Состав оборудования цеха

Введение

Российские железные дороги - одна из крупнейших железнодорожных систем мира, занимающая первое место в мире по протяженности электрифицированных линий и уступающая по общей эксплуатационной длине свыше 85 тыс. км только железным дорогам США. Железные дороги являются и ключевым звеном транспортной системы нашей страны, выполняя более 85% грузооборота (без учета трубопроводного транспорта) и свыше 40% пассажирооборота.

В текущем году правительством страны утверждена Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года, определяющая приоритетные направления, этапы и принципы расширения и модернизации сети железных дорог. В соответствии со Стратегией до 2030 года планируется построить свыше 20,7 тыс. км новых линий. Плотность железнодорожной сети будет увеличена на 24% (прежде всего в регионах Уральского, Сибирского и Дальневосточного федеральных округов). Четыре субъекта Российской Федерации (Республики Алтай и Тыва, Магаданская область, Ненецкий автономный округ) впервые получат доступ к железнодорожному транспорту. При этом на действующей сети будет построено 5,9 тыс. км дополнительных главных путей.

Современные и перспективные требования российских железных дорог к рельсам определяются ОАО «РЖД», исходя из условий их эксплуатации и стратегии развития железнодорожного транспорта [1].

Наиболее объективным интегральным показателем качества рельсов является их эксплуатационная надёжность и стойкость. К сожалению качество основных материалов верхнего строения пути отечественного производства уступает мировому уровню. Например, из-за несоответствия отечественных рельсов требованиям высокоскоростного движения ОАО «РЖД» вынуждено закупать у зарубежных производителей рельсы для линии Санкт-Петербург - Москва.

Стратегические ориентиры в области пассажирских перевозок требуют значительного увеличения маршрутной скорости движения пассажирских поездов во многих регионах России и сооружения высокоскоростных линий. Это требует от металлургической промышленности освоения производства рельсов, по которым можно ездить со скоростями 200, 250, 300 и 350 км/ч. При этом для уменьшения количества сварных швов необходимо перейти от использования рельсов длиной 25 м к рельсам длиной 50-100 м. Производство длинномерных рельсов является мировой тенденцией и освоено на многих зарубежных заводах.

Технология термоупрочнения на ОАО «НТМК» не позволяет выпускать длинномерные рельсы по современным стандартам, на железнодорожном полотне сохраняется большое количество сварных швов, чем обусловлено отклонение по прямолинейности.

Современными тенденциями в технологиях термической обработки рельсов являются дифференцированная закалка и закалка с использованием тепла прокатного нагрева.

1.
Аналитический обзор литературы

ОАО «ЕВРАЗ НТМК» - Рельсобалочный цех (РБЦ)

Краткая характеристика завода. Взаимосвязь основных цехов завода

Нижнетагильский металлургический комбинат (ОАО «ЕВРАЗ НТМК», предприятие «Евраз Груп») находится на Среднем Урале, в городе Нижнем Тагиле - в самом сердце Уральских гор, на границе Европы и Азии. Здесь расположен один из старейших горно-металлургических центров России, возникший в начале 18-го века. Нижний Тагил сегодня - второй по численности и объемам промышленного производства город Свердловской области. Железнодорожная магистраль Екатеринбург-Пермь связывает город со всеми регионами России и странами СНГ. Через г. Пермь (и речную транспортную систему Кама - Волга) имеется выход в южные и северные морские порты. Авиационное сообщение осуществляется через г. Екатеринбург (аэропорт «Кольцово»).

НТМК является крупнейшим в мире предприятием по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с извлечением ванадия в товарный продукт в доменном и конвертер-ном переделах по специальным технологиям. Комбинат производит ванадиевый чугун, ванадиевый шлак (основное сырьё для извлечения ванадия), первородную конвертерную сталь (малошлаковым процессом), природнолегированную ванадием.

Комбинат - предприятие, которое производит широкую гамму металлопроката для железнодорожного транспорта, включая термоупрочнённые рельсы, колёса, бандажи для работы в экстремальных условиях высоких нагрузок и низких температур (до минус 600С). Комбинат производит осевую заготовку и все основные профили для вагоностроения.

На комбинате работает единственный в России и СНГ универсально-балочный стан по выпуску широкополочных балок и колонных профилей с высотой профиля от 150 до 1000 мм. Мощность стана - 1,5 млн. т/год. Комбинат является крупнейшим поставщиком заготовки для трубопрокатных заводов и конструкционного металлопроката для машиностроения.

Характеристика РБЦ

Рельсобалочный цех ОАО «НТМК» был введен в строй в 1949 году. Проектная мощность стана составляет 1200 тыс. т. Общая численность персонала РБЦ - 1045 человек, численность технологического персонала 725 человек. График работы - круглосуточный. Численность персонала Управления технического контроля (УТК) осуществляющего контроль технологии производства и качества рельсов - 119 человек.

На комбинате производятся рельсы для различных условий эксплуатации:

- рельсы низкотемпературной надежности из стали с повышенным содержанием ванадия и азота. Эти рельсы предназначены для эксплуатации в условиях низких температур (до -60°С);

-  рельсы повышенной износостойкости, предназначенные для службы в кривых участках пути малого радиуса. Эти рельсы изготовлены из заэвтектоидной стали (с повышенным содержанием углерода) и имеют специальный профиль с закругленной головкой;

-  рельсы для скоростных участков пути, отвечающие высоким требованиям по прямолинейности;

-  рельсы типов UIC60 и 136RE, отвечающие требованиям международных стандартов, для поставок на зарубежный рынок;

-  нетермоупроченные рельсы типов Р50 и Р65 для метрополитенов.

Цех осуществляет поставки таким потребителям, как ОАО «РЖД», железные дороги Казахстана и Узбекистана (рельсы типа Р65), железные дорги Латвии и Литвы (рельсы типа 60 Е 1). Также в небольших объемах поставляются рельсы для железных дорог Канады (рельсы типа 136 RE) и для Ирака, Италии, Турции (рельсы типа UIC 60).

Состав оборудования цеха

- Участок нагрева заготовок. Включает в себя шестизонную методическую печь с шагающими балками, производительностью 200 т/час, которая осуществляет нагрев заготовок до температуры 1200-1280°С.

-  Рельсобалочный стан 950/800/850 линейного типа, который состоит из черновой линии и чистовой линии. Проектная мощность стана составляет 700 тыс. т.

Черновая линиявключает в себя:

- Обжимную клеть дуо 950. Реверсивная двухвалковая клеть закрытого типа, диаметр валков 950 мм. Мощность двигателя 6400 кВт, число оборотов 0 - 60 - 120.

-  Две клети трио 800 - трехвалковые клети открытого типа, диаметр валков 850 мм, длина бочки 1900 мм. Мощность двигателя 8000 кВт, число оборотов 0-110-220

Чистовая линия:

- Чистовая клеть дуо 850. Двухвалковая клеть закрытого типа, диаметр валков 850 мм, длина бочки 1200 мм. Мощность двигателя 2350 кВт, число оборотов - 0-110-230.

-  Участок пил горячей резки, где осуществляется порезка раскатов на рельсы заданной длины и вырезка проб для проведения аттестационных испытаний. Состоит из 7 пил горячей резки маятникового типа, диаметр дисков - 1750-2000 мм, частота вращения 1000 мин-1. Толщина дисков 8 мм. Температура порезки 700 - 1000°С.

Дисковые клеймители:

- наносящий маркировочные знаки на боковую поверхность рельса. Максимальное число знаков в клейме - 10.

-  наносящий на шейку рельса в 4 - 6 местах закалочного знака «O».

Холодильники:

- качественный холодильник двухсекционный, шлепперного типа, охлаждающий рельсы с температуры 850 - 950°С до 350 - 600°С.

-  центральный холодильник двухсекционный, шлепперного типа, охлаждающий рельсы с температуры 400 - 500°С до температуры 50 - 80°С. Вместимость одной секции - 220 рельсов.

-  Двухсекционный холодильник, охлаждающий рельсы до температуры 50 - 60°С. Размеры секций: длина 23000 мм; ширина 23250 мм. Вместимость одной секции 110 рельсов. Для перемещения рельсов холодильник оборудован шлепперами.

-  Две роликоправильные машины консольного типа, шестивалковые, осуществляют правку рельсов в вертикальной плоскости для уменьшения искривленности по поверхности катания. Диаметр бандажей - 1400 мм. Межцентровое расстояние (шаг) - 1400 мм, скорость правки 1,32 - 2,0 м/с.

-  Роликоправильная машина №2 термоотделения - консольная горизонтальная. Осуществляет правку рельсов в вертикальной плоскости для уменьшения местной искривленности по головке рельса. Количество рабочих роликов - 6. Шаг рабочих роликов 1400 мм. Диаметров рабочих роликов 1000-1100 мм (по бандажу). Скорость правки 0,8 - 1,6 м/с.

-  Роликоправильная машина №3 термоотделения - консольная вертикальная. Осуществляет правку рельсов в горизонтальной плоскости для уменьшения местной искривленности по боковой поверхности головки рельса. Количество рабочих роликов - 6. Шаг рабочих роликов 1200 мм. Диаметров рабочих роликов 960 - 1000 мм (по бандажу). Скорость правки 0,8 - 1,6 м/с.

-  Участок рельсоотделки осуществляет фрезеровку торцов рельсов, сверление болтовых отверстий, снятие фасок болтовых отверстий включает в себя 3 поточные линии:

Поточная линия №1. Оборудована двумя сверлильно-отрезными станками WHCB 1002/S3 фирмы «Вагнер». Тип обрабатываемых рельсов - Р65, Р50, UIC 60.

Поточные линии №2 и №3. В состав поточных линий входят: сверлильно-фрезерные станки; автомат для зенкования фасок; клинкен-шлеппера для перемещения рельсов.

- Закалочная печь секционная, для скоростного нагрева с роликовым подом осуществляет равномерный нагрев рельса по длине и сечению до температуры 830-850°С. Количество зон - 7. Размеры рабочего пространства печи: длина - 184,4 м; ширина - 3,0 м; высота - 2,68 м. Температура рельсов при выдаче из печи не менее 820°С. Оптимальная продолжительность нагрева 45 - 55 мин. (в зависимости от типа рельса). Количество рельсов в пачке не более 11 штук. Количество пачек в печи - 6. Производительность печи - 115 т/ч.

-  Установка для подстуживания рельсов. Подстуживание предотвращает подгиб концов рельсов вниз после закалки. Тип установки секционный. Количество секций - 6, из них для правки концов 2. Длина секций: первой - 1000 мм; второй - 1200 мм. Вид охлаждающего средства - водовоздушная смесь. Ширина подстуженной зоны 50 - 60 мм. Скорость рольганга 1,6 м/с. Продолжительность подстуживания: концов рельса 6 - 8 с; остальной части рельса 14,5 с.

-  Закалочная машина револьверного типа, где проводится объемная закалка в масле рельсов длиной от 19,5 до 25 метров. Состоит из барабана длиной 28 м, на котором смонтированы шесть 12-ти лучевых звездочек. На концах каждого луча подвешены каретки, на которые подается рельс для закалки. Барабан установлен внутри бака заполненного маслом на двух роликовых опорах. Температура рельсов: перед охлаждением не ниже 780°С; после охлаждения 100 - 150°С. Закалочная среда - масло индустриальное (И-20А). Продолжительность нахождения рельсов в масляной ванне не менее 5 мин. Температура масла 80 - 110°С.

-  Отпускная печь секционная с роликовым подом. Технологическая операция - отпуск рельсов при температуре 450-470°С для снятия внутренних напряжений после закалки. Количество зон - 10. Размеры рабочего пространства печи: длина 260 м; ширина 4,6 м; высота 26,1 м. Температура печи: в первой зоне 300 - 400°С; в остальных зонах 450 - 490°С. Продолжительность отпуска 2 ч. Количество рельсов в пакете не более 18 штук. Количество пакетов в печи - 10. Производительность печи 115 т/ч.

-  Автоматическая ультразвуковая установка для контроля зеркально-теневым методом внутренних дефектов рельса «УМАР-1». Производит ультразвуковой контроль внутренних дефектов рельса Метод возбуждения и приема сигнала - электромагнитно-акустический. Чувствительность контроля определяется регистрируемой протяженностью дефектной зоны 50 мм при коэффициенте выявляемости 8 дБ.

-  Устройство контроля прямолинейности рельсов «Элекон», на котором измеряются отклонения поверхности головки рельса от прямой линии в вертикальной и горизонтальной плоскости на заданном отрезке базовой длины 1,5 м. Принцип измерения прямолинейности - 3-х точечный. Протяженность измерительной базы 1,5 м. Число контролируемых плоскостей - 2. Скорость движения рельса в зоне контроля до 3-х м/с. Погрешности измерения: в вертикальной плоскости 0,05 мм; в горизонтальной плоскости 0,1 мм.

-  Вертикально-правильный пресс (ВПП), который правит концы рельса в двух плоскостях. Тип пресса штемпельный, механический. Усилие правки 400 т. Расстояние между стационарными опорами 1000 мм. Расстояние между выдвижными опорами 700 мм.

-  Инспекторский стеллаж. На нём осуществляется контроль состояния поверхности рельсов, контроль геометрических размеров и профиля рельсов. Оборудован шлепперами и кантующим устройством. Максимальная вместимость стеллажа 45 рельсов. Контроль поверхности с 4-х сторон.

-  Абразивно-отрезной станок «Рельс-75». Абразивные круги: диаметр от 800 до 1500 мм; толщина 15 мм; диаметр посадочного отверстия 150 мм. Продолжительность порезки 7 - 25 с. Технологические операции - отбор аттестационных проб от термоупрочненных рельсов, вырезка дефектных участков. [2]

2.
Обоснование выбранного направления