翻車機折返式作業線搬遷改造為貫通式布置之應用實踐

崔乾民，趙 靖，張海蓉，張道遠

（1.北京首鋼國際工程技術有限公司，北京 100043；2.北京市冶金三維仿真設計工程技術研究中心，北京 100043；3.北京首鋼股份有限公司，河北 唐山 064404）

首鋼遷鋼公司當時依托首鋼礦業公司原有的燒結、球團原料供應基地而建，不需要建設綜合原料場，于是只單獨建設了一座服務于3座高爐的塊礦料場，包括1條鏈斗卸車機卸車線、1臺堆取料機和1臺取料機、2個汽車受料槽及帶式輸送機系統等設施，設有A、B兩個料條，年供料能力約為200萬t，2004年建成投入使用。卸火車采用鏈斗卸車機方式，共設有4臺鏈斗卸車機，3用1備，單臺卸車能力約為300 t/h，布置在同一條軌道上，卸車線長度為604 m，露天作業，見圖1。雖然卸車機上設有除塵設施，但是受設備作業方式本身限制、人工清車底作業（見圖2）及受料輸送機露天布置等因素影響，卸車作業時仍然會有粉塵外逸，不符合《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》（環大氣〔2019〕35號）中“全面加強物料儲存、輸送及生產工藝過程無組織排放控制，在保障生產安全的前提下，采取密閉、封閉等有效措施，有效提高廢氣收集率，產塵點及車間不得有可見煙粉塵外逸。”的要求，需要對鏈斗卸車機卸車線進行封閉改造。另外，通過考察、咨詢國內類似卸車線用戶，除了整體封閉外，也沒有其他好的辦法。2018年6月，首鋼首秦公司實施戰略結構調整，鋼鐵全流程停產，為了充分利用首鋼集團內的閑置資產，使得搬遷利舊首秦公司的“C”型翻車機，拆除現有鏈斗卸車機卸車線成為一個可行的選擇。首秦公司的翻車機為折返式布置，2004年建成投入使用，搬遷到遷鋼公司后，結合鐵路站場平面布置、站線長度、施工組織及投資等因素，通過修、配、改，將其改造為貫通式布置，2019年建成投入使用。下面就卸車線封閉改造方案、翻車機搬遷利舊方案進行綜合比較。

圖1 鏈斗卸車機現場圖

圖2 人工清車底現場圖

1 卸車線封閉改造方案

卸車線長度為604 m，鏈斗卸車機的軌距為7.5 m，考慮到卸車機的安全運行及檢修場地，封閉料棚跨度確定為13.5 m，高約18 m，長度為606 m，結構型式采用門式剛架，圍護結構采用彩鋼板，并需增加干霧抑塵、通風、照明、監控、檢修等設施。因封閉料棚與兩側鐵路線的距離不滿足鐵路建筑限界的要求，所以兩側鐵路線需要拆除，拆除長度總計約為1500m。封閉方案斷面見圖3。

圖3 卸車線封閉改造方案（m）

該方案的優點：卸車線及輸送系統均不做改動，封閉結構簡單，改造量較少，施工工期短，投資相對較少。缺點：封閉后卸車產生的粉塵不外溢了，但是料棚里面的作業環境會更差；需要拆除2條鐵路線，減少了鐵路站場的站線數量。

2 翻車機搬遷利舊—原拆原建

首秦公司翻車機系統包括“C”型翻車機本體、重車調車機、遷車臺、空車調車機、夾輪器、止擋器等，采用折返式布置，空車線與重車線之間的距離為11m。該系統2004年投入使用，2018年6月停用，已運行了14年，工藝布置圖見圖4。

圖4 首秦翻車機工藝布置圖

該方案是把翻車機系統整體搬遷過來，不改變布置方式，利用現有卸車線的鐵路線作為空車線進行工藝布置，利用8號線作為重車線，空車線與重車線之間的距離由11 m調整為11.7 m，遷車臺走行距離增加0.7 m，見圖5。

圖5 翻車機原拆原建工藝布置圖

該布置需要拆除改造的內容：鏈斗卸車機及走行軌道拆除，地面輸送機拆除改造，鐵路站場的5線、6線、7線、9線均需拆除約500 m。該方案優點是：翻車機系統原拆原建，不改變布置方式，設計周期短，充分利舊；缺點是投資較高，施工、改造量大，占用、拆除現有鐵路線多，無法翻卸C70、C80車型。

3 翻車機搬遷利舊—折返式作業線改造為貫通式布置

該方案是將原來折返式布置改為貫通式布置，只利舊“C”翻車機本體、重車調車機、夾輪器、止擋器等，不利舊遷車臺、空車調車機等，空車線與重車線為一條線，布置在現有的卸車線上，見圖6。

圖6 貫通式工藝布置圖

該布置需要拆除改造的內容：鏈斗卸車機及走行軌道拆除，地面輸送機拆除改造，鐵路站場的8線、9線均需拆除約500 m。該方案優點：站線長度能滿足一次翻卸28節車（半列）的要求，卸車效率高，占用、拆除現有鐵路線比方案二少2條，翻車機改造量少，投資相對方案二較低；缺點是重車調車機行程延長，控制系統按貫通式布置進行修改等。

從徹底治理卸車線的環境污染及利舊閑置設備考慮，采用利舊首秦公司翻車機方案較合適；再從降低投資、站線拆除少、設備改造量少、施工工期短等考慮，采用貫通式布置方案較為合理。綜合以上分析比較，決定采用翻車機搬遷利舊方案，并將折返式作業線改造為貫通式布置，并結合設備使用情況，制定修、配、改方案。

翻車機系統自2004年投入使用，至停產時已達14年，受限于當時技術水平及鐵路實際情況，翻卸鐵路貨車按C60設計，不能翻卸C70、C80車型；整體技術狀態較差，技術水平較落后。此次只對翻車機本體、重車調車機、夾輪器、止擋器等單體設備進行搬遷利舊，修、配、改要求包括以下內容：

3.1 翻車機本體

翻車機傳動方式為銷齒傳動，其平穩性和精確性均較差，易出現翻車機轉子對位不準，旋轉震動大等問題，造成環軌整體磨損嚴重、變形嚴重。本次改為齒輪齒條傳動方式，以提高傳動的平穩性和精確性，并更換新的環軌。

液壓站由車上改為地面，以便于使用、檢修，油缸、油泵、液壓閥件等選用國際知名品牌。

壓車梁、靠板升級改造，將壓車油缸缸徑增大、行程增加、壓車梁安裝座和壓車油缸安裝座重新進行設計制造，以滿足翻卸C70、C80車型的需要。

翻車機本體更換新的電氣控制系統與電纜，電纜使用高柔性船用屏蔽電纜；電氣線路布局合理，避免翻卸物料砸壓；取消翻車機靠板后側接線箱，接線箱設定在靠板兩側，并做遮沿防墜落物、防水、防塵損壞，使用接線箱達到IP65等級。

3.2 重車調車機

重車調車機液壓系統設計復雜，采用葉片泵帶動抬落臂擺動油缸，蓄能器輔助，起落速度慢，壓力不穩定，故障率較高，經常出現抬落臂不正常的現象，有時抬不起來，蓄能器壓力高了又落不下來。且抬落臂原設計為單擺動油缸，強度不足，工作過程中易發生齒條、齒輪斷齒，造成調車臂卡死，翻車機無法作業，威脅供料安全。減速機齒輪、軸、軸承、導向塊齒條等都已經發生了很大程度的磨損，易造成減速機漏油、運行不穩定、定位不準或者齒條斷裂的現象，嚴重影響設備的正常運行和維護。并且隨著C70、C80等車型的大量使用投入，鐵路運輸能力的不斷提高，為適應這種變化，需將翻車機系統中的重車調車機傳動進行改造，以適應更大噸位列車地牽引和推送。

1）重車調車機液壓站整體更換，同時保留平衡油缸，更換擺動油缸，將單擺動齒條油缸改為雙擺動齒條油缸，擺動油缸扭矩加大。該液壓系統主要由電動機、軸向柱塞泵、換向閥、執行機構、油箱、蓄能器、集成塊等裝置組成。采用集成式設計，體積小，結構緊湊，無滲漏，易維護，操作簡便、可靠。

2）重車調車機電機驅動功率由3×55 kW改為3×75 kW的電機，配套相應的減速機，并更換部分磨損較嚴重的齒條。

3.3 配套除塵設備

隨著國家環保部門對京津冀及周邊地區大氣污染排放標準的提高，目前遷安地區的大氣污染物排放濃度要求控制在10 mg/m3以下，原除塵設備已不能滿足國家排放標準，已經無法利舊，需要配套新建除塵設備。

經過修、配、改后的翻車機，2019年建成投入使用，見圖7，卸車效率大大提高，環保治理效果顯著，符合預期要求。

圖7 投產后現場圖

4 施工保產措施

為了滿足翻車機施工，必須先拆除鏈斗卸車機卸車線及地面受料帶式輸送機等，在此期間采取如下措施以保證塊礦料場正常運行。在拆除卸車線之前，將料場儲量最大化；合理調配采購計劃，增加汽車來料；利用煤料場的翻車機接卸塊礦，需要對緩沖倉及轉運溜槽進行吹掃，減少對緩沖倉、溜槽的磨損，上料采用前裝機+自卸汽車+受料槽方式。通過采取這些保產措施，既滿足了施工要求，又保證了高爐生產的正常進行。

5 結語

翻車機投入運行一年多來，作業順暢、平穩、安全，卸車效率大大提高，除塵效果良好，徹底解決了原有卸車線無組織排放的治理難題；同時，盤活了首鋼集團內的停用設備，降低了投資，使得停用設備繼續發揮效益。