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摘 要:焊轨的质量直接关系到列车运行安全,关系到中国高速铁路和客運专线的发展,沈阳南焊轨基地设计,科学选址,工艺布局合理,技术先进,采用了多项专利技术。实现了百米定尺钢轨轨条焊接工厂化生产,标准化作业,自动化管理,达到了我国铁路焊轨基地的最高水平。该设计可为其他焊轨基地建设提供参考借鉴及推广应用。一流的设计加上一流的工艺装备,一流的员工素质,一流的管理模式,沈阳南焊轨基地必将保证一流的焊轨质量。
关键词:“U”形工艺流程联动同步组吊摆动链床自动横移群吊群控辊道变频控制
中图分类号:U238 文献标识码:Ａ 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0009-02
1 概述
随着高(快)速铁路在世界范围内的迅猛发展,国际上运行时速250公里以上的铁路线已经比较普遍;在国内铁路已经迎来第6次提速,钢轨的长尺化是满足世界铁路提速需要的重要手段之一。高速铁路、客运专线的建设对钢轨提出了更高的要求:一是质量要求“四高”——高洁净度、高尺寸精度、高平直度、高表面质量;二是必须采用百米定尺钢轨。因为钢厂产出的单根钢轨的长度增加后,可大大减少钢轨的焊接次数,保证列车平稳运行。2004年底,攀钢生产出了国内第一支百米长尺钢轨,成为国内第一家、世界第三家能够按照国际上最严格的质量标准,生产高强度、高平直度、高表面质量的100m长尺钢轨的生产企业。随后,该公司与铁科院、广州铁路局一道,相继攻克了百米定尺钢轨的批量生产、吊装、运输、焊接等难题,使百米长尺钢轨具备了“实战”条件。
目前百米定尺轨的焊接技术已经成熟,各个钢铁公司都已经完成百米定尺钢轨的生产线改造。相对于25m定尺轨,百米定尺轨有诸多优势,应用已势在必行。采用百米定尺轨,大大减少了长钢轨焊接的工作量,降低长钢轨的焊接成本,另外由于焊缝的减少也会提高无缝线路的长钢轨质量,从而减少维修工作量,它的实施具有很好的运输经济效益,
沈阳南焊轨基地的建设符合《中长期铁路网规划》,是落实铁道部发展百米定尺钢轨技术政策的需要,也是适应新形势下铁路又好又快发展的需要。设计人员在设计中融入了大量高科技新技术,达到了我国铁路焊轨基地的最高水平,受到铁道部运输局领导及专家的好评。该设计荣获了辽宁省2008年度优秀工程咨询成果二等奖、辽宁省2009年度优秀工程设计二等奖。
2 基地选址
设计人员积极配合铁路局相关部门,结合沈阳铁路局生产力布局调整,充分利用铁路内部自有土地,同时兼顾鞍钢地理位置,在沈阳枢纽及周边的既有车站、货场等铁路设施内或附近进行了现场选址踏勘,备选出14处场地,通过对场地条件、接轨条件、限制条件、实施的可行性等多方面的对比分析,反复论证,最终选择沈阳南场址方案,地处沈阳市苏家屯区,位于沈阳南站沈大下行线与苏抚下行线之间,下行调车场(Ⅴ场)西侧,于苏抚下行正线K2+608.6接轨,引入场内。占地面积250亩,全部为铁路局用地,满足城市规划及环保要求。项目实施后将缩短钢轨从钢厂到焊轨基地的运输距离,节省钢轨的运输成本,降低了铁路运输成本,既充分利用了土地资源,节省了工程投资,又满足了焊轨基地自身的工艺特点。
3 工艺方案
沈阳南焊轨基地采用国内外最新的生产工艺、生产布局及技术设备,实现了百米定尺钢轨轨条焊接工厂化生产,标准化作业,自动化管理。由于设计的前瞻性、合理性及先进性大大节省了人力,生产效率及安全性远远超过同期建设的其他焊轨厂。
沈阳南焊轨基地百米定尺轨焊接单条生产线长3000m,采用“U”形工艺流程,使生产线布局长度降低为1500m,为场地选址创造了条件。
工艺流程为百米长钢轨卸车→钢轨选配→调直除锈→焊机焊轨→焊后粗磨→正火→热调直→长轨存放自然冷却→焊后精调→焊后精磨→探伤→长轨条存放装车,如图1所示。
各道工艺工序布局极为紧凑合理,为了避免露天环境下的天气情况对焊后工艺的影响,设计人员精打细算,将百米长轨生产线的调直除锈、焊轨、粗磨、正火、精调、精磨、探伤等工位均布置在车间内,各工位间距100m。车间之间在两条焊接辊道线上设置焊轨线棚,保证焊接后的接头不被雨水浸湿产生淬火,从而使钢轨冷却速度均匀。
4 设计创新
4.1 四台移动龙门吊联动同步组吊技术
在百米定尺轨卸车工位采用2套组吊,每套由4台32T移动式龙门吊组成,采用四台吊车同步联动,大车运行、小车运行、吊装起升同时同步技术。保证上轨、卸轨时四台吊车同步动作,减少因吊车运行不同步造成百米钢轨迁拉、扭曲。吊头设有特制夹具,同时可吊七根百米钢轨。其中控制系统获国家专利,名称为“一种起重机并车抬吊的控制线路”,专利号为CN200820147806.3。
4.2 百米定尺轨及500m钢轨摆动链床快速自动上线、下线横移技术
在钢轨上线工位上,采用百米定尺轨摆动链床自动上线横移技术,可以将10根百米定尺轨同时自动上轨,并可具有兼容上25m短轨能力。同时推翻了25m轨小抓翻转上轨技术,避免轨底损伤。工作效率远远超过用吊车每次上轨1根方式,生产效率提高7倍以上。
在时效台及成品台工位上,500m钢轨焊完后需要将钢轨从生产线上迅速移下,以保证下一根钢轨生产。设计采用500m钢轨快速下线技术,通过摆动链床将焊好的500m钢轨自动并快速地移到长轨存放台上,满足工艺要求的生产时间,保证生产线的流水作业。长钢轨下线自动化管理,减少工人在生产线上作业,保证生产高效、安全,生产效率提高3倍以上,减少单班生产作业人数32人。
全国焊轨厂仅沈阳南焊轨基地开发应用此技术,使焊轨线生产处于国内领先水平。其中摆动链床自动上线横移设备获国家专利,名称为“高速铁路重轨焊接自动输送设备”,专利号为200820219599.8。
4.3 30台固定式群吊群控技术
焊接完成的500m钢轨装车需要30台固定式电动葫芦吊车共同起吊同步长走行,才能不损坏经过精整作业线生产的钢轨。设计采用国内最新的群控技术来完成500m长钢轨的装车需要。500m长钢轨30台群吊同步起吊运行,采用“同步起吊走行和定位装卸装置”技术改变了传统的多人控制吊车上轨、下轨方法。减少工人线上作业,高效、安全,生产效率提高3倍以上,减少单班生产作业人数64人。其中30台固定式群吊群控技术获国家专利,名称为“同步起吊走行和定位装卸装置”,专利号为200820190395.6。
4.4 特制自动抓轨放轨吊钩
在钢轨选配工位采用PLC可编程控制器系统群控装置移轨,气动控制系统控制吊具,实现吊钩自动抓轨放轨,自动化吊装,提高了工作效率,减少工人线上作业,高效、安全。其中特制自动抓轨放轨吊钩获国家专利,名称为“具有90°自动转角功能的钢轨机械手吊钩”,专利号CN200720077496.8。
4.5 辊道控制技术先进
生产线辊道控制采用全速运行和调速运行两种方式,全速控制系统为继电器直控,调速系统采用人机界面、PLC、RS485、变频器网络连接控制系统,为全路先进技术。
4.6 单梁移动式吊车与固定式电动葫芦吊组合联动组吊技术
在室内钢轨存放台,设计采用2台单梁移动式吊车与5台固定式电动葫芦吊车同步联动,吊运钢轨。7台吊车可联动,也可单独运行。在焊轨机、调直除锈一体机进行大维修拆、装、卸时可使用移动式单梁吊车进行吊装。7台组合联动组吊技术使移轨达到自动、高效、节能、环保。生产效率提高3倍以上,减少单班生产作业人数10人。
4.7 自然冷却
新增自然冷却时效台,即500m长轨条焊接后的冷却工艺采用自然冷却方式,去除了因强制冷却造成的钢轨焊接接头的残余应力,确保钢轨焊缝质量。
5 结语
焊轨的质量直接关系到列车运行安全、关系到中国高速铁路、客运专线的发展,一定要创造一流的工艺装备,一流的工作环境,一流的员工素质,一流的管理模式,从而保证一流的焊轨质量,并以此打造高速铁路、客运专线的安全生命线。达到我国铁路焊轨基地最高水平的沈阳南焊轨基地的设计,融入了大量高科技新技术,可为其他焊轨基地建设提供参考借鉴及推广应用。
关键词:“U”形工艺流程联动同步组吊摆动链床自动横移群吊群控辊道变频控制
中图分类号:U238 文献标识码:Ａ 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0009-02
1 概述
随着高(快)速铁路在世界范围内的迅猛发展,国际上运行时速250公里以上的铁路线已经比较普遍;在国内铁路已经迎来第6次提速,钢轨的长尺化是满足世界铁路提速需要的重要手段之一。高速铁路、客运专线的建设对钢轨提出了更高的要求:一是质量要求“四高”——高洁净度、高尺寸精度、高平直度、高表面质量;二是必须采用百米定尺钢轨。因为钢厂产出的单根钢轨的长度增加后,可大大减少钢轨的焊接次数,保证列车平稳运行。2004年底,攀钢生产出了国内第一支百米长尺钢轨,成为国内第一家、世界第三家能够按照国际上最严格的质量标准,生产高强度、高平直度、高表面质量的100m长尺钢轨的生产企业。随后,该公司与铁科院、广州铁路局一道,相继攻克了百米定尺钢轨的批量生产、吊装、运输、焊接等难题,使百米长尺钢轨具备了“实战”条件。
目前百米定尺轨的焊接技术已经成熟,各个钢铁公司都已经完成百米定尺钢轨的生产线改造。相对于25m定尺轨,百米定尺轨有诸多优势,应用已势在必行。采用百米定尺轨,大大减少了长钢轨焊接的工作量,降低长钢轨的焊接成本,另外由于焊缝的减少也会提高无缝线路的长钢轨质量,从而减少维修工作量,它的实施具有很好的运输经济效益,
沈阳南焊轨基地的建设符合《中长期铁路网规划》,是落实铁道部发展百米定尺钢轨技术政策的需要,也是适应新形势下铁路又好又快发展的需要。设计人员在设计中融入了大量高科技新技术,达到了我国铁路焊轨基地的最高水平,受到铁道部运输局领导及专家的好评。该设计荣获了辽宁省2008年度优秀工程咨询成果二等奖、辽宁省2009年度优秀工程设计二等奖。
2 基地选址
设计人员积极配合铁路局相关部门,结合沈阳铁路局生产力布局调整,充分利用铁路内部自有土地,同时兼顾鞍钢地理位置,在沈阳枢纽及周边的既有车站、货场等铁路设施内或附近进行了现场选址踏勘,备选出14处场地,通过对场地条件、接轨条件、限制条件、实施的可行性等多方面的对比分析,反复论证,最终选择沈阳南场址方案,地处沈阳市苏家屯区,位于沈阳南站沈大下行线与苏抚下行线之间,下行调车场(Ⅴ场)西侧,于苏抚下行正线K2+608.6接轨,引入场内。占地面积250亩,全部为铁路局用地,满足城市规划及环保要求。项目实施后将缩短钢轨从钢厂到焊轨基地的运输距离,节省钢轨的运输成本,降低了铁路运输成本,既充分利用了土地资源,节省了工程投资,又满足了焊轨基地自身的工艺特点。
3 工艺方案
沈阳南焊轨基地采用国内外最新的生产工艺、生产布局及技术设备,实现了百米定尺钢轨轨条焊接工厂化生产,标准化作业,自动化管理。由于设计的前瞻性、合理性及先进性大大节省了人力,生产效率及安全性远远超过同期建设的其他焊轨厂。
沈阳南焊轨基地百米定尺轨焊接单条生产线长3000m,采用“U”形工艺流程,使生产线布局长度降低为1500m,为场地选址创造了条件。
工艺流程为百米长钢轨卸车→钢轨选配→调直除锈→焊机焊轨→焊后粗磨→正火→热调直→长轨存放自然冷却→焊后精调→焊后精磨→探伤→长轨条存放装车,如图1所示。
各道工艺工序布局极为紧凑合理,为了避免露天环境下的天气情况对焊后工艺的影响,设计人员精打细算,将百米长轨生产线的调直除锈、焊轨、粗磨、正火、精调、精磨、探伤等工位均布置在车间内,各工位间距100m。车间之间在两条焊接辊道线上设置焊轨线棚,保证焊接后的接头不被雨水浸湿产生淬火,从而使钢轨冷却速度均匀。
4 设计创新
4.1 四台移动龙门吊联动同步组吊技术
在百米定尺轨卸车工位采用2套组吊,每套由4台32T移动式龙门吊组成,采用四台吊车同步联动,大车运行、小车运行、吊装起升同时同步技术。保证上轨、卸轨时四台吊车同步动作,减少因吊车运行不同步造成百米钢轨迁拉、扭曲。吊头设有特制夹具,同时可吊七根百米钢轨。其中控制系统获国家专利,名称为“一种起重机并车抬吊的控制线路”,专利号为CN200820147806.3。
4.2 百米定尺轨及500m钢轨摆动链床快速自动上线、下线横移技术
在钢轨上线工位上,采用百米定尺轨摆动链床自动上线横移技术,可以将10根百米定尺轨同时自动上轨,并可具有兼容上25m短轨能力。同时推翻了25m轨小抓翻转上轨技术,避免轨底损伤。工作效率远远超过用吊车每次上轨1根方式,生产效率提高7倍以上。
在时效台及成品台工位上,500m钢轨焊完后需要将钢轨从生产线上迅速移下,以保证下一根钢轨生产。设计采用500m钢轨快速下线技术,通过摆动链床将焊好的500m钢轨自动并快速地移到长轨存放台上,满足工艺要求的生产时间,保证生产线的流水作业。长钢轨下线自动化管理,减少工人在生产线上作业,保证生产高效、安全,生产效率提高3倍以上,减少单班生产作业人数32人。
全国焊轨厂仅沈阳南焊轨基地开发应用此技术,使焊轨线生产处于国内领先水平。其中摆动链床自动上线横移设备获国家专利,名称为“高速铁路重轨焊接自动输送设备”,专利号为200820219599.8。
4.3 30台固定式群吊群控技术
焊接完成的500m钢轨装车需要30台固定式电动葫芦吊车共同起吊同步长走行,才能不损坏经过精整作业线生产的钢轨。设计采用国内最新的群控技术来完成500m长钢轨的装车需要。500m长钢轨30台群吊同步起吊运行,采用“同步起吊走行和定位装卸装置”技术改变了传统的多人控制吊车上轨、下轨方法。减少工人线上作业,高效、安全,生产效率提高3倍以上,减少单班生产作业人数64人。其中30台固定式群吊群控技术获国家专利,名称为“同步起吊走行和定位装卸装置”,专利号为200820190395.6。
4.4 特制自动抓轨放轨吊钩
在钢轨选配工位采用PLC可编程控制器系统群控装置移轨,气动控制系统控制吊具,实现吊钩自动抓轨放轨,自动化吊装,提高了工作效率,减少工人线上作业,高效、安全。其中特制自动抓轨放轨吊钩获国家专利,名称为“具有90°自动转角功能的钢轨机械手吊钩”,专利号CN200720077496.8。
4.5 辊道控制技术先进
生产线辊道控制采用全速运行和调速运行两种方式,全速控制系统为继电器直控,调速系统采用人机界面、PLC、RS485、变频器网络连接控制系统,为全路先进技术。
4.6 单梁移动式吊车与固定式电动葫芦吊组合联动组吊技术
在室内钢轨存放台,设计采用2台单梁移动式吊车与5台固定式电动葫芦吊车同步联动,吊运钢轨。7台吊车可联动,也可单独运行。在焊轨机、调直除锈一体机进行大维修拆、装、卸时可使用移动式单梁吊车进行吊装。7台组合联动组吊技术使移轨达到自动、高效、节能、环保。生产效率提高3倍以上,减少单班生产作业人数10人。
4.7 自然冷却
新增自然冷却时效台,即500m长轨条焊接后的冷却工艺采用自然冷却方式,去除了因强制冷却造成的钢轨焊接接头的残余应力,确保钢轨焊缝质量。
5 结语
焊轨的质量直接关系到列车运行安全、关系到中国高速铁路、客运专线的发展,一定要创造一流的工艺装备,一流的工作环境,一流的员工素质,一流的管理模式,从而保证一流的焊轨质量,并以此打造高速铁路、客运专线的安全生命线。达到我国铁路焊轨基地最高水平的沈阳南焊轨基地的设计,融入了大量高科技新技术,可为其他焊轨基地建设提供参考借鉴及推广应用。