軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)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(chéng)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(pán)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(chē)間由南到北呈長(zhǎng)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(chē)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(guò)跨線才能滿(mǎn)足連鑄/模鑄對(duì)鋼水運(yùn)輸?shù)囊?，其中一條過(guò)跨線專(zhuān)門(mén)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(chē)走行方向與LF 精煉區(qū)、VD精煉區(qū)和連鑄區(qū)的天車(chē)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(mǎn)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(guò)跨線即可滿(mǎn)足模鑄對(duì)鋼水包運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

2 軌道轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)計(jì)

2.1 軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)設(shè)計(jì)思路

2.1.1 軌道轉(zhuǎn)盤(pán)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(chē)載式模鑄線，模鑄跨共有兩臺(tái)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(chē)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(chē)間布置見(jiàn)圖1 所示。

鋼包車(chē)軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)布置在連鑄鋼水接受跨內(nèi)，當(dāng)自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)為連鑄運(yùn)輸鋼水時(shí)，無(wú)需軌道轉(zhuǎn)盤(pán)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(chē)開(kāi)上軌道轉(zhuǎn)盤(pán)上，此時(shí)軌道轉(zhuǎn)盤(pán)根據(jù)需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

圖1 連鑄及模鑄車(chē)間布置

設(shè)計(jì)時(shí)考慮本鋼包車(chē)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(chē)在VD 與連鑄之間運(yùn)行時(shí)，車(chē)上的轉(zhuǎn)盤(pán)總是處于0°位。軌道轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)處于0°位，此時(shí)自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)直接開(kāi)上軌道轉(zhuǎn)盤(pán)，停穩(wěn)后，軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°(－90°)，自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)直接開(kāi)往模鑄跨，軌道轉(zhuǎn)盤(pán)處于－90°位不動(dòng)。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(chē)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(chē)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(chē)轉(zhuǎn)盤(pán)從0°位旋轉(zhuǎn)到180°位，然后將空包吊放到自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)上，自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)轉(zhuǎn)盤(pán)從180°位轉(zhuǎn)回0°位。將載有空包的自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)開(kāi)到軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)上，軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)由－90°位回轉(zhuǎn)到0°位，自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)開(kāi)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(pán)處于0°位，自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)開(kāi)上軌道轉(zhuǎn)盤(pán)，停穩(wěn)后，軌道轉(zhuǎn)盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°(+90°)，自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)直接開(kāi)往模鑄跨，軌道轉(zhuǎn)盤(pán)處于－90°位不動(dòng)。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(chē)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(chē)轉(zhuǎn)盤(pán)從0°位旋轉(zhuǎn)到180°位;然后將空包吊放到自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)上，自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)轉(zhuǎn)盤(pán)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(chē)上。將載有空包的自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)開(kāi)到軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)上，軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)由+90°位回轉(zhuǎn)到0°位，自旋轉(zhuǎn)鋼包車(chē)開(kāi)往鋼包維修跨方向。

2.1.2 軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)基本參數(shù)

根據(jù)軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)旋轉(zhuǎn)角度要求，以軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)上軌道與LF/VD 方向的軌道一致為0°，確定軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)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(pán)車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，最大的凈載荷為2200kN，軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)自重455kN，確定軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所需的最小功率為33kW，因此，驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)單，維護(hù)量小?？紤]到故障因素，本次設(shè)計(jì)采用4 臺(tái)11kW 的電機(jī)減速機(jī)。

本次軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)共有設(shè)計(jì)有8 個(gè)車(chē)輪，其中4 個(gè)為驅(qū)動(dòng)輪，另4 個(gè)為從動(dòng)輪，車(chē)輪為無(wú)輪緣設(shè)計(jì)。軌道轉(zhuǎn)盤(pán)中心部位設(shè)有4 組導(dǎo)向輪組，成90°分布。驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)單，維護(hù)量小。軌道轉(zhuǎn)盤(pán)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(chē)在開(kāi)進(jìn)、開(kāi)出軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)準(zhǔn)確定位，不偏離，電液推桿安裝在轉(zhuǎn)盤(pán)旁邊的基礎(chǔ)上。

軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)在設(shè)計(jì)時(shí)，正常情況下轉(zhuǎn)盤(pán)直徑應(yīng)大于車(chē)輛的外形輪廓，以避免在轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于地面不平或轉(zhuǎn)盤(pán)變形，車(chē)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(chē)間比較緊湊，根據(jù)工藝布置，兩條過(guò)跨線中心距僅為6m，而車(chē)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(pán)車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足轉(zhuǎn)盤(pán)直徑大于車(chē)輛最大外形的要求。因此本次設(shè)計(jì)時(shí)，僅考慮車(chē)輛的4個(gè)車(chē)輪全部落在軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)上，而4 個(gè)車(chē)輪全部落在軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)上需要的最小軌道轉(zhuǎn)盤(pán)直徑為6500mm，預(yù)留部分富余量，綜合考慮軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)基礎(chǔ)與相鄰鋼包車(chē)軌道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，確定本次設(shè)計(jì)的軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)盤(pán)直徑為7m。

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

2.2 軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)走行控制

在軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)的運(yùn)行過(guò)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(kāi)關(guān)，通過(guò)限位開(kāi)關(guān)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)定位和聯(lián)鎖功能。

2.2.1 旋轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)設(shè)置

軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)旋轉(zhuǎn)走行設(shè)有3 組限位開(kāi)關(guān)，分別為:

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

表1 軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)主要技術(shù)參數(shù)

0°位設(shè)置3 個(gè)限位開(kāi)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(kāi)關(guān)都反饋加速信號(hào);當(dāng)從兩側(cè)往0°位旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)都反饋減速信號(hào)。

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

2.2.2 轉(zhuǎn)盤(pán)定位鎖定系統(tǒng)限位開(kāi)關(guān)設(shè)置

設(shè)置3 套轉(zhuǎn)盤(pán)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(kāi)關(guān)，一個(gè)反饋鎖定信號(hào)，一個(gè)反饋解鎖信號(hào)。

2.2.3 軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)旋轉(zhuǎn)聯(lián)鎖功能說(shuō)明

本次設(shè)計(jì)采用現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程兩種操作方式，設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)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(duì)應(yīng)遠(yuǎn)程操作和就地操作，對(duì)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(duì)軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)的其它操作均無(wú)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(pán)車(chē)處于“0°位”綠色指示燈;

6)軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)處于“－90°位”綠色指示燈;

7)軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)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(pán)車(chē)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(pán)車(chē)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(pán)車(chē)上無(wú)鋼包車(chē)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(duì)軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，否則，操作無(wú)效。

當(dāng)軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)上有鋼包車(chē)時(shí)，顯示鋼包車(chē)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(duì)軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，否則，操作無(wú)效。

軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)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(pán)車(chē)控制功能框圖

1)為了盡可能減少鋼包車(chē)對(duì)軌道轉(zhuǎn)盤(pán)的沖擊，軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)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(pán)車(chē)車(chē)輪采用無(wú)輪緣設(shè)計(jì)，在中心部位設(shè)計(jì)有固定立柱，轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)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(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)的安全，建議在轉(zhuǎn)盤(pán)上設(shè)計(jì)鋼包車(chē)限位裝置，當(dāng)鋼包車(chē)到達(dá)預(yù)定位置時(shí)才允許軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)旋轉(zhuǎn)。

4)為了降低鋼包車(chē)開(kāi)上軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)時(shí)對(duì)其的沖擊，鋼包車(chē)應(yīng)在上軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)前減速至低速。

5)鋼包車(chē)供電電纜卷筒建議布置在鋼包車(chē)上，在鋼包車(chē)旋轉(zhuǎn)的近點(diǎn)側(cè)的軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)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(dòng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

軌道轉(zhuǎn)盤(pán)車(chē)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(guò)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(pán)車(chē)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(pán)的技術(shù)改造.有色設(shè)備，2012(1):38－40.

［2］郭金海.礦車(chē)轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)的結(jié)構(gòu)改進(jìn).機(jī)械制造，1993(8):5－7.