鋁電解多功能天車軌道改造的實踐應用

閆玉霞

中鋁青海分公司一電解廠有兩排長1000m，跨度21m的廠房，廠房內通長設置吊車梁，其上軌道型號為QU100，供12臺自重52.5噸，載重12噸的電解多功能天車運行。軌道經過十五年的不間斷使用，出現了吊車梁混凝土找平層脫落、裂縫嚴重，軌道伸縮縫間隙較大、接頭錯位、軌道壓軌器損壞、軌道彎曲、預埋螺栓斷裂、彎曲、橡膠墊板老化等現象，造成行車中雙面啃軌嚴重，對生產造成影響、使維修費增高;列為重點改造項目。改造過程中對斷裂螺栓進行了焊接，使用鋼墊板代替了混凝土找平層，嘗試將鋼軌原壓板接頭改為無縫焊接接頭，本文為在進行試驗后所取得的經驗，為同類工程提供借鑒。

一、概 述

軌道改造前狀況為：軌頂標高▽6750mm，由8-12m不同長度鋼軌用夾板聯結，軌道每50m設一個伸縮縫。鋼梁與軌道間通過預埋件上焊接的螺栓聯結，混凝土梁與軌道通過14個M24預埋螺栓固定。

二、原天車軌道破損原因分析

1.軌道總體狀況

80%的軌道表面耐磨層脫落，最嚴重的磨損量達到8mm；出現壓潰飛邊現象，最大飛邊6mm；軌道低凹420處，低凹深度最大處6mm；預埋螺栓斷裂118根；壓板變形移位185塊；減震橡膠墊全部老化；大部分軌下找平層脫落；軌道跨距、標高、中心線均超標。

2.軌道的聯結方式缺陷

原天車軌道長度不一，有8m、10m、12m三種規格，相鄰兩根軌道之間用夾板聯結，軌道之間均存在5mm～8mm的縫隙，當天車輪跨越軌縫接頭時，車輪沖擊軌道端部，產生極大的的沖擊力，導致軌道端部前后40～60㎜范圍內壓潰，逐漸形成大小不一的低凹，軌端的低凹又增加了多功能天車對軌道的沖擊力，而軌道接頭周圍的螺栓出現斷裂和彎曲，使軌道受力更加惡化，變形更加嚴重。

3.軌道伸縮縫的分布

每排廠房的單側伸縮縫14處，而軌道每50m留有一個伸縮縫，共20個伸縮縫，未能與廠房的伸縮縫一一對應，在軌道溫度應力和電解廠房伸縮產生的應力的雙重作用下，造成軌道無序膨脹和收縮，相鄰兩個軌縫的間隙長短。

4.預埋螺栓斷裂變形

5.軌道減震裝置老化

三、軌道技術要求

中心線位置偏差≤±5㎜；

軌道頂面標高差≤±5㎜；

中心線間距離偏差≤±5㎜；

全長鋼軌要有較好的穩定性、機械性能和耐磨性；軌道基礎穩固，并易于維護和檢修。

四、改造技術方案的確定

1.改造方案

天車軌道改造與生產同時進行，生產與施工交叉作業。依據公司軌道目前的現狀，參照貴州、華鷺等分公司多功能天車軌道改造，并依據無縫鐵路軌道的思路，以優化軌道的使用功能為目標，為保證安全施工，提出了墊鋼板找平、斷裂螺栓焊接、早強混凝土修補螺栓孔、無縫焊接軌道的改造新方案，并進行了充分的論證。

無縫焊接鋼軌的特點

無縫焊接加長鋼軌是一種新型的軌道形式，軌道之間的夾板聯結取消，而采用標準長度的鋼軌焊接成一根長軌道，使得軌道的接頭大量減少，從而極大的減少接頭產生的危害，減少了破損機會，也易于維護。

2.技術改造方案的設計

天車軌道漲縫的計算

（1）合理施工軌溫計算

A.QU100鋼軌最大自由伸縮量公式：ΔL=α×L× Δt

α—鋼的線膨脹系數，亦即鋼軌的單位自由伸縮量0.0118mm/m·℃；

L—鋼軌長度為70m；

Δt—軌溫變化度數為 68℃ （電解廠房夏季50℃； 冬季－18℃）。

則如果以最高溫或最低溫安裝軌道其最大線變化量為：

ΔL=α×L×Δt＝0.0118×70×68＝56.168mm

B.由于鋼軌最大自由伸縮量可達56.168mm，所以要對無縫軌道的施工溫度進行合理的安排，最大限度的減小其伸縮量，使其自由伸縮量的相當一部分不能實現。施工溫度的高低，直接決定軌道承受溫度應力的大小，因而直接決定軌道的穩定性。根據青海地區電解廠房內溫度記載，電解廠房夏季最高50℃、冬季最低（非生產狀態）－18℃， 中間軌溫：t＝（tmax+tmin）/2＝(50-18)/2＝16℃

即在此溫度下安裝軌道產生的溫度變形最小，溫度應力也最小。

C.考慮到在電解廠房內安裝溫度應力式無縫軌道，冬季因廠房不間斷生產，最低溫度不是很低，在生產正常的情況下，不會達到零下，主要的危險不是來自收縮，而是來自膨脹，所以把施工軌溫定得比中間軌溫略高一些，即把中間軌溫作為施工軌溫范圍的下限，中間軌溫加10℃作為施工軌溫范圍的上限，則

施工的軌溫范圍：16℃～26℃

（2）軌道焊接方式選擇及相關試驗

由于軌道改造與生產同時進行，且生產具有不間歇性，為節省費用并能實現現場焊接，軌道焊接方式采用電弧焊。

A.軌道焊接試驗

由于焊接過程中受強磁場影響，會對焊接質量造成很大影響，為此，在現場制作一試驗胎具，在強磁場下按附后消磁方案的方法進行消磁焊接，在198#槽前焊接完成后，將試件送質檢部門檢驗，焊縫符合設計強度要求。

B.混凝土找平層試驗

因天車運行需要，找平層無養護時間，為提高前期強度，按水泥用量的3%加早強劑，在施工前用兩種配比在電解廠房內進行了試驗。

在教學中，將把知識教育同價值觀教育、能力教育結合起來，進一步注重課堂話語傳播的有效性。作為職業技術學院，應提高人才培養層次，重點在于要求學生的職業素質和能力要求，即重視思想政治素質、公民道德素質、職業素質和身心健康素質等。

（3）軌道的測量

軌道的測量工作是改造工程的關鍵環節，測量質量的好壞，將直接影響改造工程的軌道施工質量。為提高通透性并減少天車運行產生的振動，首先要求多功能天車靠廠房東端或西端停放，將大部分的軌道空出，以便更加準確的布設控制點，廠房內凈化系統全部運行，以提高廠房內可見度。

A.在三通道出鋁端的軌道上設點，在該處架設經緯儀，利用土建與軌道對應關系，將軌道中心線投射在二、三、四通道的混凝土柱上，以備安裝軌道使用軌道的中心線，再在二、四通道上架設經緯儀將該直線延伸到兩端，將軌道中心線全部測設完畢。

B.通過出鋁端軌道的中心線，用拉跨距的方法找出煙道端軌道的中心線，并在混凝土柱上做好永久性標志。

C.標高的測量同樣從軌道的中間向兩端測放，先在柱上測量放出▽6850mm，軌道的安裝絕對標高為▽6750mm同原標高，以保證新舊軌道接茬處天車的正常運行。

（4）軌道墊鐵找平

軌道安裝前鑿除原混凝土找平層，對混凝土吊車梁的表面進行清理、對混凝土與墊鐵接觸面進行研磨，研磨至平整，無凸凹后擺放好墊板，用水準儀檢測墊板的標高，調整使其達到設計標高。

（5）混凝土找平層

軌道安裝完后，用C30細石混凝土灌漿找平，以固定鋼墊板、增加軌道與吊車梁的整體性。

五、幾個技術難題的解決

1.預埋螺栓的斷裂、彎曲的處理

原設計螺栓應該穿過預留孔，破壞后可以更換，但實際現場情況為預埋螺栓，破損螺栓無法更換，為解決這一問題，用空心鉆孔機將斷裂的預埋螺栓周圍混凝土打掉，打混凝土孔有專人監控，避免破壞預應力主筋及箍筋，打到斷裂位置下50mm左右，按斷裂螺栓的長度，確定對接螺栓的加工長度。與斷裂螺栓對接后，參考鋼筋幫條焊的施工方法。

2.軌道接縫焊接消磁處理

根據軌道焊接時接頭處產生磁場的大小和方向，用直流電焊機輸出同樣大小的導線纏繞在軌道上，使其產生的磁場方向與車間磁場方向相反，大小一樣 （通過線圈數量確定）。

3.軌道減震裝置的改進

原軌道緩沖橡膠墊為8mm厚的普通減震平墊，容易脫落和老化，造成軌道的斷裂和對吊車梁的沖擊。此次改為槽型彈性鋼墊板，以延長其使用壽命。

六、結束語

通過對電解多功能天車軌道的改造，極大的優化了軌道的使用功能，同時為12臺多功能天車正常運行提供了良好的基礎條件。

1.軌道的改造方案經過了充分的論證和前期試驗，確保了改造工程質量。

2.經過近七年的的觀測，此項改造工程是成功的，改造后軌道的各種技術指標符合設計要求，多功能天車運行平穩，軌道各項考核指標均在范圍內。

3.此項軌道改造工程與生產同時交叉進行，對于所取得的經驗，在同行業具有實用價值。