钢结构制造项目工艺设计研究

孔宪威

摘 要：本文主要通过实际案例，对钢结构制造项目工艺的设计原则以及设备选型进行了详细的探讨，并结合其工艺设计特点提出一些可行性强的优化措施，以便为进一步提高我国钢结构制造工艺水平提供可靠的参考依据。

关键词：钢结构制造；工艺设计；优化措施；研究探讨

近年来，随着社会经济的不断发展，对于钢结构的生产制造工艺也提出了较高的要求，规定其必须在保质保量的基础上，最大化提高钢结构的稳定性、美观性和实用性，以便可以进一步扩大钢结构的应用范围。因此，这就给相关生产企业带来了较大的挑战，要想实现最终的生产目标，就要对现有的制造工艺进行全面的优化，并选择适宜的生产设备，这样才能满足钢结构的制造需求，使其各项工艺参数达到最高标准。

1.案例分析

某钢结构生产企业原有的生产能力约为25000t/a，根据其未来发展需求，需要提升新建基地的生产标准，将其最终的生产任务确定在30000t/a。在实际生产过程中，该企业主要以电站锅炉配套钢结构制作为主，同时也承接建筑、桥梁等项目的钢结构制造任务。因此，保证钢结构的制造工艺水平、提高钢构件的生产效率和加工精度已成为企业势在必行的工作趋势，要想实现这一目标，就要对现有的项目工艺设计形式进行全面的优化。

2 .基本设计原则分析

2.1投资成本的有效控制

从目前我国钢结构制造行业发展现状来看，其普遍存在利润率低、项目规模小等问题。因此，要想推进各生产企业的进一步发展，就要确保其能够在有限物质资源的基础上，将钢结构的生产质量提升到最大化。另外，在工艺设计层面上也要加大管控力度，尤其是生产设备的合理选择，例如，在关键生产环节中，可以选用一些高端、技术精良的数控设备；而一般生产环节中，可以选用一些低成本、性能良好的普通设备，这样既可以提升钢构件的生产质量，又能降低总的生产投资成本。

2.2 生产调节能力的有效提升

该企业对新基线所提出的生产要求属于理想化的预测目标，稍有不慎，就会导致实际生产情况与生产目标出现较大的差异。因为企业的主要生产目标是以电站锅炉钢结构制造为主，但是最终的生产任务也要能够符合当下市场的经营发展需求，再加上建筑用钢以及工业用钢结构的比例变化较大，所以即使所生产的锅炉钢结构质量达到相应的生产标准，但是也导致机组容量出现很大的差距。因此，要想改善这种现状，就要按照以下两点原则对企业生产调节能力进行设计：第一，要保证企业总生产能力，选择适宜的通用设备；第二，在开展平面布局设计工作时，要尽量将相同或相近的工序进行合并，这样才能提高钢结构生产效率，降低钢结构生产成本。

3.主要生产工艺设计及设备的合理选型

3.1 H型钢生产工艺设计及设备选型

3.1.1生产工艺设计

所谓H型钢，是指一种截面呈“H”形的钢结构件，主要由上下翼板和腹板所组成。并且还会在腹板上增加相应的强筋板。其整体工艺设计流程可以分为切割下料、拼板接长、组立装焊接、校正、端面铣、钻孔、附件装配以及喷漆包装等环节。而该企业所生产的H型钢产品主要分为两大类，即规格较大的板焊H型钢和规格相对较小的热轧H型钢，无论哪种钢结构产品，其产量比例都是十分明显，所以在设计过程中必须严格按照相应的操作规范以及工艺要求来进行。

3.1.2设备选型

從焊接生产模式来看，H型钢主要以单机流水线生产和自动化生产模式为主。其中，前者生产过程中所涉及的基本设备有很多种，如：组立机、自动焊机、翼缘校正机等。据相关实践证明，这种生产模式不仅占地面积小，而且还具有较低的运行成本，比较适宜于那些小型的钢结构生产企业；而自动化生产模式所包含的基本设备除了上述设备外，还包括：移钢机、翻转机、输送辊道设备以及控制系统等，进以确保整条生产线都能实现联动控制和自动化生产。据相关实践证明，自动化生产线的优势比较明显，不仅工作效率和工作质量高，而且所涉及的是批人工干预也是十分之少，可以达到批量生产目标。但是不足之处就是投资成本和占地规模较大，所以，比较适合应用在一些大型的钢结构生产企业中。基于案例企业的生产任务要求，在选择生产模式以及生产设备时，可以以单机生产线为主，并配置组立机、悬臂式埋弧自动焊机、翼缘校正机以及小车式埋弧焊机等固定设备，这样才能保质保量的在规定时间内完成H型钢的总生产任务。

3.2箱型梁生产工艺设计及设备选型

3.2.1生产工艺

所谓箱型梁，是指一种截面为方形的钢结构件，主要由盖板、腹板、底板以及隔板所组成。通常，这种钢结构件都会应用在高层建筑以及大跨度桥梁等工程项目中。从整体制造工艺来看，型梁的生产工艺十分复杂，整体工艺流程可以分为以下几个步骤，即：底板划线、隔板组装及定位焊、腹板组装及定位焊、隔板三边焊接、UT检测、上翼板组装、尺寸检查、钻孔、隔板电渣焊、四纵缝埋弧焊、校正、端面铣等环节。

3.2.2设备选型

一般情况下，箱型梁的焊接生产模式也分为单机流水线生产和半自动化生产两种模式。在单机流水线生产过程中，所涉及的基本设备主要包括：组立机、埋弧自动焊机和电渣焊机等。而半自动化生产过程中则需要购置翻转架、移钢机和输送辊道等配套设备。从案例企业的生产现状来看，其在生产箱型梁时，最佳的生产模式应以单机流水线为主，并采用U型箱型组立机、悬臂式埋弧自动焊机和电渣焊机，这样才能保质保量的在规定时间内完成箱型梁的总生产任务。

4.相关优化措施

4.1充分明确起重能力

由于该企业的生产厂房长度为250m，由4跨生产车间所组成，因此，所生产的钢结构件的重量也要控制在25t以内，相对，可以采用25t起重机来完成构件的转运要求。但因为锅炉钢架中的大板梁重量较明显，所以若是1000MW锅炉大板梁采用叠梁制造工艺来进行生产，则其单片梁的重量就会超过155t，这样就会与预期设计目标出现较大的差距。所以，为了节省制造成本，就要根据厂房的总长度，在相应的区域内配置2台100t起重机，并按照合抬的方式进行起吊，这样就能满足大板梁的转运要求。

4.2合理划分工艺物流和功能分区

由于该企业H型钢和箱型梁的制造工艺流程相对简单，所以在设计过程中，就要结合各部件的制造工艺，按照应用功能将整个车间划分成6个功能分区：第一，原材料存放区，主要贮存外购钢板和型材；第二，切割下料区，主要为了实现集中备料，可以容纳数控切割机和直条切割机等基本设备；第三，H型钢焊接区，主要为了满足H型钢件制造以及各种零部件制造。所以应能够放置多种基本设备，如：H型钢组立机、自动焊机、翼缘校正机、端面铣床、转角带锯床、锁口机、三维数控钻等设备；第四，箱型梁焊接区，主要为了满足箱型梁及各部件的制造需求。所以应能够容纳相应的配套设备，如：U型/箱型组立机、埋弧自动焊机、电渣焊机、端面铣床等设备；第五，钢结构件附件焊接及周转区，主要为了所有钢结构件的焊接和校正、检验需求；第六，涂装区，主要用于用于产品涂装，所以必须将其划分成喷丸室和喷漆室两个区域。

结束语：

综上所述，通过对案例企业钢结构制造项目工艺的分析，可以看出，要想进一步提高企业市场竞争能力，使其获得相应的生产效益，就要结合实际情况，对现有的项目工艺设计方案进行全面的优化，并不断强化企业的投资成本和生产调节能力，选取适宜的生产设备，对钢结构件的起重能力进行充分的明确，合理划分工艺物流和功能分区，这样才能高效、保质保量的完成总生产任务，达到理想的发展目标。

参考文献：

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[2]王爱辉.钢结构建筑的制作、安装及施工工艺分析[J]现代制造技术，2018，03：14-15