贝氏体钢焊接辙叉科技成果产业转化报告.doc

贝氏体钢焊接辙叉科技成果产业转化可行性研究报告xxxxxx股份有限公司二五年七月12前 言辙叉是铁路道岔的关键部件。随着国民经济的发展，铁路运量快速增加，列车运输向重轴、高速发展，以满足与日俱增的旅客运输和货物运输需求。在大运量、重轴和高速运营条件下，铁路辙叉的使用状况与日恶化。针对铸造高锰钢辙叉在大运量、重轴和发展超长无缝线路的不适应性，我公司与清华大学共同承担了铁道部科教司1998第04号一九九八年铁道部科技研究开发计划项目，编号为980860。开展研制贝氏体合金钢焊接辙叉，简称为贝氏体钢焊接辙叉。预期要达到如下目标：1）长寿命，少维修，辙叉使用寿命达到平均2亿吨通过运量以上，适应繁忙干线需求。2）能与线路钢轨直接焊接，提供跨区间超长无缝线路使用。3）通用性好，与既有提速线路高锰钢铸造辙叉可以互换，部分代替高锰钢铸造辙叉。目前，贝氏体钢焊接辙叉的研制过程我们已经走过了三个阶段。第一阶段是首批贝氏体钢焊接辙叉研制及其上道，未能达到预期目标。第二阶段是改进型贝氏体钢焊接辙叉研制及其上道验证，基本达到了预期目标。第三阶段是总结改进型贝氏体钢焊接辙叉成功经验，对存在的问题予以完善，配置批量生产贝氏体钢焊接辙叉的各种资源，现已进入了小批量生产BG4F型贝氏体钢焊接辙叉阶段，上道运营的结果表明，BG4F贝氏体钢焊接辙叉结构设计更加合理，更加符合轮轨接触受力条件；贝氏体钢材料综合性能既能满足高耐磨要求，又能符合可焊接的要求；制造工艺的改进和制造标准的完善，使辙叉各项质量指标能有效地得到保证，可以推广使用。一、 贝氏体钢焊接辙叉承担单位简介xxxx股份有限公司始建于1966年，是国内专业化生产钢梁、钢结构、铁路道岔、高锰钢整铸辙叉和城轨交通设备等产品的大型国有企业，至2004年底公司已有资产11.9亿，技术装备2000余台（套），年实现销售收入6.3亿元，利润2485万元。主要产品先后获得国家优质工程金奖、国家科技进步一等奖、国家专利产品等达60余项。xxxx公司作为我国生产铁路道岔的两大骨干专业厂家之一，其年产销量约占全国的二分之一，公司主导产品铁路道岔在公司营业收入中占有举足轻重的地位，是公司的传统和核心产业之一。清华大学是享誉国内外的著名高等学府，其合作对象xxx教授是我国贝氏体钢推广应用方面的著名专家。按铁道部科教司教综1998第04号文件中编号为980860关于“贝氏体钢焊接辙叉”的课题要求，xxxx股份有限公司和清华大学贝氏体钢推广中心联合承担此课题，历经七年卓有成效的不懈努力，已于2004年年底完成了课题规定的各项预定目标。2005年6月16日铁道部科技司在北京组织了该项目的科技成果鉴定。二、 贝氏体钢焊接辙叉项目简介为适应我国铁路重载、提速和跨区间超长无缝线路技术发展的需要，研究和采用合金钢辙叉已列入铁道部工务技术政策，由中铁宝桥股份有限公司和清华大学合作开发的贝氏体钢焊接辙叉，是具有自主知识产权的国家重点新产品。1.贝氏体钢焊接辙叉主要特点：针对铸造高锰钢辙叉在大运量、重轴和发展超长无缝线路的不适应性，发明的60Kg/m钢轨12号提速道岔用贝氏体钢焊接辙叉于1997年11月完成设计，1998年9月通过铁道部工务局审查验收。经过第二代、第三代贝钢辙叉的反复上道验证与改进，现改进后的第四代贝钢辙叉已进入小批量生产并批量上道。其主要技术特点如下：1) 贝氏体钢焊接辙叉具有寿命长，少维修，可与线路钢轨焊接的特点，适用于我国重载提速线路改造的需要，可以满足200km/h以下线路发展跨区间超长无缝线路需求；2) 辙叉心轨易损部位采用高强韧性、高耐磨的贝氏体钢制造，心轨磨损均匀，磨损比率低，不存在如高锰钢辙叉初期快速磨损阶段。l 贝氏体钢焊接辙叉与其它合金钢辙叉相比，具有以下优点：1. 辙叉心轨采用了异种钢闪光接触焊接技术，焊缝性能优越，整体性好，从根本上消除了如嵌入式或拼接式合金钢辙叉心轨产生的接缝病害；2. 克服了高锰钢辙叉不能和线路钢轨直接焊接的缺点，可满足发展跨区间超长无缝线路需要；3. 辙叉互换性好，上道方便，维护简单；4. 翼轨可在线更换；5. 贝氏体钢焊接辙叉实际使用寿命保证23年，通过运量总重可达2亿吨以上。l 贝氏体钢焊接辙叉的结构及焊接工艺有以下特点：1. 贝钢辙叉的叉心主要受冲击部位采用贝氏体钢；2. 心轨理论尖端前设置 “鼻端”，增加轨腰厚度，便于设置间隔铁防止。3. 为保证与60Kg/m钢轨12号型提速道岔既有的固定型辙叉互换使用，心轨尖端跳动。4. 辙叉在趾端、跟端处设置1:40轨底坡斜度扭转；5. 翼轨相对人字尖设置超高，翼轨平直段设置为叉心20mm断面至50mm断面处；6. 翼轨平直段范围内进行侧面水平刨切。贝氏体钢叉心与叉跟轨拼焊后组焊为人字尖。钢轨下及人字尖下设置5mm厚橡胶垫板，辙叉垫板下设置10mm厚橡胶垫板。7. 辙叉组装后，加工整修辙叉线形，加工翼轨1：20轨顶坡。8. 辙叉组装采用国标（GB/T1228）10.9级高强度螺栓紧固件。施工扭力矩规定980Nm。9. 可焊接的贝氏体钢心轨单独热处理，可减少焊接热影响区对其性能的影响。10. 叉跟轨焊接为二氧化碳气体保护焊打底和埋弧焊盖面自动焊接工艺。跟端扭转1：40。11. 贝氏体钢与叉跟轨（钢轨）的对接焊接改手工电弧焊为闪光接触焊接工艺，焊缝采用局部中频电加热热处理。12. 贝氏体钢与叉跟轨异种钢闪光接触焊的焊接接头性能，型式试验的主要技术指标达到了铁道部制定的200km/h客运专线60AT钢轨焊接暂行技术条件的要求。（贝氏体钢焊接辙叉焊接完成后的心轨080断面结构）（加工翼轨1：20轨顶坡）改进后的贝氏体钢焊接辙叉通过运营验证，已达到预期目标。有的辙叉已安全运营3年半，贝钢心轨磨损均匀，磨损速率较低；表面光亮，至今未有伤损。使用寿命已通过运量总重2.2亿吨以上，现在仍在运行。实践证明贝氏体钢焊接辙叉综合性能既能满足高耐磨要求，又能符合可焊接的要求，可以推广使用。贝氏体钢焊接辙叉新产品研制成功，是我国合金钢辙叉制造史上的一项重大技术突破。综上所述，贝氏体钢焊接辙叉研制成功，填补了我国合金钢辙叉制造史上的空白，该产品构造设计，整体技术及综合性能均在国内领先，达到国际同类产品的先进水平。2. 现有研发和生产条件我公司有高级道岔和研究开发人员50人，拥有计算机仿真、有限元分析等先进的设计软件，有一支能打硬仗的产品研发设计、工艺设计队伍，形成了一支紧密结合我国铁路实际，掌握先进设计的道岔研发设计队伍。近年来，我们以技术创新作为新产品的开发基础，联合国内有关科研院校等强势力量，积极完成铁路第五次、第六次提速、秦沈客运专线及200km/h以下线路改造道岔近400种，并取得了近10项国家专利。多年来，我公司在道岔生产系统投入了近二亿元进行技术改造，新增了道岔尖轨数控铣床、高锰钢辙叉“VRH”造型生产线、高锰钢辙叉数控铣床、GAA100/580型闪光对焊机、AT轨跟端热模压50MN液压机、6MeV高能电子回旋加速器射线探伤等许多具有国际国内先进水平的大型专用设备，使中铁宝桥始终紧跟时代步伐，与时俱进，成为我国著名的道岔生产骨干企业。多次成功的技术改造使中铁宝桥的道岔制造质量和档次始终处于国内领先水平，较好地满足了我国铁路自1996年以来的连续5次大提速对提速道岔的需求和我国重载铁路运输发展的需要。3 . 科技成果转化路线 贝氏体钢焊接辙叉因技术含量高，使用寿命长、维修简单和更换方便，据预测在未来的几年中在国内市场每年需要约3000个，同时其制造标准和国际同类产品标准接近，可争取出口创汇。在研究制造初级阶段，我们采用外协冶炼、锻造毛坯，然后返回公司加工后组装。由于外协冶炼和锻造，导致其制造成本高，工期和进度也不易控制；如果增加一定的厂房，购置专用的冶炼炉（炉外精炼）、锻造和热处理专用设备，形成大批量生产的硬件装备，进一步优化制造工艺，就可以大幅度降低制造成本，有利于占有较大市场份额，以满足铁路发展需求。三、 经济综合分析1.市场前景为了满足我国铁路向高速、重载及线路提速改造，尤其是发展跨区间超长无缝线路的需求，高锰钢辙叉本身固有的材质和性能缺陷阻碍了其一定程度上的广泛应用，而贝氏体钢焊接辙叉新产品，具有寿命长，可维修，可焊接的特点，适用我国重载、提速线路改造的需要，可以部分取代现在正线上铺设的铸造高锰钢辙叉；由于贝氏体钢辙叉心轨为焊接结构，消除了现有的合金钢拼接式辙叉存在的缝隙，整体稳定性好，可以满足200km/h以下线路发展跨区间超长无缝线路需要的固定式辙叉需求。根据市场分析，氏体钢焊接辙叉国内市场占有率保守估计可达30%。国外使用合金钢辙叉的发展历史表明，开始是嵌入式和拼接式结构，现在也发展为焊接式结构。合金钢辙叉在英国、德国、奥地利和美国使用的较多。据德国、奥地利介绍，他们的合金钢辙叉的市场占有率约为市场总量的三分之一。1998年美国道岔专家和采购商看了我们当时研制的样品时表示，只要焊缝（样品焊缝是手工电弧焊）质量改进后，他们就可以购买。从现在香港、台湾、东南亚、中亚、西亚等国家和地区在我公司购买道岔时，他们并不排除合金钢焊接辙叉。现在我们生产贝氏体钢焊接辙叉焊接采用闪光接触焊，焊缝的静载和动载性能指标可达时速200km/h线路需要。因此，我们预计贝氏体钢焊接辙叉在不久的将来打入国际市场前景看好。2. 经济效益分析（1）经济效益研制成功的贝氏体钢焊接辙叉，不仅适应于重载、高速和提速线路的改造，还可以部分取代高锰钢铸造辙叉。目前该产品已在北京局、上海局、郑州局等各大路局繁忙正线批量上道使用，用户反映很好。到目前为止，该产品供不应求，为我公司拓宽产品市场份额创造了极为有利的条件。现阶段，我们由于设备、厂房等制造手段制约，贝氏体钢焊接辙叉每年的生产能力仅能达到1000个，但从目前需求和长远发展看，在未来的几年中，还远不能满足市场需求。据对市场分析预测，到2010年，市场需求至少可达年需3000个，如果再加上国际市场的需求，总需求量还会大幅上升，为了满足国内市场需求，公司经充分调研论证，计划在前期研发投入总费用已达1060万元的基础上，在未来二到三年中再投入1200万元人民币，对设备进行扩能改造（技改项目明细见表一）。实现批量生产后，不仅可以完善公司道岔产品品种种类，更重要的是为公司今后主导产品结构调整及新产品的开发打下了良好基础，可为公司赢得巨大的经济效益。更为重要的是可为铁路工务部门减少频繁更换辙叉所需要的开“天窗”时间，可大幅提高客、货运效率，产生显著的社会效益。贝氏体钢焊接辙叉科技成果产业转化技术改造项目投资估算表表一：序号项目名称设备名称数量估算费用（万元）1前期开发研制已实际投入110602建筑工程现有厂房改造1150 生产工艺布局调整180 3设备购置及改造1. 购置锻造加热炉（10t）150 2. 购置锻造退火炉（10t）150 3. 购置锻造操作机（10t）、炉前夹持料机各1130 4. 改造电弧冶炼炉（10t）180 5. 购置炉外精炼设备（配套）1120 6. 机加工设备改造180 7. 购置钢坯探伤设备1808. 购置热处理炉及其设备1100 4工艺装备锻造工装模具50冶炼钢锭模100 机加工仿形刀具及辅助工装50 热处理辅助工装30 5其它50 总费用合计：2260根据测算该项目通过技术改造达到设计生产能力后每年可生产贝氏体钢焊接辙叉3000个，每个辙叉预计售价3万元，成本2万元。据此测算将为我公司带来十分显著的经济效益（具体详见表二），项目将在达产后的5.38年收回2260万元的全部投资。贝氏体钢焊接辙叉科技成果产业转化项目经济效益评价分析表表二：项目名称单位2006年2007年2008年2009年2010年及以后贝钢辙叉产量个13001800230026003000平均单价万元2.50 2.60 2.70 2.80 3.00 平均成本万元1.96 1.97 1.98 1.99 2.00 销售收入万元3250.00 4680.00 6210.00 7280.00 9000.00 销售成本万元2548.00 3546.00 4554.00 5174.00 6000.00 期间费用万元358.15 515.74 684.34 802.26 991.80 税金万元383.50 552.24 732.78 859.04 1062.00 净利润万元-39.65 66.02 238.88 444.70 946.20 （2）社会效益因为贝氏体钢辙叉性能优良，其