軌道轉(zhuǎn)盤車在高鐵用鋼技術(shù)改造中的應(yīng)用

鄭 濤 王英群 霍繼宏

(1:中冶京誠工程技術(shù)有限公司 北京100176;2:太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司 山西太原030003)

1 前言

軌道轉(zhuǎn)盤在鋼鐵行業(yè)，特別是采礦業(yè)應(yīng)用廣泛［1－3］。太鋼高速鐵路用鋼技術(shù)改造項(xiàng)目是在部分利舊原有廠房的基礎(chǔ)上進(jìn)行改建、擴(kuò)建的項(xiàng)目，在原廠房東、西兩側(cè)均是太鋼廠區(qū)鐵路主干線，因此煉鋼連鑄主車間由南到北呈長條形布置，改造后的廠房南北軸線距離439m，東西軸線距離67m，由南到北依次布置電轉(zhuǎn)爐冶煉區(qū)、LF 精煉區(qū)、VD精煉區(qū)、連鑄區(qū)和模鑄區(qū)、連鑄坯緩冷區(qū)。模鑄區(qū)完全利舊原有設(shè)施，模鑄跨和連鑄跨垂直布置，連鑄緊挨模鑄的東側(cè)布置。LF 精煉區(qū)和VD 精煉區(qū)遠(yuǎn)離連鑄和模鑄區(qū)布置，鋼水經(jīng)鋼包車運(yùn)送到連鑄區(qū)和模鑄區(qū)進(jìn)行澆注。

由于精煉區(qū)距離連鑄區(qū)距離遠(yuǎn)，經(jīng)核算，需要建設(shè)兩條過跨線才能滿足連鑄/模鑄對鋼水運(yùn)輸?shù)囊螅渲幸粭l過跨線專門負(fù)責(zé)給連鑄運(yùn)輸鋼水，并將連鑄澆注完成的空鋼包帶回，只到鋼水接受跨，另一條需要經(jīng)鋼水接受跨去往模鑄跨。由于模鑄跨天車走行方向與LF 精煉區(qū)、VD精煉區(qū)和連鑄區(qū)的天車走行方向垂直，運(yùn)送到模鑄跨的鋼水包需要旋轉(zhuǎn)(+90°或－90°)才能滿足模鑄澆注的要求。本項(xiàng)目模鑄作為連鑄的補(bǔ)充，經(jīng)計(jì)算只需建設(shè)一條去往模鑄的過跨線即可滿足模鑄對鋼水包運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

2 軌道轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì)

2.1 軌道轉(zhuǎn)盤車設(shè)計(jì)思路

2.1.1 軌道轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)角度的確定

太鋼高速鐵路用鋼改造項(xiàng)目共有3 條縱向車載式模鑄線，模鑄跨共有兩臺鑄造起重機(jī)用于模鑄，采用起重機(jī)吊運(yùn)鋼包直接往鋼錠模里澆注，澆注后直接在澆注跨內(nèi)緩冷一段時(shí)間，然后外送至脫模和修模車間進(jìn)行處理。太鋼高速鐵路用鋼技術(shù)改造項(xiàng)目連鑄和模鑄車間布置見圖1 所示。

鋼包車軌道轉(zhuǎn)盤車布置在連鑄鋼水接受跨內(nèi)，當(dāng)自旋轉(zhuǎn)鋼包車為連鑄運(yùn)輸鋼水時(shí)，無需軌道轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，鋼水接受跨的起重機(jī)能夠直接吊運(yùn)鋼包為連鑄所用，當(dāng)需要往模鑄運(yùn)輸鋼水時(shí)，自旋轉(zhuǎn)鋼包車開上軌道轉(zhuǎn)盤上，此時(shí)軌道轉(zhuǎn)盤根據(jù)需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

圖1 連鑄及模鑄車間布置

設(shè)計(jì)時(shí)考慮本鋼包車既為連鑄提供鋼水，也考慮為模鑄送鋼水，并將連鑄和模鑄澆注完的鋼包運(yùn)回鋼包維修跨進(jìn)行維護(hù)水口或爐襯。往模鑄送鋼水的鋼包也考慮自旋轉(zhuǎn)(0 ～180°)。

自旋轉(zhuǎn)鋼包車在VD 與連鑄之間運(yùn)行時(shí)，車上的轉(zhuǎn)盤總是處于0°位。軌道轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)角度根據(jù)模鑄線在L 列還是K’列有所不同，存在以下幾種狀況:

1)若模鑄在L 列進(jìn)行澆注，軌道轉(zhuǎn)盤處于0°位，此時(shí)自旋轉(zhuǎn)鋼包車直接開上軌道轉(zhuǎn)盤，停穩(wěn)后，軌道轉(zhuǎn)盤車順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°(－90°)，自旋轉(zhuǎn)鋼包車直接開往模鑄跨，軌道轉(zhuǎn)盤處于－90°位不動。模鑄跨靠1 線側(cè)的起重機(jī)將鋼包吊運(yùn)到地面重包位上臨時(shí)存放。然后將地面上的空包吊運(yùn)到自旋轉(zhuǎn)鋼包車上，此時(shí)也存在兩種狀況，一種是若空包的水口朝向L 列，此時(shí)可以直接將空包吊放到自旋轉(zhuǎn)鋼包車上;另一種狀況是空包水口朝向K’列，此時(shí)自旋轉(zhuǎn)鋼包車轉(zhuǎn)盤從0°位旋轉(zhuǎn)到180°位，然后將空包吊放到自旋轉(zhuǎn)鋼包車上，自旋轉(zhuǎn)鋼包車轉(zhuǎn)盤從180°位轉(zhuǎn)回0°位。將載有空包的自旋轉(zhuǎn)鋼包車開到軌道轉(zhuǎn)盤車上，軌道轉(zhuǎn)盤車由－90°位回轉(zhuǎn)到0°位，自旋轉(zhuǎn)鋼包車開往鋼包維修跨方向。

2)若模鑄線在K’側(cè)，此時(shí)軌道轉(zhuǎn)盤處于0°位，自旋轉(zhuǎn)鋼包車開上軌道轉(zhuǎn)盤，停穩(wěn)后，軌道轉(zhuǎn)盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°(+90°)，自旋轉(zhuǎn)鋼包車直接開往模鑄跨，軌道轉(zhuǎn)盤處于－90°位不動。模鑄跨靠1 線側(cè)的起重機(jī)將鋼包吊運(yùn)到地面重包位上臨時(shí)存放。然后將地面上的空包吊運(yùn)到自旋轉(zhuǎn)鋼包車上，此時(shí)也存在兩種狀況，一種是若空包的水口朝向L 列，此時(shí)自旋轉(zhuǎn)鋼包車轉(zhuǎn)盤從0°位旋轉(zhuǎn)到180°位;然后將空包吊放到自旋轉(zhuǎn)鋼包車上，自旋轉(zhuǎn)鋼包車轉(zhuǎn)盤從180°位轉(zhuǎn)回0°位;另一種狀況是空包水口朝向K’列，此時(shí)可以直接將空包吊放到自旋轉(zhuǎn)鋼包車上。將載有空包的自旋轉(zhuǎn)鋼包車開到軌道轉(zhuǎn)盤車上，軌道轉(zhuǎn)盤車由+90°位回轉(zhuǎn)到0°位，自旋轉(zhuǎn)鋼包車開往鋼包維修跨方向。

2.1.2 軌道轉(zhuǎn)盤車基本參數(shù)

根據(jù)軌道轉(zhuǎn)盤車旋轉(zhuǎn)角度要求，以軌道轉(zhuǎn)盤車上軌道與LF/VD 方向的軌道一致為0°，確定軌道轉(zhuǎn)盤車共設(shè)置3個(gè)旋轉(zhuǎn)位，即:0°位、+90°位(逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))、－90°位(順時(shí)針旋轉(zhuǎn))。

軌道轉(zhuǎn)盤車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，最大的凈載荷為2200kN，軌道轉(zhuǎn)盤車自重455kN，確定軌道轉(zhuǎn)盤車驅(qū)動機(jī)構(gòu)所需的最小功率為33kW，因此，驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用“三合一”(電機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸器)型式，其特點(diǎn)是占用空間小，安裝簡單，維護(hù)量小。考慮到故障因素，本次設(shè)計(jì)采用4 臺11kW 的電機(jī)減速機(jī)。

本次軌道轉(zhuǎn)盤車共有設(shè)計(jì)有8 個(gè)車輪，其中4 個(gè)為驅(qū)動輪，另4 個(gè)為從動輪，車輪為無輪緣設(shè)計(jì)。軌道轉(zhuǎn)盤中心部位設(shè)有4 組導(dǎo)向輪組，成90°分布。驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用“三合一”(電機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸器)型式，其特點(diǎn)是占用空間小，安裝簡單，維護(hù)量小。軌道轉(zhuǎn)盤定位鎖定采用3 套電液推桿裝置，分別用于0°、+90°、－90°三個(gè)位置的機(jī)械鎖定，以保證鋼包車在開進(jìn)、開出軌道轉(zhuǎn)盤車時(shí)，轉(zhuǎn)盤準(zhǔn)確定位，不偏離，電液推桿安裝在轉(zhuǎn)盤旁邊的基礎(chǔ)上。

軌道轉(zhuǎn)盤車在設(shè)計(jì)時(shí)，正常情況下轉(zhuǎn)盤直徑應(yīng)大于車輛的外形輪廓，以避免在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于地面不平或轉(zhuǎn)盤變形，車輛框架剮蹭地坪，給事故埋下隱患。本次設(shè)計(jì)，由于整個(gè)主車間比較緊湊，根據(jù)工藝布置，兩條過跨線中心距僅為6m，而車輛最大輪廓半徑為7.8m，在布置如此緊張的情況下，軌道轉(zhuǎn)盤車設(shè)計(jì)時(shí)無法滿足轉(zhuǎn)盤直徑大于車輛最大外形的要求。因此本次設(shè)計(jì)時(shí)，僅考慮車輛的4個(gè)車輪全部落在軌道轉(zhuǎn)盤車上，而4 個(gè)車輪全部落在軌道轉(zhuǎn)盤車上需要的最小軌道轉(zhuǎn)盤直徑為6500mm，預(yù)留部分富余量，綜合考慮軌道轉(zhuǎn)盤車基礎(chǔ)與相鄰鋼包車軌道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，確定本次設(shè)計(jì)的軌道轉(zhuǎn)盤車轉(zhuǎn)盤直徑為7m。

軌道轉(zhuǎn)盤車采用的是地坑型式，其上軌道及盤面標(biāo)高與地坪一致，采用環(huán)形軌道，軌道轉(zhuǎn)盤車的主要技術(shù)參數(shù)如表1。

2.2 軌道轉(zhuǎn)盤車走行控制

在軌道轉(zhuǎn)盤車的運(yùn)行過程中，為了保證設(shè)備運(yùn)行安全，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮限位開關(guān)，通過限位開關(guān)的控制來實(shí)現(xiàn)定位和聯(lián)鎖功能。

2.2.1 旋轉(zhuǎn)限位開關(guān)設(shè)置

軌道轉(zhuǎn)盤車旋轉(zhuǎn)走行設(shè)有3 組限位開關(guān)，分別為:

－90°位限位開關(guān)2 個(gè)，一個(gè)反饋停止位信號;另一個(gè)限位開關(guān)，當(dāng)軌道轉(zhuǎn)盤車往－90°方向旋轉(zhuǎn)時(shí)反饋為減速信號，當(dāng)從－90°往0°位方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，反饋為加速信號。

表1 軌道轉(zhuǎn)盤車主要技術(shù)參數(shù)

0°位設(shè)置3 個(gè)限位開關(guān)，中間一個(gè)為停止位，左、右兩側(cè)各自都具有加速、減速功能。當(dāng)從0°位往兩側(cè)旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)限位開關(guān)都反饋加速信號;當(dāng)從兩側(cè)往0°位旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)限位開關(guān)都反饋減速信號。

+90°位限位開關(guān)2 個(gè)，一個(gè)反饋停止位信號;另一個(gè)限位開關(guān)，當(dāng)軌道轉(zhuǎn)盤車往+90°方向旋轉(zhuǎn)時(shí)反饋為減速信號，當(dāng)從+90°往0°位方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，反饋為加速信號。

2.2.2 轉(zhuǎn)盤定位鎖定系統(tǒng)限位開關(guān)設(shè)置

設(shè)置3 套轉(zhuǎn)盤定位鎖定系統(tǒng)，每個(gè)停止位1 套，采用電液推桿進(jìn)行鎖定。每套鎖定系統(tǒng)設(shè)置2 個(gè)限位開關(guān)，一個(gè)反饋鎖定信號，一個(gè)反饋解鎖信號。

2.2.3 軌道轉(zhuǎn)盤車旋轉(zhuǎn)聯(lián)鎖功能說明

本次設(shè)計(jì)采用現(xiàn)場和遠(yuǎn)程兩種操作方式，設(shè)置現(xiàn)場操作箱1 個(gè)，操作箱配置如下:

1)“操作權(quán)限選擇”二位旋鈕，用于就地和遠(yuǎn)程操作選擇;

2)綠色指示燈:數(shù)量2 個(gè)，分別對應(yīng)遠(yuǎn)程操作和就地操作，對應(yīng)那種操作那個(gè)指示燈就亮;

3)紅色蘑菇頭“事故急停”按鈕，用于事故時(shí)緊急停止。當(dāng)按下時(shí)，對軌道轉(zhuǎn)盤車的其它操作均無效。向外拉出解除;

4)帶指示燈的“事故急停恢復(fù)”按鈕，事故狀態(tài)時(shí)指示燈亮;

5)軌道轉(zhuǎn)盤車處于“0°位”綠色指示燈;

6)軌道轉(zhuǎn)盤車處于“－90°位”綠色指示燈;

7)軌道轉(zhuǎn)盤車處于“+90°位”綠色指示燈;

8)電液推桿推出到位綠色指示燈，3 套鎖定定位系統(tǒng)共用1 個(gè)，顯示軌道轉(zhuǎn)盤車鎖定狀態(tài);

9)電液推桿縮回到位綠色指示燈，3 套鎖定定位系統(tǒng)共用1 個(gè)，顯示軌道轉(zhuǎn)盤車解鎖狀態(tài);

10)“2 向5 位”操作搖桿:“慢速向－90°位方向”、“快速－90°位方向”、“0°位——停止位”、“慢速向+90°位方向”、“快速向+90°位方向”。

當(dāng)軌道轉(zhuǎn)盤車上無鋼包車時(shí)，3 套鎖定定位系統(tǒng)電液推桿收回到位，此時(shí)顯示為解鎖狀態(tài)，允許對軌道轉(zhuǎn)盤車進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，否則，操作無效。

當(dāng)軌道轉(zhuǎn)盤車上有鋼包車時(shí)，顯示鋼包車停止到位，3 套鎖定定位系統(tǒng)電液推桿收回到位，此時(shí)顯示為解鎖狀態(tài)，允許對軌道轉(zhuǎn)盤車進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，否則，操作無效。

軌道轉(zhuǎn)盤車操作功能具體要求如圖2 所示。

2.3 需要注意的幾點(diǎn)事項(xiàng)

圖2 軌道轉(zhuǎn)盤車控制功能框圖

1)為了盡可能減少鋼包車對軌道轉(zhuǎn)盤的沖擊，軌道轉(zhuǎn)盤車的環(huán)形軌道安裝所要求的平整度比較高，本設(shè)計(jì)為±1mm。

2)軌道轉(zhuǎn)盤車車輪采用無輪緣設(shè)計(jì)，在中心部位設(shè)計(jì)有固定立柱，轉(zhuǎn)盤上設(shè)計(jì)4 組旋轉(zhuǎn)輪組，旋轉(zhuǎn)輪組在固定旋轉(zhuǎn)柱上走行。

3)軌道轉(zhuǎn)盤采用滑環(huán)供電，滑環(huán)安裝在中心部位的固定立柱中。為了保證軌道轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)的安全，建議在轉(zhuǎn)盤上設(shè)計(jì)鋼包車限位裝置，當(dāng)鋼包車到達(dá)預(yù)定位置時(shí)才允許軌道轉(zhuǎn)盤車旋轉(zhuǎn)。

4)為了降低鋼包車開上軌道轉(zhuǎn)盤車時(shí)對其的沖擊，鋼包車應(yīng)在上軌道轉(zhuǎn)盤車前減速至低速。

5)鋼包車供電電纜卷筒建議布置在鋼包車上，在鋼包車旋轉(zhuǎn)的近點(diǎn)側(cè)的軌道轉(zhuǎn)盤車基礎(chǔ)外設(shè)置一個(gè)電纜導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置能跟隨電纜的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動。

3 結(jié)束語

軌道轉(zhuǎn)盤車在冶金企業(yè)中，由于受到總圖布置的限制，冶煉區(qū)和連鑄區(qū)或模鑄區(qū)在垂直布置時(shí)，能安全地完成鋼水轉(zhuǎn)運(yùn)，通過介紹太鋼高鐵用鋼技術(shù)改造項(xiàng)目中所使用的軌道轉(zhuǎn)盤車設(shè)計(jì)，希望能給設(shè)計(jì)人員提供一下有價(jià)值的參考信息。

［1］王成釗，滕炳娟，劉云崗等.井下運(yùn)輸762mm 軌道轉(zhuǎn)盤的技術(shù)改造.有色設(shè)備，2012(1):38－40.

［2］郭金海.礦車轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)和應(yīng)用.山東煤炭科技，2015(9):118－119.

［3］段謙.輕型軌道變向轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)改進(jìn).機(jī)械制造，1993(8):5－7.