Материал: Анализ отечественных систем диагностики прямолинейности рельсов

Анализ отечественных систем диагностики прямолинейности рельсов

Дипломная работа

Анализ отечественных систем диагностики прямолинейности рельсов

Содержание

Введение

.Общая часть

.1 Краткое описание рельсобалочного цеха

.1.1 Выплавка металла и разогрев заготовок

.1.2 Рельсобалочный стан

.1.3 Рельсоотделка

.2 Причины искривления рельсов в процессе изготовления и пути их устранения

Специальная часть

.1 Обзор установок контроля прямолинейности рельсов

.1.1 “Станция замера криволинейности NDT-VHSM-082239-02”

.1.2 Установка контроля кривизны рельса, работающая по методу “Сравнивающей линейки”

.1.3 Оптическая установка контроля прямолинености рельсов

.1.4 Установка “Днепрчерметавтоматики”

.1.5 Установка “Элекон”

.2 Сравнительный анализ методов контроля

.3 Описание действующей на ОАО “ЕВРАЗ ЗСМК” системы

.3.1 Состав устройства.

.3.2 Устройство и работа составных частей

.3.3 Общий принцип работы устройства

.3.4 Указание мер безопасности

.3.5 Подготовка устройства к работе

.3.6 Порядок работы

.3.7 Проверка технического состояния и обслуживание

.3.8 Нормы расхода материала

. Экономическая часть

.1 Расчёт численности слесарей КИП и А

.2. Расчёт заработной платы слесарей

. Экономика производтва

.1.Расчёт себестоимости одной УПЕ

.2. Расчет затрат на эксплуатацию оборудования

БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

.1 Безопасность

.1.1 Анализ условий труда

.1.2 Мероприятия по электробезопасности

.1.3 Пожарная безопасность

.2 Экологичность

ЛИТЕРАТУРА

рельсобалочный цех контроль прямолинейность рельсы

Введение

Развитие железнодорожного транспорта, а следовательно повышение скорости и грузонапряженности приводит к нелинейному росту динамических нагрузок на верхнее строение пути, одним из важнейших компонентов которого является железнодорожный рельс. В отличие от элементов подвижного состава, рельс, как элемент системы безопасности, не поддается резервированию - это было бы слишком обременительно в экономическом плане. Поэтому во всем мире решение проблем надежности рельсов выполняют комплексно, одновременно по нескольким направлениям:

непрерывное наблюдение за состоянием рельсов в ходе эксплуатации с целью выявления и изъятия т.н. остро-дефектных рельсов;

периодическая шлифовка и смазка поверхности катания рельса непосредственно в пути для снятия поверхностных дефектов на этапе их зарождения;

улучшение качества рельсовой стали и упрочнение готового проката на этапе производства с целью повышения эксплуатационной надежности;

ужесточение выходного контроля на заводе-изготовителе для выявления возможных дефектов металлургического и прокатного происхождения, которые могут привести к разрушению рельса в ходе его эксплуатации.

Следует отметить, что два последних направления, с появлением жесточайшей конкуренцией среди производителей рельсовой продукции, начинают выходить на передний план. Любая страна, имеющая мало-мальски развитую сеть железных дорог, старается произвести рельсы у себя и, естественно, выйти с этой продукцией на мировой рынок.

Действительно, высокая себестоимость рельсового проката, вызванная в свою очередь многочисленными, чрезвычайно жесткими требованиями к параметрам конечного продукта, заставляют потребителя рельсов с максимальной осторожностью выбирать поставщика, опираясь, как правило, на оптимальность соотношения «цена-качество». При этом появляется естественное и законное требование покупателя - качество каждого рельса должно быть объективно гарантировано как организационным (например, по европейской системе качества ISO-9000), так и техническим обеспечением (средствами неразрушающего контроля).

Что же должно входить по европейским нормам в стандартный пакет средств комплексного неразрушающего контроля рельсов при их производстве? Итак, полный набор включает в себя 5 компонентов:

1. Многоканальную установку ультразвукового контроля (УЗК) для выявления внутренних дефектов по всему сечению рельса (обязательно).

2. Установку контроля прямолинейности рельса (обязательно).

3. Установку вихретокового контроля (ВТК) поверхностных дефектов (обязательно).

4. Установку для контроля профиля или размеров поперечного сечения рельсов (желательно).

5. Систему «верхнего уровня» для выдачи обобщающего сертификата на каждый рельс по результатам всех видов контроля (обязательно).

Дипломная работа посвящена вопросу проведения анализа отечественных систем диагностики прямолинейности рельсов.

При выполнении работы были использованы материалы, а также оперативные данные представленные начальником участка автоматизированного неразрушающего контроля М.М.Мамонтов.

1.Общая часть

1.1 Краткое описание рельсобалочного цеха

Прокатное производство является завершающим звеном металлургического цикла. В современных прокатных цехах технологические операции осуществляются по поточному и непрерывному принципам, позволяющим широко применять комплексную механизацию и автоматизацию. Поэтому механическое оборудование прокатных цехов является весьма сложным и разнообразным по назначению и конструкции.

Рельсобалочные цехи выпускают в основном железнодорожные рельсы типа P50, P65, OP50, OP65, швеллеры в термообработаном виде. Однако на рельсобалочных станах прокатывают также и другие сортовые профили: уголки, шпунты для гидросооружений, круглую заготовку и так далее.

Для прокатки этих профилей в цехе установлен рельсобалочный стан и соответствующие нагревательные печи и устройства для термической обработки и закалки концов рельсов.

Рисунок 1 -Блок-схема прокатного производства.

1.1.1 Выплавка металла и разогрев заготовок

В ЭСПЦ металл выплавляют в дуговых сталеплавильных печах, затем осуществляют внепечную доводку металла в АКОС или вакууматоре, а далее разливают в МНЛЗ (машина непрерывного литья заготовок), заготовка прямоугольного сечения поступает для нагрева на печи стана 500, а затем на печи Сименса. В печах Сименса заготовки подогревают для выравнивания температуры по сечению.

Рисунок 2 -Блок-схема выплавки металла и разогрева заготовок.

1.1.2 Рельсобалочный стан

Техническая характеристика стана:

Число линий - три.

Число клетей - шесть, в том числе линия BD1-2 -две клети, линия стана «Тандем» - три клети(UR, E, UF), отдельно стоящая клеть .

Система клетей:

обжимные клети BD - дуо реверсивные; изготовитель фирма

«SMS Meer»;

универсальная клеть UR реверсивная; изготовитель «SMS »;

эджерная клеть E реверсивная; изготовитель «SMS Meer»;

универсальная клеть UF реверсивная; изготовитель «SMS »;

универсальная отдельно стоящая клеть U0 реверсивная; изготовитель «SMS Meer» (используется основном для прокатки рельсов)

для скоростного совмещённого движения);

Прокатка профилей Р65, Р65К, Р50, ОР65, ОР50, ОР43,

РК65, 49Е1, 54Е1, 60Е1производится с применением гидросбива печной окалины перед клетью BD1 и гидросбива вторичной окалины перед клетями линии стана «Тандем»

Рисунок 3 -Блок-схема рельсобалочного стана.

После прокатки на пилах горячей резки, рельс может быть порезан на четыре рельса по 25 метров, они в сыром виде идут на контроль в ТООЗ.

Сто метровые же рельсы, подвергаются дифференциальной закалке.

В отличие от объемной закалки, дифференциальная производится нагретым до высокой температуры воздухом под давлением. В печах дифференциальной закалки, производится термоупрочнение только головки рельса.

1.1.3 Рельсоотделка

Медленно охлажденные рельсы имеют стрелу прогиба 50-200 мм. Их правят на ролеправильном комплексе (РПК) и дополнительно на штемпельных прессах.

Правку по вертикальной плоскости осуществляют два три нижних и три верхних ролика. Которые создают давление, прогиб при котором равен 3-4 миллиметрам.

Правку в горизонтальной плоскости (усреднение серповидности) осуществляют шесть горизонтальных роликов. В процессе правки в рельсах возникает напряжение, несколько превышающие предел упругости стали. Лишь остаточные деформации, создаваемые роликами, делают рельс прямым.

В результате правки на РПК концевая часть рельса длинной 700 мм, не подвергается правке, а зона, находящаяся в пределах 700-1500 мм, выправляется частично. После правки рельс поступает на линию неразрушающего контроля ЛНК-100, где контролируется прямолинейность рельса установкой «Элекон-42», качество макроструктуры металла в зоне, ограниченной толщиной шейки и головки. А также производится контроль поверхности рельса на установке Вихретокового контроля. После проверки рельс пускают под пресс для правки концов. Выправленные рельсы поступают на сверлильно-фрезерные группы станков, где подгоняют рельс по длине, и производят сверление болтовых отверстий и фрезерование торцов.

Рисунок 4 -Блок-схема рельсоотделки.

1.2 Причины искривления рельсов в процессе изготовления и пути их устранения

Требования к выпускаемой продукции становятся все жестче, рельсы становятся дороже, а брак в продукции несет убытки комбинату. Рельсы должны удовлетворять многим требованиям, включая в том числе такие как прямолинейность и отсутствие внутренних дефектов. Так как повышение скорости движения поездов с 60 до 140 км/ч при наличии неровности 2 мм вызывает увеличение ускорения неподрессорных масс с 10 до 17g (g = 9,8 м/с²) Таким образом представляется необходимым решать задачу минимизации местных искривлений на рельсе при оптимальных затратах. Значительные потери производства рельсов происходят из-за неудовлетворительной прямолинейности.

Наблюдаются следующие виды неровностей рельсов, образующихся в процессе производства:

·    Местная продольная кривизна по поверхности катания в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

·   искривление концов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

·   общее искривление по всей длине в вертикальной плоскости.

Основными технологическими факторами, определяющими прямолинейность рельсов, являются режимы прокатки и отделки. Оба эти параметра взаимообусловлены и взаимосвязаны, поэтому рассмотрение формирования одного из них необходимо производить с учётом другого. При этом необходимо учитывать отсутствие инструментария для оперативного контроля и измерения технологических режимов в реальном масштабе времени.

Искривление - результат упругопластических деформаций и вызывается следующими условиями:

·   неравномерность распределения пластической деформации при обработке металла давлением и возникновении при этом остаточных напряжений.

·   температурные напряжения при нагреве и охлаждении, зависящие от геометрии профиля.

·   напряжения, возникающие при фазовых превращениях, протекающих в объёме материала.

·   остаточные напряжения, возникающие от неравномерности деформации при термообработке в результате различия коэффициентов линейного расширения структурных составляющих.

·   режимы отделки изделий, ведущие к образованию локальных неровностей.

Одной из причин образования концевой кривизны считается порезка на дисковых пилах горячей резки. Подпор участка среза даёт эффект в 20-25%.

Получение стабильных показателей прямолинейности перед термообработкой позволяет получить столь же стабильные показатели и после закалки.

Из всего выше сказанного можно выделить 3 причины появления этих искривлений:

1. “Горячекатаная” волна связана с прокаткой рельсов на стане от того, как “эллипсуют” калибры на прокатном стане, данная волна будет “впечатана” в рельс.

2. Искривления, появляющиеся после прокатки. Например, во время отрезки рельса на мерные длины пилами, во время поперечных сталкиваний шлепперами на холодильниках, во время кантовки и укладки в короба.

3. Причина, которая может внести существенные искривления - правка на ролеправильных машинах (РПМ), несмотря на то, что ролеправильная машина предназначена для правки рельса. В связи с тем, что она не идеальна, у нее ярко выраженная периодичность (во первых, ролики установлены периодично, с определенным шагом, во вторых, сам ролик имеет цикл вращения), следовательно, ролеправильная машина может вносить и вносит определенные искажения в профиль рельса.

Анализ дефектности рельсов производства КМК за 10 лет (1981-1991 г.) и ЕВРАЗ ЗСМК показал, что одной из основных причин перевода рельсов во второй класс и повторный передел их является общая и концевая криволинейность.

I. класс - 83,4% от всех рельсов.

II.   класс - 13,37%.

III. класс - 0,10%.

Перевод во второй класс по причинам:

- забраковано0,30%

по твёрдости0,10%

- по ударной вязкости0,93%

по длине 7,83%

по концевой кривизне4,53%

Передел по причинам:

- возврат на повторную плавку 16,54%

из них - по общей кривизне 6,49%

по концевой кривизне 10,05%

задержано по длине 0,37%

повторный отпуск из-за высокого

уровня остаточного напряжения 0,62%

высокий отпуск 0,25%

Как видно из данных показателей весьма значительные потери производства рельсов происходят из-за неудовлетворительной прямолинейности.

Для устранения выявленных причин искривления рельсов необходимо провести замену электродвигателей привода рольгангов на более скоростные. Таким образом удастся выровнять скоростные режимы прокатки и транспортировки рельсов.

1.3 ГОСТ на прямолинейность рельсов

В соответствии с ГОСТ 24182-80 для рельсов первого сорта допускается кривизна со стрелой прогиба f (не более 1/2200 длины, т. е. при длине рельса l = 12.5м f_max =5,68мм, при l =25м f_max =11,36 мм). Одиночная местная деформация или неровности не допускаются более 0,5 мм на базе 1 м, концевые искривления рельсов без болтовых отверстий на базе 1м f_max =0,5мм, с болтовыми отверстиями: в горизонтальной плоскости f_max = 1,0мм, в вертикальной f_max = 0,5мм.

2 Специальная часть

2.1 Обзор установок контроля прямолинейности рельсов

Наиболее старый, но до сих пор применяемый способ измерения прямолинейности, основан на использовании натянутой двумя свешивающимися грузами струны, по отношению, к которой и определяются величины стрел и прогиба. Метод неточен и трудоемок. Концевая кривизна и местные неровности на некоторых заводах измеряются с помощью метровой линейки, снабженной стрелочными механическими индикаторами.

Взамен им разработаны более точные методы, использующие различные физические явления и характеристики металла. Широко применяют оптический и лазерный способы. Сущность оптического метода сводится к тому, что направленный на контролируемую поверхность под определенным углом острый луч света отражается и улавливается фотопреобразователем; при смещении отражающей поверхности вследствие неровностей или кривизны величина отраженной энергии изменяется и соответственно изменяется сигнал фотопреобразователя. С помощью электронных и записывающих блоков аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму, а также фиксируется на самописце; отклонения от нормы запоминаются.