁将弯折线画好，用手把切割机割开一条缝。
（3）火烤：用烤枪在H型钢翼缘切割缝的另一边进行火烤，烤至钢材呈赤褐色（600℃），停止加热。
（4）折弯：加热后，用液压千斤顶顶起H型钢梁活动端，顶起高度与该段设计弯折高度一致，停止操作液压千斤顶，然后测量梁的两端水平长度，弯折中心点到各端水平线的垂直距离。按设计角度制作模板角度进行测量弯折角度。
（5）焊接：各测量尺寸与设计一致，最后将割缝焊好，焊缝质量等级达到一级，然后钻孔，组装焊接连接板，环形梁加工完成。
钢梁弯折角度加工质量控制：按照详细施工设计图，弯折点定位准确，切割缝整齐成一直线，液压千斤顶操作控制精准，首先要计算千斤顶提升高度，即提升多高才能达到设计弯折角度，加工角度利用液压千斤顶省力，操作简单。边操作边用角度模板测量，和角度模板相吻合了，角度加工工序完成。
在角度加工中，火焰加热温度控制很关键。火焰加热根据材质、板厚和加热方法等不同情况，选择不同的加热温度。可分为低温加热、中温加热和高温加热。中温加热，加热温度为600～700℃，适宜加热板厚6～12mm的钢板。本工程钢梁翼缘板的厚度是8或9mm，因此采用中温加热。可近似地凭观察钢材的加热颜色估计加热温度。钢材表面颜色及其相应的温度，赤褐色 600℃ ，暗赤色 650℃，暗樱红700℃。
钢梁的弯折角度加工，需要操作技术相当熟练的施工人员进行施工，要控制切割质量、加热温度、液压千斤顶的操作。
成形实物图
5、结束语
通过上述合理控制关键工序，施工过程中质量得以保证。在环形炉钢结构制作的过程中，我们对关键工序钢柱上牛腿的角度、梁的加工角度以及高强螺栓孔的加工质量加以控制，安装的钢框架节结点角度与环形炉设计角度吻合，安装十分顺利。通过实践说明保证了施工各工序的质量，重点解决三个关键工序的质量，就能保证环形炉框架的制作质量。