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馬鋼車輪輪箍
——承載中國鐵路列車的車輪
工程總投資:19678萬元
工程期限:1961年——1964年
說到安徽,還有一個(gè)重要的工業(yè)城市,那就是馬鞍山市:
中國鐵路技術(shù)發(fā)展較晚,經(jīng)過建國后幾十年的發(fā)展,鐵路里程已經(jīng)躍居世界第三位。截至2007年底,共擁有鐵路機(jī)車15159臺(tái)、鐵路客車37942輛、鐵路貨車446707輛,鐵路運(yùn)營里程7.8萬公里,并且開始投巨資建設(shè)16000公里以上的高速鐵路網(wǎng),因此高速輪軌的制造技術(shù)對(duì)于我國極為重要。而在建國初期,我國甚至連常用的鑄鋼車輪都難以自產(chǎn)。當(dāng)時(shí)中國已有2萬多公里鐵路線路,由于國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,生產(chǎn)出的鑄鋼車輪質(zhì)量差,使用壽命短,發(fā)生事故多;國家每年不得不花費(fèi)大量外匯從國外進(jìn)口車輪輪箍。這樣重要的戰(zhàn)略物資依賴進(jìn)口是不行的,建設(shè)一座大型車輪輪箍廠,擺上了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要議事日程。
1952年,冶金工業(yè)部提出由蘇聯(lián)提供設(shè)計(jì)和制造車輪輪箍設(shè)備的要求。1954年蘇聯(lián)派人到中國現(xiàn)場(chǎng)考察,但建廠地點(diǎn)一直未定。1955年10月鐵道部向國務(wù)院提出從速建立國內(nèi)輾鋼整體車輪制造廠,以滿足我國鐵路急速發(fā)展的需要。因此,1958年1月,國家計(jì)委批轉(zhuǎn)了冶金工業(yè)部申請(qǐng),下達(dá)了在河北宣化龍煙鋼鐵公司建設(shè)的設(shè)計(jì)任務(wù)書。1958年8月,冶金工業(yè)部提出設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)書,并與沈陽重機(jī)廠、太原重機(jī)廠、第一重機(jī)廠簽訂了試制協(xié)議,開始著手進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作。
1960年后,隨著中蘇關(guān)系破裂,進(jìn)口輪箍供應(yīng)中斷,中國幾萬公里鐵路面臨停運(yùn)的威脅。這一著用心非常險(xiǎn)惡,10月中央北戴河會(huì)議根據(jù)蘇聯(lián)對(duì)華政策發(fā)生了根本性變化,決定采用國內(nèi)自制設(shè)備,將原定在河北宣化建設(shè)的車輪輪箍廠南遷至安徽馬鞍山建設(shè)。12月29日,冶金部以冶發(fā)亥設(shè)字603號(hào)特級(jí)電報(bào),通知安徽省冶金廳并中共安徽省委、馬鋼、河北宣化龍煙鋼鐵公司、北京黑色冶金設(shè)計(jì)總院、武漢黑色冶金設(shè)計(jì)院,原確定在龍煙鋼鐵公司建設(shè)的車輪輪箍車間及200噸平爐車間也改在馬鋼建設(shè)。
1961年春,國務(wù)院第六辦公室提出庫存輪箍只能用到年底,應(yīng)加速建設(shè)的報(bào)告,周恩來、鄧小平、李富春分別在報(bào)告上作了重要批示,要求加速工程建設(shè)。3月初,鄧小平主持中央書記處會(huì)議,專門討論車輪輪箍廠建設(shè)議題,會(huì)議責(zé)成一機(jī)部、冶金部和國家計(jì)委、國家經(jīng)委有關(guān)單位的負(fù)責(zé)人,組成領(lǐng)導(dǎo)小組,全權(quán)處理工程問題。
車輪輪箍工程計(jì)劃投資2.5億元(完成投資19678萬元),設(shè)計(jì)能力年產(chǎn)車輪17萬噸(直徑500-1050毫米,3個(gè)品種約45-50萬件)、輪箍3萬噸(直徑670-2110毫米,7個(gè)品種約7萬件),煉鋼能力為48萬噸,并可軋制直徑2500毫米的環(huán)形鍛件及軍用合金鋼環(huán)形鍛件。建筑面積36萬平方米,分兩期建成。煉鋼廠設(shè)有125噸平爐4座(一期先建2座),車輪輪箍廠設(shè)有車輪主軋機(jī),輪箍粗軋機(jī)、精軋機(jī)各1臺(tái),28米環(huán)形加熱爐4座,大型水壓機(jī)5臺(tái)(1000噸1臺(tái)、3000噸3臺(tái)、8000噸l臺(tái)),井式熱處理爐、等溫爐、回火爐和高壓水泵10臺(tái),加工機(jī)床27臺(tái)等。工廠設(shè)計(jì)以北京黑色冶金設(shè)計(jì)總院 (現(xiàn)北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院)為主,7個(gè)設(shè)計(jì)單位參加。設(shè)備制造以一機(jī)部為主,全國162個(gè)機(jī)電制造廠協(xié)作。施工以武漢冶金建設(shè)公司為主,8個(gè)施工單位參加,21個(gè)省、市、自治區(qū)提供建筑材料和器材。在工程指揮部統(tǒng)一指揮下,集中2萬多人協(xié)同會(huì)戰(zhàn)。
1961年3月7日,馬鋼車輪輪箍廠籌備處成立。3月16日,一機(jī)部專案下達(dá)了成套設(shè)備制造任務(wù)書,責(zé)成成套總局負(fù)責(zé)組織成套供應(yīng)。4月,武漢冶金建設(shè)公司施工人員和龍煙鋼鐵公司原來從事籌備工作的部分干部、工程技術(shù)人員和工人開始抵達(dá)馬鞍山,工程正式破土動(dòng)工。1961年6月19日,蘇聯(lián)政府撤銷了其所援助的四川宜賓車輪輪箍廠,并停止對(duì)中國出口車輪輪箍。為頂住蘇聯(lián)單方面撕毀合同的壓力,解決國內(nèi)鐵路運(yùn)輸?shù)募毙瑁囕嗇喒繌S建設(shè)必須加速進(jìn)行。
在鐵道部和外貿(mào)部的支持下,工程技術(shù)人員搜集了各國有關(guān)車輪輪箍的書籍雜志20多種,情報(bào)資料200多份,基本掌握了世界上8個(gè)國家生產(chǎn)車輪輪箍的一些基本情況。又先后組織80余人到國內(nèi)30多個(gè)工廠對(duì)普通鍛造水壓機(jī)、高壓水泵站、車輪切削機(jī)床等60多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行考察,最后確定了設(shè)計(jì)方案。
北京黑色冶金設(shè)計(jì)總院利用外國資料結(jié)合中國實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì),通過分析對(duì)比,最終采用了車輪和輪箍在一個(gè)廠房內(nèi)生產(chǎn)的比較流暢的工藝流程。車輪輪箍工程是建國后第一個(gè)大型成套設(shè)備項(xiàng)目。以一機(jī)部為主的92個(gè)主要設(shè)備制造廠承接了全部成套設(shè)備的制造任務(wù)。包括直徑28米環(huán)形加熱爐、模鍛水壓機(jī)、輪箍軋機(jī)、車輪軋機(jī)等近12000噸的重大設(shè)備,都于1961年安排生產(chǎn),1963—1964年按期交貨安裝。
以中國當(dāng)時(shí)剛剛建立的工業(yè)體系,第一次設(shè)計(jì)研制數(shù)量種類如此眾多的配套生產(chǎn)設(shè)備,難度還是相當(dāng)大的。僅以車輪生產(chǎn)線的80MN(8000噸)模鍛水壓機(jī)為例,其是上海重型機(jī)器廠在1962年投產(chǎn)12000噸自由鍛造水壓機(jī)之前,我國自行研制的最大鍛壓設(shè)備。該設(shè)備由太原重型機(jī)器廠設(shè)計(jì)制造,設(shè)備總重625噸,長23.5米,寬9.7米,高12.3米,提升力5MN,鍛環(huán)毛坯直徑達(dá)950mm。其中僅一個(gè)下橫梁就重達(dá)82噸,技術(shù)人員為生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝這些巨型設(shè)備動(dòng)了不少腦筋。
馬鋼輪箍基建工程,分為輪箍和車輪兩期工程進(jìn)行,一期工程包括輪箍系統(tǒng)、兩座125噸平爐和大部分公用設(shè)施,以武漢冶金建設(shè)公司為主力的8個(gè)施工單位承擔(dān)建設(shè)任務(wù)。1962年5月動(dòng)工,6月23日車輪輪箍廠正式掛牌成立。1963年3月12日,國家計(jì)委同意馬鋼車輪輪箍廠設(shè)計(jì)任務(wù)書。1963年9月,工程指揮部從全國21個(gè)省市、100多個(gè)單位調(diào)集生產(chǎn)人員1482人,組織熱試軋,編制各種規(guī)程214項(xiàng),大冶、鞍鋼、包鋼派出7個(gè)技術(shù)組提供支援。10月平爐出鋼。11月15日進(jìn)行第一次熱負(fù)荷試車。1963年11月18日22時(shí)45分,馬鋼輪箍廠試軋成功了第一個(gè)國產(chǎn)輪箍。11月20日,兩個(gè)試軋成功的國產(chǎn)輪箍被運(yùn)往北京展覽。
自輪箍生產(chǎn)線交工驗(yàn)收投入試生產(chǎn)后,第二期車輪生產(chǎn)線于8個(gè)月后完工。1964年7月馬鋼輪箍廠正式建成投產(chǎn),完成建筑面積60840平方米,安裝設(shè)備2.2萬噸,形成以煉鋼車輪輪箍為中心的13個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)。7月29日23日10分,車輪生產(chǎn)線成功軋制出國產(chǎn)第一個(gè)直徑840毫米的整體車輪。從此結(jié)束了中國自1876年以來,一直依靠進(jìn)口輪箍裝配列車的歷史,為中國鋼鐵工業(yè)填補(bǔ)了一項(xiàng)空白,同時(shí)為中國鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。馬鋼車輪輪箍廠的建成,同大慶油田投產(chǎn)、萬噸水壓機(jī)制造成功和原子彈爆炸一起,成為1964年我國工業(yè)和國防建設(shè)的四大成就。
承載中國鐵路列車的車輪
馬鋼車輪輪箍廠整套設(shè)備投產(chǎn)后,從60年代起,就制定了用戶訪問制度,建立用戶檔案,成立用戶服務(wù)機(jī)構(gòu),不斷改進(jìn)產(chǎn)品工藝。生產(chǎn)率達(dá)到當(dāng)時(shí)國外同類設(shè)備的水平,產(chǎn)品質(zhì)量(每萬公里車輪磨損量等指標(biāo))高于當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)同類產(chǎn)品。除了滿足鐵路部門的需要,還出口到國外,同時(shí)解決了國內(nèi)軍用、民用輪盤和環(huán)形件的生產(chǎn)需要。1978年3月,這套設(shè)備獲得全國科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。
1980-1985年,全廠先后完成14項(xiàng)主要技術(shù)革新和工藝改造措施。1987年全廠完成技術(shù)革新107項(xiàng),開發(fā)新品種118 種。其中45CrNi鋼和直徑2.5米大型軍用環(huán)件填補(bǔ)了國內(nèi)熱軋大型環(huán)件的空白。馬鋼牌車輪輪箍幾乎壟斷了國內(nèi)列車車輪市場(chǎng)。
然而從20世紀(jì)90年代中期開始,馬鋼車輪輪箍廠的產(chǎn)品開始受到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一方面鐵道部為打破馬鋼車輪輪箍產(chǎn)品獨(dú)占市場(chǎng)的局面,相繼進(jìn)口了10多萬噸車輪、輪箍。另一方面鐵道部大同機(jī)車車輛廠與美國ABC鐵路產(chǎn)品公司,1996年4月合資成立大同愛碧鑄造有限公司,采用美國鑄鋼輪技術(shù)。1998年11月正式投產(chǎn)后,年產(chǎn)Φ710-1050mm鑄鋼車輪25萬件,主要用于貨運(yùn)列車,可滿足25噸軸重、120km/h速度的要求。1997年,太原重工購買加拿大蒙特利爾鋼輪廠的主要設(shè)備,建成國內(nèi)第二條輾鋼輪生產(chǎn)線,主要用于客運(yùn)列車,年產(chǎn)Φ610-1300mm輾鋼車輪15萬件,能夠滿足鐵道部及美國AAR、歐洲EN標(biāo)準(zhǔn)。由此國內(nèi)車輪生產(chǎn)形成“三足鼎立”的局面。這很快使馬鋼的車輪輪箍產(chǎn)品由賣方市場(chǎng)轉(zhuǎn)為買方市場(chǎng)。而馬鋼車輪由于歷史積弊,導(dǎo)致用戶質(zhì)量異議增多。車輪、輪箍、民環(huán)等產(chǎn)品開始出現(xiàn)壓庫、漲庫現(xiàn)象。嚴(yán)峻的市場(chǎng)形勢(shì)迫使馬鋼加大科技攻關(guān)力度,提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
1994年8月,馬鋼輪箍生產(chǎn)線改造第一期工程引進(jìn)包括12臺(tái)德國數(shù)控機(jī)床、4臺(tái)機(jī)械手、一套乳化液裝置、打印機(jī)及國產(chǎn)配套設(shè)備,建成數(shù)控車輪生產(chǎn)加工線,改變了車輪的加工精度和外觀質(zhì)量。1997年引進(jìn)100噸電磁攪拌的LD鋼包爐和雙位真空脫氣VD爐,采用SKF真空精煉鋼,具有加熱、合金微調(diào)、脫S、脫氫和去灰塵等功能,有效降低了鋼中氫含量,提高了鋼的純凈度。1999年6月,馬鋼輪箍廠啟動(dòng)二期改造,改進(jìn)下料鋸切區(qū)、淬火熱處理區(qū)、車輪超聲波探傷、磁粉探傷、硬度檢測(cè)能力等檢測(cè)能力,等于重建了一條具有當(dāng)今世界一流水平的車輪生產(chǎn)線。
在改造生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上,1996年4月,馬鋼通過與鐵道部緊密合作,開發(fā)出時(shí)速160公里的高速車輪輪箍,應(yīng)用于我國第一條鐵路提速專線—滬寧線。之后,又開發(fā)最高時(shí)速達(dá)241公里的KKD高速車輪輪箍,并用于鄭武線的試運(yùn)行。
2003年,馬鋼自主設(shè)計(jì)的5種機(jī)車輪通過美國通用電氣公司認(rèn)證。自2003年馬鋼車輪獲得美國GE公司優(yōu)秀供應(yīng)商資格以來,每年都要為其供應(yīng)12000件車輪,這個(gè)數(shù)字已占美國GE全球車輪采購量的一半以上。
2006年7月,裝配馬鋼1050毫米專用機(jī)車輪的4臺(tái)美國GE機(jī)車,駛上了青藏高原。青藏鐵路作為高原鐵路,常年氣溫零下20℃,連續(xù)多年凍土區(qū)550公里以上。鐵道部面向全球公開招標(biāo)機(jī)車供應(yīng)商,美國通用電氣中標(biāo)后,將設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、注冊(cè)、生產(chǎn)青藏鐵路專用機(jī)車輪全權(quán)委托了馬鋼。青藏鐵路由于地處高原,自然條件十分惡劣,車輪要求具有耐低溫、抗腐蝕等特點(diǎn)。針對(duì)此情況,馬鋼專門成立了青藏鐵路專用機(jī)車輪生產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)組,努力提高車輪抗低溫性能,順利完成任務(wù)。
2007年4月馬鋼車輪公司研制成功目前國際上級(jí)別最高的ZC970軸重40噸重載車輪,安裝到株洲車輛廠為澳大利亞FMG公司訂制的世界上載重量(軸重)最大的160噸礦石敞車,已出口近20000件。
2007年7月,鐵道部運(yùn)輸局決定在大秦鐵路開展重載貨車研制工作。馬鋼充分利用在出口重載車輪方面多年的技術(shù)積累和研究優(yōu)勢(shì),在短時(shí)間內(nèi)研制生產(chǎn)出CL65、CL70材質(zhì)25噸軸重HESA重載車輪,安裝到C80型敞車上;經(jīng)17萬公里的裝車試驗(yàn),順利投入使用。
2008年11月20日,馬鋼第三條車輪壓軋線建成投產(chǎn),馬鋼車輪產(chǎn)能邁上110萬件規(guī)模平臺(tái),將超過烏克蘭企業(yè),成為全球最大的火車車輪生產(chǎn)基地。
目前,馬鋼的車輪產(chǎn)品出口到美國、俄羅斯、西班牙、澳大利亞、韓國、巴西等20多個(gè)國家和地區(qū),美國通用電氣50%以上的列車車輪由馬鋼提供,韓國80%的列車車輪由馬鋼研制。除了火車車輪外,上海/北京/廣州等城市的地鐵、輕軌列車車輪也是馬鋼的主力產(chǎn)品。2008年開始,馬鋼聯(lián)合各科研單位展開時(shí)速350公里高速動(dòng)車組車輪的研制工作。開發(fā)與100米長定尺優(yōu)質(zhì)鋼軌相匹配的相關(guān)檢測(cè)和質(zhì)量控制技術(shù),形成我國高速動(dòng)車組用車輪技術(shù)規(guī)范,實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)車組用車輪的批量生產(chǎn),車輪性能達(dá)到日本、歐洲同類產(chǎn)品水平,產(chǎn)品價(jià)格降低一半左右。2008年6月,鐵道部運(yùn)輸局與馬鋼簽署合作協(xié)議,目標(biāo)是把馬鋼建設(shè)成為中國最大的高速列車車輪生產(chǎn)基地。
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