電解廠房天車軌道改造方案

一、鋁業公司多功能天車軌道概況

2013年6月份公司組織對電解廠房多功能軌道進行了工程驗收，在常溫狀態下驗收該軌道安裝的各項技術參數符合《起重設備安裝工程施工及驗收規范》GB50278-2010。通過長時間的運行，在冬季氣溫低時，伸縮縫已達30mm左右，由于電解廠房天車軌道伸縮縫接頭采用直口對接魚尾板連接方式進行安裝，導致天車行走輪經過伸縮縫時產生很大的沖擊和整車振動。

二、現階段國內電解鋁多功能天車軌道運行現狀及伸縮縫變化的產生機理

目前國內電解鋁多功能天車軌道及其他行業天車軌道伸縮縫接頭普遍采用直口對接魚尾板連接方式，由于鋼軌存在熱脹冷縮的物理特性，在相同溫差的前提下相鄰兩個伸縮縫間的軌道越長伸縮量越大。當環境溫度低時（特別是冬夏溫差大的地區）軌道收縮，伸縮縫變大，當天車行走輪經過已收縮變大的伸縮縫時，由于軌道伸縮縫采用直口對接魚尾板連接方式，伸縮縫中間沒有任何過渡支撐部件，導致天車振動大。當環境溫度高時軌道熱脹，伸縮縫變小甚至熱脹受阻隆起，當天車行走輪經過隆起的伸縮縫時，同樣導致天車振動大。這種伸縮縫連接方式普遍都存在這樣的問題。

由于天車鋼軌存在0.0118mm/m?℃的線漲率，電解廠房軌道每60.3米一個伸縮縫，按冬夏溫差50℃計算，伸縮長度達35mm。

三、改造的必要性

1、采用上述伸縮縫接頭結構導致天車振動、沖擊大，天車行走輪、水平輪軸承易損壞；

2、對天車滑觸線的正常工作產生很大影響，目前天車滑觸線故障比較頻繁；

3、對天車各機構、電氣的正常運行產生很大影響，主要是機構、電氣緊固件易松動；

4、軌道鋼梁連接螺栓、軌道壓板易松動、螺栓易剪切；

5、由于振動大影響天車的正常作業，比如吊極、出鋁、抬母線等吊運重物存在很大的安全隱患。

6、由于多功能天車空車自重達130噸,行走輪長期對軌道伸縮縫產生沖擊，軌道伸縮縫邊沿逐漸產生塑性變形形成凹坑，加重了天車的振動。

四、建議軌道改造的方案

將直口伸縮縫改為梯型伸縮縫，由于梯形伸縮縫采取2根相互反向的梯形軌道端頭配對連接，從而實現軌道的無縫對接，具體施工詳見軌道整改施工圖紙。天車行走輪經過梯形結構的伸縮縫接頭時，始終壓在軌道面上，不存在突然失去支撐產生沖擊，從而根本上解決由于伸縮縫大導致天車振動的問題，使天車行走更趨平穩。（如圖所示）

梯型軌道接頭示意圖

電解廠房多功能天車軌道使用的是QU120起重機鋼軌，材質為U71Mn，U71Mn為高碳鋼，其碳、磷及硫的含量均較高，焊接性不夠理想，裂紋敏感性較高，采用電弧焊時必須預熱。為了避免焊接熱影響區出現馬氏體，保證最終鋼軌焊接的質量，焊接時應進行350℃—400℃的預熱。

1、焊接材料的選用

由于母材的含碳量較高，且鋼性大，厚度大，需選用抗冷裂及抗熱裂能力高且強度級別相當的堿性低氫型焊條，選擇比較常用的J507焊條作為焊接材料，其抗拉強度比普通焊條大得多。

在施工過程中為避免軌道在焊接過程中產生變形，消除應力，需在焊接準備、焊接工藝過程、保溫等方面加以約束。

2.起重機軌道接頭焊接

2.1?焊前準備

起重機軌道接頭焊接前,應仔細清理坡口及附近的油、銹等污物，直到露出金屬光澤。用紫銅墊板或碳鋼板將鋼軌端頭墊起30～40mm，利用已制作好的螺栓和壓板等聯接件，擰緊螺帽使鋼軌固定在軌道梁上，每一鋼軌接頭附近至少設置4處固定點。當焊完軌道底部以后，松開壓板，將鋼軌端頭的墊起部分降低到20mm，再擰緊壓板螺帽。當焊接軌腰部分時，逐漸降低墊板高度，當軌腰部分焊完時，應拆除全部墊板并松開壓板，此時軌道接頭處應有很小的上翹值。在施焊軌頭過程中應根據鋼軌恢復平直的情況，決定是否再擰緊壓板螺母。在全部施焊過程中,必須隨時用直鋼板尺檢查鋼軌接頭的變形情況,隨時調整接頭的高度和緊松壓板來控制鋼軌接頭的變形。在施焊前固定鋼軌接頭時，2根鋼軌端頭之間所留的間隙是上寬下窄,以軌底間隙為準,不得小于12mm,也不宜過寬,控制在15～18mm范圍內。在調整固定鋼軌接頭時，除了保證端頭間隙的尺寸以外，還必須使2根鋼軌端頭對齊，不得有歪扭和錯開等現象。在焊接前與施焊過程中，應嚴格檢查并確保2根鋼軌中心線的位置在一條線上,以防止軌道焊接完畢時,通常有彎曲不直現象發生。

2.2焊接

焊接軌道接頭的順序是由下而上,先軌底后軌腰、軌頭，逐層逐道進行堆焊，最后修補周圍。2根軌道端頭的各為40mm范圍，同時進行預熱，每層焊完必須焊渣清除干凈才能繼續施焊。

消除應力熱處理鋼軌端頭，在焊接完成后采用氣焊噴嘴圍繞軌頭、軌腰和軌底反復進行加熱，使軌道全截面加熱均勻620℃～650℃，恒溫加熱必須保證在20～30min以上，用針刺毯保溫棉包好，保溫緩冷，直到常溫。

2.3軌道接頭的磨平處理

鋼軌焊接接頭已消除應力熱處理并冷卻到大氣溫度以后，對軌道頂面和兩側面的焊縫進行磨平處理。當焊接凸起過大時，用砂輪磨光機進行打磨處理，直到與軌頭齊平，最后將表面磨光。

五、多功能天車軌道的技術改造以節約投資、最大限度降低對正常生產造成的影響為原則，具體施工制作方案如下：

1、經現場勘察，多功能天車軌道約60.3米一個伸縮縫，每段軌道12米，采取電弧焊焊接方式連接，每個伸縮縫相鄰兩段軌道分別長約8.2米、3.8米與其他長約12米軌道焊接。電解兩個分廠共68個伸縮縫，每個梯形接頭長100mm，為充分利用原伸縮縫段的軌道，將原軌道8.2米段制作2根3.8米段梯形伸縮接頭。8.2米段伸縮接頭進行更換，共需增加557.6米鋼軌。

2、為最大限度降低施工過程對多功能天車正常運行產生的影響，需在制作場地預制長度為3.8米段、8.2米段梯形鋼軌接頭。再吊裝至電解廠房軌道梁上進行焊接安裝，減少軌道梁上的施工時間。