日本和法國(guó)鋼軌工業(yè)發(fā)展歷程

這種類型的收割機(jī)出現(xiàn)在1856年至1860年的法國(guó)。今年3月，法國(guó)首次使用四輥式自動(dòng)收割機(jī)生產(chǎn)了鋼帶。日本新日鐵八幡廠通過(guò)改造,從1971年開(kāi)始采用萬(wàn)能法生產(chǎn)鋼軌,淘汰了原孔型法軋制鋼軌工藝。在20世紀(jì)70~80年代先后有澳大利亞BHP懷阿拉廠,南非依斯科的比勒陀利亞廠,加拿大Sydney廠,美國(guó)的Monessen廠,波蘭Katerviz廠,韓國(guó)江原工業(yè)公司等進(jìn)行萬(wàn)能軋機(jī)改造,采用萬(wàn)能法生產(chǎn)鋼軌。20世紀(jì)80年代新建的巴西歐魯布朗庫(kù)廠也采用萬(wàn)能法生產(chǎn)鋼軌。1國(guó)外最大的高速重車(chē)125m生產(chǎn)地：貴陽(yáng)德維茨廠1.1鋼軌鋼水、鋼水奧地利多納維茨廠于1980年開(kāi)始采用連鑄坯生產(chǎn)鋼軌,主要產(chǎn)品有T形鋼軌(普通鋼軌)、梁形鋼軌、道岔軌、厚腰軌和護(hù)軌、吊車(chē)軌、連接軌,其中T形鋼軌有22種斷面,單位質(zhì)量為18~68kg/m。鋼水采用脫硫、LD爐、鋼包爐、RH真空處理等,鋼水中的w(H)<2.5×10-6。由三流大方坯連鑄機(jī)澆注的鋼坯尺寸為250mm×360mm。1.2試驗(yàn)裝置及設(shè)備1座步進(jìn)梁式加熱爐,加熱能力為140t/h,爐子尺寸約9m×28m,25%~30%為熱裝料。步進(jìn)爐至粗軋和精軋機(jī)架之間的距離短,可以使溫度均勻,從而可以軋制125m以內(nèi)的長(zhǎng)鋼軌,并且具有一致的性能和窄的公差。1架?950mm二輥可逆式開(kāi)坯機(jī),電機(jī)功率為5250kW,軋機(jī)為橫列式。從開(kāi)坯到成品共有10個(gè)孔型,其中一個(gè)箱形孔配在開(kāi)坯機(jī)上,其它9個(gè)孔型配置在粗軋和精軋機(jī)架上。兩架?850mm三輥粗軋機(jī),輥徑為850mm,電機(jī)5250kW。二輥精軋機(jī)1架,輥徑為915mm,電機(jī)2250kW,配置3個(gè)成品孔?？仔团渲们闆r如下:第一架粗軋機(jī),3個(gè)帽形孔,1個(gè)軌形切深孔,1個(gè)軌形孔;第二架粗軋機(jī),3個(gè)軌形孔;精軋機(jī),1個(gè)成品軌形孔。新建步進(jìn)梁式冷床,長(zhǎng)度可允許達(dá)到125m;軋出的125m以內(nèi)長(zhǎng)的鋼軌送入一個(gè)新的步進(jìn)式冷床,冷床高度為3.6m。冷床輸入輥道長(zhǎng)129m,裝備有66個(gè)輥身長(zhǎng)為1000mm的驅(qū)動(dòng)輥,其中48個(gè)是調(diào)頻輥道,輥道寬度為1016mm,與精軋速度相比,可自動(dòng)提高速度5%。步進(jìn)梁式冷床長(zhǎng)125m,寬18m。在熱區(qū)域,蓖子間距為1m,冷區(qū)域?yàn)?.75m。56個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)提升裝置,28個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)推鋼裝置。精軋后鋼軌進(jìn)入冷床輸入輥道、撞擋板、鋸頭、翻鋼頭朝下余熱淬火、翻鋼進(jìn)入冷床。鋼軌在冷床上冷卻約2h,冷卻后彎曲度(朝軌底)約15∶120。通過(guò)輸出輥道單根進(jìn)入矯直機(jī),矯直溫度規(guī)定低于50℃。七輥懸臂式矯直機(jī),4上3下,節(jié)距為137l?mm,輥徑為850mm,上輥為驅(qū)動(dòng)輥,下輥為調(diào)整壓力輥。兩臺(tái)縱向布置的鋸或鉆聯(lián)合機(jī)床——WagnerWHCBl000/S3。兩鋸片間距約3m。定尺機(jī)很單薄,精度為36(±l0)mm。1臺(tái)奧地利某公司制造的雙平面平直度測(cè)量?jī)x,測(cè)量間距為3m。1臺(tái)鋼軌表面渦流探傷裝置。1臺(tái)7探頭鋼軌超聲波探傷裝置。上述3臺(tái)鋼軌自動(dòng)檢測(cè)裝置,全部采用計(jì)算機(jī)控制,可自動(dòng)標(biāo)出缺陷位置。120m長(zhǎng)鋼軌裝車(chē)作業(yè)線全部采用計(jì)算機(jī)管理(裝車(chē)、發(fā)貨、堆垛等)。作業(yè)線長(zhǎng)130m、寬30m。貯存容量6000t。吊車(chē)能力:一次可吊2根120m長(zhǎng)的鋼軌。每班(8h)最大裝車(chē)量1000t,只用1人監(jiān)控。從現(xiàn)場(chǎng)觀察看,有4人負(fù)責(zé)裝車(chē),4組平板車(chē),每層裝l0根,每根l00m長(zhǎng),共3層,約200t。生產(chǎn)線如圖1所示,包括:1座步進(jìn)梁式加熱爐;高壓水除磷裝置;1架兩輥開(kāi)坯機(jī);精軋機(jī)組包括2架三輥軋機(jī)和l架二輥精軋機(jī),1套HSH(軌頭特殊淬火)設(shè)備,用于軌頭余熱淬火;1組125m長(zhǎng)的步進(jìn)梁冷床;1臺(tái)輥式矯直機(jī);1條鋸切加工線;無(wú)損探傷檢測(cè)中心,包括軌頭踏面平整度(激光檢測(cè)),表面缺陷檢測(cè)(渦流探傷)和內(nèi)部缺陷檢測(cè)(超聲波探傷);檢查臺(tái);四面液壓矯直機(jī);成品庫(kù)包括120m長(zhǎng)鋼軌和小于60m長(zhǎng)鋼軌。2關(guān)于鋼管的長(zhǎng)定尺問(wèn)題國(guó)外列車(chē)最高車(chē)速20世紀(jì)60年代為200km/h;70年代為260km/h;80年代為300km/h。20世紀(jì)90年代為515km/h(法國(guó)實(shí)驗(yàn)車(chē)速),21世紀(jì)為600km/h(磁懸浮列車(chē))。隨著列車(chē)速度的不斷提高,為了保證列車(chē)在高速下行車(chē)平穩(wěn),要求輪、軌接觸帶寬不應(yīng)超過(guò)12~14mm,接觸帶上不應(yīng)存在任何表面缺陷;同時(shí)為了提高車(chē)輪的疲勞壽命,減少重軌連接接點(diǎn),要求重軌長(zhǎng)尺化。目前,世界上成品重軌最長(zhǎng)已達(dá)到120m以上。隨著單根鋼軌長(zhǎng)度的增加,也帶來(lái)了鋼軌運(yùn)輸問(wèn)題。為了解決鋼軌的運(yùn)輸問(wèn)題,50~100m長(zhǎng)定尺鋼軌可采用長(zhǎng)軌車(chē)裝載方式,即用多節(jié)通用平板車(chē)(每節(jié)長(zhǎng)25m),通過(guò)特殊裝載加固的方法連接起來(lái),見(jiàn)圖2,然后由運(yùn)軌列車(chē)運(yùn)到工地。100m長(zhǎng)定尺鋼軌,進(jìn)焊軌廠進(jìn)行焊接困難較大。其發(fā)展方向是從鋼廠生產(chǎn)后,直接運(yùn)到鋪軌現(xiàn)場(chǎng),再采用移動(dòng)式閃光焊的方法進(jìn)行焊接,這也是目前德國(guó)、奧地利等國(guó)家正大力發(fā)展的技術(shù),這不僅可以減少焊接接頭總數(shù),提高焊接接頭質(zhì)量(一般而言,閃光焊接頭比氣壓焊、鋁熱焊接頭質(zhì)量穩(wěn)定),還可以省去鋼軌進(jìn)固定焊軌廠的一系列的裝卸、存放、運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題。3國(guó)內(nèi)100m鋼絲繩制造商國(guó)內(nèi)有鞍鋼、包鋼、武鋼、攀鋼等公司能生產(chǎn)鋼軌,但攀鋼是目前我國(guó)唯一能夠生產(chǎn)100m鋼軌的生產(chǎn)廠家。3.1連鑄坯的測(cè)定主要工藝流程及設(shè)備布置見(jiàn)圖3。連鑄坯移送臺(tái)—重軌坑緩冷—上料臺(tái)架—鋼坯稱重—步進(jìn)式加熱爐—高壓水除鱗—二輥可逆式開(kāi)坯機(jī)(BD1)—二輥可逆式開(kāi)坯機(jī)(BD2)—高壓水除鱗—萬(wàn)能軋邊機(jī)—萬(wàn)能粗軋機(jī)(U1-E1)—高壓水除鱗—萬(wàn)能軋邊機(jī)—萬(wàn)能中軋機(jī)(U2-E2)—高壓水除鱗—中軋后移鋼臺(tái)—萬(wàn)能精軋機(jī)(UF)—重軌熱打印—熱鋸機(jī)—步進(jìn)梁式冷床。連鑄坯:280mm×325mm、280mm×380mm重軌定尺長(zhǎng)度:9~25m,50m、100m。重軌生產(chǎn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):我國(guó)“時(shí)速200km和時(shí)速300km高速鐵路60kg/m重軌”暫行技術(shù)條件,PrENl3674—l標(biāo)準(zhǔn)。3.2使用新設(shè)備(1)增加步調(diào)爐數(shù)量,增加設(shè)備選型在萬(wàn)能生產(chǎn)線設(shè)置2座步進(jìn)爐,每座產(chǎn)量160t/h,并改造軌梁950、800、850mm生產(chǎn)線的3座推鋼爐為2座步進(jìn)爐,每座產(chǎn)量110t/h,熱裝爐每座150t/h。(2)u3000軋邊機(jī)萬(wàn)能生產(chǎn)線設(shè)2架二輥可逆式開(kāi)坯機(jī),3架萬(wàn)能軋機(jī),2架軋邊機(jī)。其中萬(wàn)能粗軋機(jī)、萬(wàn)能中軋機(jī)、第一軋邊機(jī)為往復(fù)可逆式,第一軋邊機(jī)可快速橫移;萬(wàn)能精軋機(jī)、第二軋邊機(jī)為不可逆軋機(jī)。(3)u3000軋邊機(jī)萬(wàn)能軋制機(jī)組采用7機(jī)架,即2架開(kāi)坯軋機(jī),3架萬(wàn)能軋機(jī),2架軋邊機(jī)。軋機(jī)布置為l—l—2—2—l。機(jī)架間距確定以280mm×380mm坯料軋制60kg/m重軌為基準(zhǔn)確定軋機(jī)間距離。(4)冷床的步驟萬(wàn)能生產(chǎn)線設(shè)2座步進(jìn)式冷床,冷床有效尺寸:100m×20m,最大小時(shí)能力220t軋件入冷床溫度950℃,出冷床溫度80℃。(5)h型鋼矯直機(jī)萬(wàn)能生產(chǎn)線重軌矯直機(jī)為2臺(tái)平立復(fù)合矯直機(jī),對(duì)鋼軌水平和垂直方向進(jìn)行矯直,H型鋼使用變節(jié)距矯直機(jī),以適應(yīng)200~600mm的H型鋼矯直需要。(6)中國(guó)館產(chǎn)品檢驗(yàn)中心鋼軌自動(dòng)檢測(cè)中心設(shè)有:激光外形檢測(cè)儀、激光平直度檢測(cè)儀、渦流表面探傷儀、超聲波內(nèi)部缺陷探傷儀。(7)垂直連接線設(shè)置2條鋼軌縱向加工線,生產(chǎn)鋼軌的定尺范圍:25~100m。3.3逆軋逆軋連鑄方坯經(jīng)步進(jìn)加熱爐加熱至l150~l250℃出爐,高壓水除鱗后,在BD、R軋機(jī)上軋制(可逆軋制),萬(wàn)能粗軋機(jī)前的切舌鋸切頭后,再除鱗經(jīng)萬(wàn)能粗軋機(jī)軋制(可逆軋制),最后經(jīng)萬(wàn)能中軋機(jī)軋制一道進(jìn)萬(wàn)能精軋機(jī),軋機(jī)前設(shè)除鱗軋制一道,出萬(wàn)能精軋機(jī)后進(jìn)行重軌打印、取樣,對(duì)普軌進(jìn)步進(jìn)冷床冷卻;淬火重軌進(jìn)淬火機(jī)組淬火后反向進(jìn)步進(jìn)冷床冷卻,冷卻后的重軌直接進(jìn)行矯直、重軌檢測(cè)中心檢測(cè)、補(bǔ)矯、定尺加工。4在我國(guó)鋼鋼企業(yè)生產(chǎn)重軌生產(chǎn)企業(yè)中,設(shè)備差武鋼大型廠20世紀(jì)60年代建成的1臺(tái)?800mm和3臺(tái)?760mm的普通軋機(jī),年設(shè)計(jì)能力為60萬(wàn)t,其中重軌生產(chǎn)能力10萬(wàn)t,目前僅能生產(chǎn)50kg以下鋼軌,在我國(guó)4家重軌生產(chǎn)企業(yè)中,設(shè)備最差。目前,國(guó)外鋼軌生產(chǎn)技術(shù)較為先進(jìn)的國(guó)家紛紛進(jìn)行鋼軌長(zhǎng)尺生產(chǎn)的技術(shù)改造以滿足高速鐵路的需要,出廠鋼軌長(zhǎng)度,蒂森公司、奧鋼聯(lián)可達(dá)120m,CoNs公司為80m,新日鐵、日本鋼管為50m。國(guó)內(nèi)鞍鋼2003年4月,已生產(chǎn)出50m長(zhǎng)的重軌,攀鋼于2004年12月29日已生產(chǎn)出100m長(zhǎng)可滿足時(shí)速350km以上的重軌,而武鋼目前只能生產(chǎn)最長(zhǎng)為25m的重軌。因此,武鋼目前的差距主要是設(shè)備上的差距。為了滿足市場(chǎng)對(duì)高速鐵路重軌的需要,武鋼應(yīng)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備實(shí)施改造。4.1多種軋邊工藝主要特點(diǎn)為由于萬(wàn)能軋制法具有:(1)上下對(duì)稱軋制,不存在閉口槽;(2)萬(wàn)能軋機(jī)左右立輥直徑不同。壓下量較大的頭部立輥直徑較小,而壓下量較小的底部立輥直徑大,以保證咬入時(shí)左右立輥能同時(shí)接觸軋件,防止軋件左右竄動(dòng),并保持其變形區(qū)長(zhǎng)度和左右立輥軋制力近似相等;(3)軋邊機(jī)可快速橫移。由于萬(wàn)能軋機(jī)的水平輥和立輥輥型固定、孔型大小隨各道壓下量而變,而軋邊機(jī)只軋軌頭和軌底側(cè)面,不軋腰,因此軋邊機(jī)上刻有數(shù)個(gè)尺寸不同的孔型,在往復(fù)軋制過(guò)程中,軋邊機(jī)要快速橫移;(4)萬(wàn)能軋制過(guò)程中,要固定重軌水平軸線位置,以便4個(gè)軋輥同時(shí)進(jìn)行上下對(duì)稱軋制。為此,在軋機(jī)上設(shè)有自動(dòng)導(dǎo)引裝置,依靠可調(diào)整的入口上下衛(wèi)板,使每道軋件水平軸線與水平軋制線對(duì)中。與常規(guī)軋制法相比,萬(wàn)能軋制法具有產(chǎn)品尺寸精確,軋件內(nèi)部殘余應(yīng)力小,軌底加工好,軋輥磨損及電能消耗少,調(diào)整比較靈活等優(yōu)點(diǎn)。所以國(guó)內(nèi)包鋼、攀鋼、鞍鋼、武鋼4家重軌生產(chǎn)廠,其它3家均采用萬(wàn)能法生產(chǎn)鋼軌,只有武鋼不是。因此,要提高重軌產(chǎn)品質(zhì)量,必須引進(jìn)萬(wàn)能軋機(jī)。4.2鐵路及鐵