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上海宝冶:首套精品长尺轻轨智能加工生产线打造绿色钢铁
来源:上海宝冶集团 作者:潘柏佺 发布时间:2021年01月27日 访问量:
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  2020年9月4日,河北永洋特钢集团精品轻轨线一次性热负荷试车成功,实现了全线工艺设备的贯通,标志着这条具有国际先进水平的轻轨生产线将全面进入试生产阶段。永洋特钢精品轻轨线项目不仅是由上海宝冶工艺技术总负责的世界首套国内首推的采用万能法半连轧工艺生产轻轨的生产线,同时还配备了由上海宝冶自主研发的智能冷却系统成套设备——智能复合式长尺轻轨及普通断面型钢冷床。该冷床为国内首套智能化轻轨长尺冷床,采用了上海宝冶自主研发的长尺轻轨智能预弯技术、智能预弯自主学习技术、风冷和水雾冷却双强冷技术、智能取钢技术等先进技术。

  自主冷床助力“中国速度”

  目前,全国有1/3的高铁钢轨产自由上海宝冶设计的包钢轨梁厂。但在2004年,仍存在一些影响成才率和产品性能的“卡脖子”问题,其中冷床处理效果差的问题尤为突出。当时,根据包头钢铁(集团)有限公司轨梁厂横列式轧机改造项目产品大纲的要求,对进入矫直机的型钢及钢轨的温度提出了更高的要求,需将由轧机轧出约900℃的型钢冷却到80℃以下(钢轨冷却到60℃以下),并要求型钢或钢轨有较小的弯曲度,以方便矫直机的咬入。然而当时国内使用的冷床,无论是进口设备还是国产设备,处理效果均不理想。上海宝冶的工程师们意识到,要满足这些要求,就需要一套既能用于工字钢、槽钢、角钢、H型钢、乙字钢等普通断面型钢的冷床,还需要能够同时满足百米长尺高速钢轨的冷却,要求具有非对称轧件预弯、轧件防划伤,用以改善非对称断面冷却后弯曲度,同时保障高效、高质量等要求。

  上海宝冶的工程师们根据业主要求和行业痛点,特别是百米钢轨的矫前弯曲度大,矫后平直度差,残余应力大,钢轨稳定性差等问题,提出了根据不同的产品要求,在冷却过程中采用自动预弯、强制冷却等附加功能。同时为提高冷床的使用效率,并解决产品表面划伤问题,对现有冷床应用情况进行了分析研究,自主创新和集成创新相结合,在钢轨预弯、冷却模式、冷床的传动形式等方面实现了新突破,首创研发了高速铁路百米高速钢轨复合式步进冷床设备,具有完全自主知识产权,并在包钢轨梁厂高速铁路百米钢轨生产线成功应用。

  通过实际应用,百米高速轨的挑出率(合格率)达到了91%以上;通过预弯,实现将非对称截面轧件冷却后的弯曲度从25-35‰缩减至5‰,具有结构紧凑、功能完善、冷却效果好、停位准确、工作时振动小、噪声低,运行可靠,制造安装方便、便于维护、易于操作、投资少等特点,该成果实现了产业化,应用前景广阔,取得了很显著的经济效益和社会效益,助力中国高铁跑出“中国速度”。

  此后,上海宝冶持续加强对型钢冷床设备技术的开发研究及推广应用,大力推进绿色钢铁生产,引领当今型钢、钢轨生产冷却设备的技术潮流,达到了国际领先水平。至今,上海宝冶高速铁路百米钢轨用复合式步进冷床设备,申请并授权专利4件,正在申报专利2项。2013年经中冶集团成果鉴定,达到国际领先水平。2014年获得中冶集团科技进步二等奖、内蒙古自治区科技进步一等奖;2015年获中国冶金科学技术三等奖、青岛市科学技术二等奖。该技术成果应用的包钢轨梁1#线热轧工艺改造工程和包钢轨梁厂高速铁路百米钢轨生产线工程分别荣获了2007年度冶金行业优秀工程设计二等奖、2008年内蒙古自治区优秀勘察设计一等奖、2016年冶金行业优秀工程设计一等奖。

  与时俱进引领智能化冷床新突破

  随着工业自动化、智能化技术的普遍应用以及对工程项目投资和产能的要求越来越高,上海宝冶通过不断地自主创新,又成功研发并应用了型钢冷床智能预弯技术、水雾冷却技术、智能取钢技术,实现了型钢冷却技术的突破提升,再次引领了技术潮流。

  智能预弯技术,是借助3D扫描装置输出点云数据检测轧件实际弯曲形状及其温度变化,输入给轧件弯曲模型。轧件弯曲模型根据轧件温度、轧件长度几何尺寸及钢种成分,计算轧件自然弯曲曲线,并输出给冷却过程控制计算机。冷却过程控制计算机根据轧件自然弯曲曲线,自适应学习确定反向弯修正系数,计算预弯小车行程,并将小车行程设定值输出给冷床PLC系统。

  水雾冷却技术,是上海宝冶通过与专业实验室合作,完成并获得了主要钢种的CCT曲线,根据不同的钢种和产品规格,对应不同的水雾冷却工艺,避免相变过程组织应力与冷却过程热应力的叠加确保产品的组织性能不受影响。在轧件进入喷雾冷却前、喷雾冷却结束都要进行温度检测,进行精细化冷却控制。

  智能取钢技术,是通过在冷床出口下料小车处设置激光测距仪,能够检测到每一支钢的实际位置,自动控制小车取料行程,完成智能取钢,实现冷床全自动化生产。

  近年来,上海宝冶不断地改进完善复合式型钢步进冷床设备技术并推广应用(实施),设计、供货的复合式型钢步进冷床设备除了在包钢轨梁1#和2#线生产线应用以外,还在唐钢大型型钢生产线、鞍钢800军用球扁钢生产线、石横特钢型钢生产线、河北永洋精品轻轨线生产线、河北永洋精品重轨生产线等一批具有行业影响力的项目上得到应用,有效替代了国外的预弯技术,取得了很显著的经济效益和社会效益。

  上海宝冶十多年来通过不断的创新研发,实现了型钢冷却设备从模仿跟随到亦步亦趋,从自主集成到创新超越,已形成了完善全面的复合式型钢步进冷床技术,具有自主知识产权,引领了品牌和技术潮流,打造了国际领先的核心装备产品,代表“冶金建设国家队”,有力的支撑了产业升级。


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