تكنولوجيا الصب المستمر للصلب المصبوب للسكك الحديدية وأجزاء الحديد الزهر: قفزة من الصب التقليدي إلى الإنتاج الفعال

1. التطور التاريخي لتقنية الصب المستمر والطفرة في توافقها مع صناعة السكك الحديدية

لم تكن ولادة تكنولوجيا الصب المستمر عرضية ولكنها نتيجة حتمية للسعي المزدوج لصناعة المعادن لتحقيق الكفاءة والجودة. ويستخدم على نطاق واسع في مصبوبات السكك الحديدية, المبدأ الأساسي هو تحويل المعدن السائل مباشرة إلى كتل صلبة من خلال عملية التبريد والتصلب المستمرة, يقلب تمامًا وضع صب القالب التقليدي متعدد الخطوات “صب السبائك – التدفئة – افتتاح الخام”.

1.1 التطبيقات الموحدة من المختبرات إلى صناعة الصلب العالمية

في الخمسينيات, اقترحت جامعة شيفيلد في المملكة المتحدة لأول مرة مفهوم “الصب المستمر”, تحقيق الصب الأولي المستمر لمواد الألمنيوم من خلال قوالب النحاس المبردة بالماء. لكن, بسبب القيود المفروضة على مقاومة درجات الحرارة العالية للمادة وتكنولوجيا التحكم في التبريد, ولا يمكن تطبيق هذه التكنولوجيا إلا في البداية في مجال المعادن غير الحديدية. ظهرت نقطة التحول الحقيقية في اليابان في الستينيات: قامت شركة Nippon Steel Corporation بتطوير آلة صب مستمر على شكل قوس, الذي يجمع بين اهتزاز القالب ونظام رش التبريد الثانوي, رفع نسبة نجاح الصب المستمر للبليت من أقل من 70% لأكثر من 90%. لم يؤدي هذا الاختراق إلى تقصير دورة الإنتاج فحسب، بل أدى أيضًا إلى زيادة إنتاج المعدن من المعدن 85% في صب القالب ل 92%, القيادة أ “الصب المستمر” موجة في صناعة الصلب العالمية.

1.2 ال “الصب المستمر” العملية في صناعة صب السكك الحديدية في الصين

بدأ إدخال تكنولوجيا الصب المستمر في الصين في الثمانينات, في البداية بشكل رئيسي من خلال هضم وامتصاص المعدات المستعملة. مع التقدم التكنولوجي الذي حققته مصانع الصلب الكبيرة مثل باوستيل ووهان للحديد والصلب, زادت قدرة الصب المستمر من أقل من مليون طن 1985 ل 120 مليون طن في 2000. في مجال السكك الحديدية, يعد التقدم في القدرة على التكيف مع تكنولوجيا الصب المستمر أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص: إن دعامة العربة التي يتم إنتاجها عن طريق صب القوالب التقليدية بها عيوب في تجويف الانكماش الداخلي, مما يؤدي إلى عمر تعب أقل من 2 مليون كيلومتر لسيارات الشحن الثقيلة. بعد اعتماد قوالب الصب المستمر, من خلال صب الحرارة المنخفضة وتقنية التحريك الكهرومغناطيسي, تم تكرير الحبوب الداخلية للمسبوكات, وتجاوز عمر التعب 3 مليون كيلومتر, تلبية المتطلبات التشغيلية لشاحنات التحميل المحورية 30 طنًا.

2.الابتكارات التكنولوجية الأساسية في تكنولوجيا الصب المستمر لصب السكك الحديدية

مزايا تكنولوجيا الصب المستمر تكمن في “الاستمرارية” و “إمكانية التحكم”. وتتركز اختراقاتها الأساسية في ثلاثة مجالات رئيسية: التحكم في العفن, إدارة درجة الحرارة وقمع العيوب, تشكيل حلقة تقنية مغلقة لتحسين جودة مصبوبات السكك الحديدية.

2.1 التحسين التآزري لاهتزاز القالب والتحريك الكهرومغناطيسي

القالب هو “قلب” من آلة الصب المستمر, ويؤثر وضع الاهتزاز الخاص به بشكل مباشر على جودة تكوين الغلاف الفارغ. كانت القوالب الثابتة المبكرة عرضة للتسبب في التصاق وتسرب القشرة الفارغة. لكن, أدى إدخال تقنية الاهتزاز الجيبي إلى حل هذه المشكلة: عن طريق التحكم في السعة (3-5مم) والتردد (200-400 مرات في الدقيقة) من خلال نظام مؤازر هيدروليكي, تم تشكيل طبقة تشحيم مستقرة بين الغلاف الفارغ وجدار القالب. على سبيل المثال, بعد أن اعتمدت آلة الصب المستمر للبلاط 2300 مم من Baosteel هذه التكنولوجيا, تم تقليل عمق علامة الاهتزاز السطحي للقضيب المصبوب من 0.8 مم إلى 0.3 مم, وانخفض معدل العيوب السطحية بنسبة 60%.

تعمل تقنية التحريك الكهرومغناطيسي على تعزيز تدفق الفولاذ المنصهر من خلال القوة الكهرومغناطيسية غير المتصلة, القضاء على فصل المكونات. أثناء عملية الصب المستمر للفولاذ من الدرجة E لقارنات السكك الحديدية عالية السرعة, أدى المحرك الكهرومغناطيسي الدوار المثبت في نهاية التصلب إلى زيادة توحيد توزيع الكربيد بنسبة 40%, وتم رفع صلابة التأثير من 20J إلى 25J, تلبية المتطلبات التشغيلية في بيئة شديدة البرودة تصل إلى -60 درجة مئوية.

2.2 التحكم الدقيق في درجة الحرارة والتكنولوجيا المعدنية Tundish

إن الحرارة الزائدة للفولاذ المنصهر هي “قاتل غير مرئي” مما يؤثر على جودة القوالب المصبوبة. نظرًا لوقت دوران المغرفة الطويل في عملية صب القالب التقليدية, غالبًا ما يتقلب ارتفاع درجة الحرارة بمقدار ± 15 درجة مئوية, مما أدى إلى فصل شديد في مركز البليت المصبوب. تعمل تقنية الصب المستمر على تقليل نطاق تقلب الحرارة الزائدة إلى ±5 درجة مئوية من خلال تدابير مثل تغطية المغرفة وحماية غاز الأرجون في كيس التنبول. على سبيل المثال, آلة الصب المستمر 1780 مم لشركة Panzhihua للحديد والصلب تتبنى تسخين البلازما للتونديش, والتي يمكن أن تعوض فقدان درجة حرارة الفولاذ المنصهر في الوقت الحقيقي, زيادة معدل البلورات المتساوية من البليت المصبوب من 60% ل 80% وتعزيز قوة الشد عن طريق 15%.

أدى تطوير تقنية تونباكيت المعدنية إلى زيادة تنقية الفولاذ المنصهر: عن طريق تركيب الجدران الاستنادية للخبث وأجهزة الترشيح, تم تقليل محتوى الشوائب غير المعدنية من 0.02% ل 0.005%, يقلل بشكل كبير من ميل صب الشقوق.

3. التطبيق المتعمق لتقنية الصب المستمر في المكونات الرئيسية للسكك الحديدية

لقد تم دمج تكنولوجيا الصب المستمر بشكل عميق في سلسلة الإنتاج الكاملة لمسبوكات السكك الحديدية, من العربات إلى وصلات, من أقراص الفرامل إلى مجموعات العجلات. تستمر سيناريوهات التطبيق الخاصة به في التوسع ودفع ترقيات الأداء.

3.1 المسبوكات بوجي: قفزة من “ثقيل” ل “دقيقة وقوية”

يتم تصنيع مسند العربة التقليدي والإطار الجانبي عن طريق صب الرمل, مع التجويف الداخلي المكون من نوى رملية متعددة متصلة ببعضها البعض, والتي تكون عرضة للعيوب مثل الخطوات والفلاش. لقد حققت تقنية الصب المستمر جنبًا إلى جنب مع عملية التغذية الأساسية الميكانيكية الأساسية المتكاملة “التكامل متعدد القطع” من تجويف الرمال الداخلي: لقد أدى صب رمل سيليكات الصوديوم المتصلب بالإستر مع الهيكل الموحد لقضيب الصب المستمر إلى زيادة كثافة الصب بنسبة 8% وتحسين مقاومة التعب عن طريق 30%. خذ دعامة فولاذية من الدرجة B+ كمثال. وزنه هو 12% أقل من أجزاء الفولاذ الكربوني العادية, وتمت زيادة قوة الخضوع من 400MPa إلى 500MPa, تلبي بشكل مثالي متطلبات ترقية الشاحنات الثقيلة.

3.2 المسبوكات المقرنة: ابتكار من “الكسر الهش” ل “اتصال مرن”

كما “شريان الحياة” من القطار, يحتاج المقرن إلى تحمل قوة شد تزيد عن ذلك 1,000 طن. تعتمد تقنية الصب المستمر أسلوبًا مزدوجًا لترقية المواد وتحسين العملية: بعد أن يحل الفولاذ من الدرجة E محل الفولاذ الكربوني الشائع, جنبا إلى جنب مع التبريد وتلطيف المعالجة الحرارية (التبريد عند 880 درجة مئوية + تصلب عند 550 درجة مئوية), طاقة التأثير في درجات الحرارة المنخفضة عند -60 درجة مئوية تصل إلى أكثر من 15J. التطبيق المشترك للتكرير الثانوي خارج الفرن (لف + ر) وقد أدى الصب ذو الحرارة المنخفضة إلى تقليل درجة الشوائب غير المعدنية من 2.0 ل 1.0 ومعدل الكراك من 0.3% ل 0.02%. بعد أن اعتمدت وصلات السكك الحديدية عالية السرعة على خط بكين-هاربين هذه التكنولوجيا, تم تجاوز المسافة المقطوعة للتشغيل الآمن التراكمي 5 مليون كيلومتر, ولم يحدث أي حادث كسر.

4. النظرة المستقبلية: تكامل الصب المستمر شبه النهائي والتحكم الذكي

مع تطور نقل البضائع بالسكك الحديدية نحو حمولة محورية 30 طن وزيادة السرعة 160 كم/ساعة, تكنولوجيا الصب المستمر تتطور نحو “شكل شبه نهائي” و “ذكاء”, ضخ زخم جديد في تصنيع مسبوكات السكك الحديدية.

4.1 الصب المستمر شبه النهائي: أ “عملية قصيرة” الثورة من الخام إلى المنتج النهائي

يمكن لتقنية الصب المستمر للشرائط الرقيقة المزدوجة أن تنتج مباشرة شرائح فولاذية رفيعة بسمك 1-5 مم, القضاء على عملية فتح البليت الخاصة بالدرفلة الساخنة التقليدية وزيادة كفاءة الإنتاج ثلاث مرات. تم تطبيق هذه التقنية على إنتاج صفائح فولاذية رفيعة عالية القوة لهياكل عربات السكك الحديدية عالية السرعة. تم زيادة درجة صقل الحبوب بنسبة 50% مقارنة بالعملية التقليدية, وتم تقليل نطاق تقلب قوة الخضوع من ±20MPa إلى ±5MPa. فضلاً عن ذلك, تكنولوجيا الصب المستمر للقضبان ذات الشكل الخاص, من خلال تحسين تصميم القالب, يمكن أن تنتج بشكل مباشر قطع معدنية ذات مقطع عرضي معقد، مثل تلك التي على شكل H وI, توفير إمكانية التشكيل المتكامل للصلب المستخدم في جسور السكك الحديدية.

4.2 التحكم الذكي: الترقية من الاعتماد على الخبرة إلى الاعتماد على البيانات

يقوم نظام مراقبة عملية الصب المستمر المعتمد على 5G+AI بجمع البيانات في الوقت الفعلي مثل درجة حرارة سطح القالب المصبوب وعيوب الشقوق من خلال رؤية الماكينة, ويقوم بضبط المعلمات ديناميكيًا مثل سرعة الرسم وحجم مياه التبريد جنبًا إلى جنب مع خوارزميات التعلم العميق. The pilot project of Shougang Jingtang Company shows that this system has reduced the fluctuation range of billet quality to ±0.5% and lowered the energy consumption per ton of steel by 8%. في المستقبل, with the introduction of digital twin technology, the continuous casting production line will achieve a full closed-loop management of “virtual debugging – real-time optimization – predictive maintenance”, promoting the railway casting manufacturing to move towards the “zero defect” goal.

From the cast iron bolster of the steam locomotive era to the continuous casting coupler of the Fuxing bullet train, continuous casting technology has made a leap from “following” ل “taking the lead” in just half a century. Amid the waves of railway heavy load, high speed and intelligence, continuous casting technology will continue to evolve, توفير الدعم القوي لبناء أكثر أمانا, نظام نقل بالسكك الحديدية أكثر كفاءة وأكثر مراعاة للبيئة.

مورد أجزاء صب السكك الحديدية

شركة لويانغ فونيو للصناعات الثقيلة, المحدودة, تأسست في 1998, هي شركة مصنعة لأجزاء السكك الحديدية المصبوبة. مصنعنا يغطي مساحة 72,600㎡, مع اكثر من 300 موظفين, 32 الفنيين, مشتمل 5 كبار المهندسين, 11 المهندسين المساعدين, و 16 الفنيين. قدرتنا الإنتاجية هي 30,000 طن سنويا. حالياً, نحن ننتج بشكل رئيسي الصب, بالقطع, والتجمع للقاطرة, عربة السكك الحديدية, القطارات عالية السرعة, معدات التعدين, طاقة الرياح, إلخ. وقد تم تصدير منتجاتنا إلى روسيا, الولايات المتحدة, ألمانيا, الأرجنتين, اليابان, فرنسا, جنوب أفريقيا, إيطاليا ودول أخرى.
اتصال: ستيلا ليو
بريد إلكتروني: [email protected]
واتساب: +86-155-1535-1287