废钢料槽运输车研制的推广应用上海宝冶集团有限公司万小兵臧言礼.doc

废钢料槽运输车研制的推广应用上海宝冶集团有限公司 万小兵 臧言礼一、产品简介废钢料槽运输车是我公司研发的冶金专用特种设备的一个重要产品，该车由牵引车和料槽挂车两部分组成，主要用于钢铁厂转炉加废钢生产使用。目前为止，该车先后已经在山西太钢、辽宁本钢、张家港沙钢、张江港联峰钢铁等四家钢铁企业获得推广应用，总计制造销售牵引车近30台、料槽挂车近70台，成果应用产生了良好的效果。该产品技术属于国内首创，目前已经申请受理了13项专利技术保护，其中核心专利技术半挂牵引式废钢料槽运输车（专利号200720070985.0）获得2010年中国国际专利与名牌博览会金奖（由国家知识产权局主办）；同时，该项目也荣获2006年第二十届上海市优秀发明选拔赛二等奖。二、研发背景简介该设备最初是专为太原钢铁（集团）公司炼钢厂转炉加料废钢运输研制开发的废钢料槽运输车，由于新的车间场地条件与工艺条件的限制，该公司无法采用一般钢厂采用的铁路运输或平板车运输料槽的方式。原因是铁路运输一方面造价比较高，场地条件受到限制，另一方面废钢料场与炼钢厂都没有专门的起重设备来装卸废钢料槽。故希望采取一种全新的废钢配送运输工艺设备。我们经过大量的市场调研了解到：国内外钢厂转炉废钢加料工艺废钢料槽运输目前主要采用有轨运输与无轨运输两种方式。有轨运输即铁路运输，其基本工艺流程是：废钢配料场将配好料的废钢料槽通过门式起重机吊装到铁路台车上，然后运至炼钢车间，再由炼钢车间桥式起重机将料槽吊至待加料堆放区，需要加料时再由桥式起重机吊起加料。无轨运输方式目前大多数钢铁厂主要采用平板车运输方式，其工艺流程与铁路运输基本相同，只是用大型平板车代替铁路台车来运输废钢料槽。这两种运输方式均存在明显的缺陷。铁路运输一方面需要前期考虑基建规划，设施建设投入成本很大；另一方面，占用的厂区面积较大，尤其是在炼钢车间内部需要占用很大的面积停放机车与摆放料槽，受场地条件的限制很多，并且装卸车都需要起重设备的配合，大大影响了炼钢生产的正常进行。平板车运输废钢料槽除了装卸车都需要起重设备的配合外，其自身也存在明显的缺陷与不足，车辆重心比较高，行驶安全性差，另一个很大的缺陷就是其超长的车身在车间内部转弯或倒运料槽很不方便，因此对于较大的废钢料槽运输更加困难。此外，为了保证生产需要，设备的配备数量大，造成成本的大幅增加。三、研发主要过程1、研究思路为了提高钢厂转炉料槽运输效率，又尽可能的减少设备、场地等固定基础设施的投入，在前述原有运输方式基础上进行了分析研究：1) 有轨铁路运输模式投入成本太高，不再考虑优化改进的可能性；2) 平板车运输相比铁路运输已经有了一定的进步性，可以进一步对其进行优化设计开发。于是，对平板车运输料槽模式进行了大胆的创新设计：将料槽部分整体设计成为半挂车形式，直接采用专用牵引车挂接牵引运输。此设计思路可以解决平板车运输模式的不足：料槽不需要专门采用起重设备来进行装卸；车辆重心高度由于省去了用于承载料槽的平板车而降低了许多；自身作为挂车，转弯半径可以设计的更为合理。前述创新方案设计存在以下几个难点：1) 采用何种牵引车来进行牵引作业。2) 如何将料槽部分设计成为自带走行机构的半挂车模式；3) 载荷分配和转弯半径等运行通过性方面要求如何兼顾；4) 挂接方式如何实现，能否实现自动挂接；2、专用牵引车的设计由于此废钢料槽运输车在国内尚属首创研究，暂无合适的牵引车直接选用，只能根据实际情况重新设计。根据运输料槽的重量结构参数，此废钢料槽运输车牵引车主要需要满足以下几个方面的功能参数需求：1） 牵引力足够，最大牵引质量需达到80t以上。2） 转弯半径小，最小转弯半径6000mm以内。3） 具备第五轮举升鞍座，鞍载质量大于25t。4） 具备料槽挂车挂接机构，挂接脱卸均在驾驶室内完成。5） 具备声光报警设备。同时，由于业主要求供货时间紧，所以重新从零开始设计开发一款新的专用牵引车是不现实的，最好是从现有符合一部分条件的车型中挑选一款来进行改造。经过不断选型比较后，我们选择了铰接式工程机械轮式装载机柳工CLG856来进行改造，该车采用康明斯发动机、自动电控变速箱、液力耦合传动离合器，牵引力足够、操作方便、转弯半径小，而且适合改造，改造结果如图1所示：牵引车改装主要是将原装载机操作方向倒换，减少不必要的工作装置如铲斗、铲斗油缸、倾翻臂、倾翻油缸、工作大臂等。另外增加一套液压举升第五轮系统，用于实现料槽挂车的挂接、举升，操作完全在驾驶室内进行，方便可靠。操作方向倒换主要是将原车前进档位改为倒车档位，原车后退档位改为前进档位；驾驶室朝向由前改后；操作系统如方向机、油门踏板、制动踏板、反光镜等均改变朝向，但是不会改变驾驶员操作习惯模式。（图1）太钢废钢料槽牵引车（说明：该牵引车设计获得实用新型专利授权：半挂式牵引式废钢料槽运输车的牵引车（ZL 200820058919.6，中国）、挂臂（ZL 200730076668.5，中国）、半挂牵引式废钢料槽运输车的料槽顶升牵引装置（ZL 200720070987.X，中国）3、料槽挂车改造设计受转炉尺寸及起重设备限制，料槽形状整体呈深簸箕形，槽身前部为箱形，后部呈簸箕形,便于向转炉倒料，如图2所示（不含前部支腿以及走行机构）。经过重新设计后，料槽挂车将料槽作为挂车车厢，保持料槽的整体结构尺寸不变，在料槽后部加装刚性悬挂走行机构，前部两侧加焊刚性固定支腿，正前部焊接与牵引车配套的挂钩式牵引装置（含牵引销轴）。料槽走行机构采用一线双轴平衡梁结构悬挂，安装16只（或8只）标准实芯轮胎，主要用于承载料槽重量与装载质量。走行机构结构位置设定完全考虑到了料槽行走转向通过性方面需求，使整车转弯半径、转弯通道需求合理。料槽与车桥通过可拆卸的销轴连接，便于维修；一线两轴的车桥用一根箱型梁连接为一体，在箱型梁上焊接2只前后方向的支耳，用于固定料槽。（图2）太钢废钢料槽挂车该料槽挂车改造技术主要取得了如下效果：1） 由于采用插销座先导粗定位与圆锥销后续精定位的复合定位方式，并以圆锥销精定位为前提条件，使插销顺利进、出插销座孔成为可能，从而使料槽能够十分方便地实现料槽本体与车轮座之间的快速对接和分离。2） 由于主要依靠料槽本体底板与车轮座顶板之间的摩擦力来驱动车轮座行进，故简化了驱动连接装置。3） 由于采用挂钩座翼板的大斜角外倾导向方式，使牵引车挂钩与料槽挂钩销的连接比较顺利和快捷。4） 由于上述技术的综合有效运用，实现了料槽的装、运、卸一体化集成作业，有效地提高了作业效率和设备利用率。5） 由于料槽的吊耳部分采用了焊接结构优化，从而减轻了结构重量，并提高了吊耳的焊接结构可靠性。（说明：该轮式转炉运输设计获得实用新型专利授权：半挂牵引轮式转炉料槽（ZL 200620041481.1，中国）、轻型转炉料槽（200620041482.6，中国）、转炉料槽（200630036059.2，中国）4、废钢料槽运输车整车结构经过牵引车和挂车的研究后，太钢用废钢料槽运输车整车结构如图3、图4、图5（实物照片）所示：（图3）太钢废钢料槽运输车整车改造完成后牵引车与挂车之间的挂接操作简单、方便，在驾驶室内即可完成，牵引车可与多台挂车分别挂接，实现了一机多用（不必要一台牵引车配一台料槽挂车），多点运输，效率很高，也降低了成本。该废钢运输设备研制成功，解决了太钢废钢堆场配料点之间倒运与装卸设备配备与运行的难题，得到了用户的好评。（说明：该废钢料槽运输车设计获得实用新型专利授权：半挂牵引式废钢料槽运输车（ZL 200720070985，中国），该专利获得2010年中国国际专利与名牌博览会金奖）5、废钢料槽运输车创新点废钢料槽运输车整体研制过程中主要创新点有以下三点：1）废钢料槽运输车采用新型半挂形式料槽挂车自装载行走运输废钢的整体性方案概念设计；2）废钢料槽运输车将专用废钢料槽底部加装走行机构、支撑装置以及挂接机构从而将其直接改装成为半挂挂车的设计；3）专用牵引车的改造设计。四、产业化推广应用情况由于废钢料槽运输车在太钢使用过程中暴露出油耗偏高的缺陷，我公司与陕西重汽合作开发出了第二代节能型牵引车（图6 7），采用更高传动比传动系统，传动效率更高，能耗更低，更加适合钢厂生产使用。同时根据钢厂条件不同设计出了不同形式的料槽挂车（图814），而且还进行了不断的个性化、优化设计，如第五轮液压缓冲系统设计、料槽挂车制动系统加装等。第二代废钢料槽运输车推出后迅速推广至沙钢、本钢、联钢、太钢等四家钢厂使用，效果良好。由于该技术产品属于国内首创，其发展前景良好，为了更好的占有市场，从专利技术上进行垄断，我们将该技术以及由其技术延伸发展出来的相关技术也进行了专利申请，共计申请获授权专利13项，同时也进行了产品开发推广，不断将这一专利技术的系列产品推向市场，做到从专利技术到产品上都实现垄断地位。据初步统计分析，由于采用了我公司研制的废钢料槽运输车的废钢配送生产工艺，为钢厂解决了采用传统工艺配送生产需要配备众多起重设备等基础设施的难题，一次性节约了固定设施投资12千万，每年也可以为钢厂节约运行成本至少在12千万左右。显而易见，采用废钢料槽运输车进行转炉废钢倒运模式为业主（钢厂）带来的效益是巨大的。该运输设