Aktobe轨梁厂有限责任公司(ARBZ)的钢轨和型材轧机是哈萨克斯坦第一套钢 轨制造设备。 该公司位于Aktobe市，被认为是世界钢轨制造的标杆企业之一， 产品主要满足本国市场和相邻国家不断增长的需求。长达120m的钢轨已通过GOST 标准的初步认证，除了在本国市场销售还出口到俄罗斯联邦和其他独联体国家。

由哈萨克斯坦国家铁路公司Temir Zholy JSC参与出资建设的 企业ARBZ于2012年成立后作出决定，在哈萨克斯坦西北部 Aktobe市(距离与俄罗斯联邦的边界大约100千米)的郊区建 设全国第一家钢轨生产厂。Aktobe的地理位置十分有利，前 往欧洲、俄罗斯、其他独联体国家和中东地区都很方便。

普锐特冶金技术在2013年获得了主合同。设计、自动化和设备 制造工作于2013 – 2014年完成；施工建设于2014年展开；2015 年9月开始了热调试；认证流程则在2016年2月启动。最终验 收证书已于2017年8月签发。

工厂总图和产品

ARBZ钢厂的额定产能为430,000吨/年。全厂的生产面积为 650 x 150米，对一家长轨生产厂来说相当紧凑。除了每年大约 200,000吨最长达到120米的钢轨(P65 65 kg/m)，产品大纲 中还有230,000吨/年的中型结构型材，包括最大300毫米的 工字钢和槽钢及最大200毫米的角钢。因此，ARBZ有能力灵 活地应对市场趋势的变化。

轧机使用的基本原料是断面为160 – 350毫米、长度为5 – 12米的 矩形坯。工厂总图和设备配置的方式使产品大纲可以扩充到其 他规格的轧材，也可以将异形坯作为基本原料。加热后的铸坯 先在可逆式初轧机中轧制，然后进入可逆式精轧机完成最终的 轧制。根据需要，钢轨在被放到冷床上之前可以采用普锐特冶 金技术的在线喷射双相钢轨硬化系统(idRHa+)专利技术进行轨 头淬火。冷却的钢轨和型材经过矫直和无损检测，最后打捆发 货。其他配置还包括除鳞系统、在线形状测量、钢轨打标装 置、热锯和冷锯、钢轨钻孔机、实验室和维修车间。

可逆式初轧机

初轧机为2辊可逆式有牌坊设计，辊身长度为2,200毫米。牌 坊的设计提供了以最小变形承受大分离力所需的刚度。初轧机 的入口和出口都配备了自动平移和翻转装置，用以在轧制道次 之间移送和转动坯件，并将其导入选定的轧槽。

采用液压平衡的上辊由压下系统垂直定位，两台独立的伺服控 制驱动电机能够自动补偿可能出现的不对称。压下系统采用复 合材料制成，带有减摩涂层以提高耐磨性能。

液压装置安装在初轧机底部，用以：

• 调节下辊的中心线位置
• 提供防卡住释放功能
• 在开始更换轧辊时自动定位下辊
• 自动控制轧制力

创新性的钢轨对称开口孔型标定保证了沿坯料整个长度尺寸保 持一致，降低了产生耳子和折叠的风险。同时，导向系统得以 简化，轴向负荷减小。传统的钢轨闭口孔型标定需要复杂的轧 制规程和带有侧挡圈的大型导向设备，缩短了可用辊身长度。 通过改用对称开口孔型标定，轧制规程变得简单，导卫尖和导 卫板能够简单有效地引导坯料。因此，辊身长度全部可以利 用，允许使用辊身和直径较小的轧辊。轧槽磨损能够保证均 匀，轧辊使用寿命得以延长，所需维修时间明显减少。

在使用360 x 300毫米铸坯生产P65钢轨时，初轧机经过9个道 次将其轧制出钢轨雏形。其中，前6个道次采用大压下量矩形 孔型，保证了在晶粒度和芯部致密度方面获得期望的冶金性 能；而最后3个道次采用成形孔型，能够获得进入精轧机需要 的精确的先导孔形状。

获得最高标准的认证

由于项目的建设内容包括了一间认证实验室，在很短 时间内就获得了哈萨克斯坦的国内认证。随 后，ARBZ开始了俄罗斯GOST标准的多年认证过 程，并在俄罗斯铁路研究院(VNIIZhT)接受了为期6 个月的严格测试后于2016年1 1月通过了初步认 证。VNIIZhT拥有一条测试用铁路线，能够模拟各种 运行条件(列车编组，载荷分布，时间，加速度，速 度，制动力，坡度，等等)以对钢轨进行测试。

精轧万能轧机

在开坯机之后，坯件被横移送至精轧机。横移段将粗轧和精轧 工艺分开，还节省了生产场地。串列式万能精轧机由4个第四 代无牌坊Red Ring机架组成，特点是结构坚固而紧凑，承载能 力大，耐磨性出色，维修方便。

这些机架能够在万能或水平轧机配置之间快速转换。万能轧机 配置用于轧制钢轨、工字梁和槽钢，而全水平轧机配置则用于 角钢的轧制。

当需要换上已在磨辊间准备就绪的备用机架时，总停产时间可 以控制在30分钟以内。机架部件(水平辊、立辊、轴承座、底 板)在维修车间使用专门的自动工具离线拆卸和组装。

3+1精轧机采用了一种特殊的规程，通过3个可逆道次加工初 轧机对称标定得到的先导孔形状的坯件。可逆道次能够精确 地控制坯件的温度和头尾的温度梯度。在轧制前两个可逆道 次期间，第四个精轧机架处于打开状态，不被使用。它只在 轧制第三个可逆道次时才合拢(每个坯件一次)，以进行小压下 量的精轧。

与传统的3机架精轧机相比，3+1轧机第四个机架的轧辊承受的 应力较低，减轻了磨损，因而减少了需要的换辊操作，甚至基 本上不必更换：一套轧辊通常足以完成一次完整的轧制操作。 结果，由于增加了生产时间而提高了产能，使第四个机架的投 资很快就能收回。小压下量精轧道次还提高了表面平整度和尺 寸精确度，这对特殊等级产品(比如X级钢轨)的轧制极为有利。

IDRHA+在线钢轨硬化

为了生产出滚动接触疲劳性能和耐磨性能出色的钢轨，ARBZ 轧机配备了普锐特冶金技术拥有专利的在线喷射双相钢轨硬化 系统(idRHa+)。idRHa+以一套完整模拟生产过程中钢轨的传热及其机械性能 和冶金结构变化的软件为基础。idRHa+的应用保证了钢轨整 个断面达到期望的硬度分布和微观结构。

加热区安装了一组高功率感应模块，为迅速传热提供了保障， 不仅能够使钢轨长度方向上的温度达到一致，而且使钢轨横截 面达到期望的温度梯度。

冷却区由多个独立的模块组成。每个模块都配备了一套可互换 的冷却装置，采用了喷水雾化器和空气喷射器，能够实施需要 的冷却模式。这些模块单独运行，能够灵活地改变最佳冷却制 度。冷却速度可在0.5°C/s – 40°C/s范围内调节。idRHa+处理 后的钢轨以轨头朝上的方式被送至冷床，这样不容易产生翘曲。

铁路运输在增长

铁路运输，包括客运和货运，在世界各地都变得越来越 重要。在2013 – 2015年间，全球钢轨市场保持了3%的年 增长率。预计这一稳步增长的势头将持续到2021年，届 时的市场规模估计将会达到 2,180亿美元。

为了满足高速和重载的要求，所有主要国家的钢轨材料 标准都在2010 – 2015年间进行了修订。如今的质量标准 大大高于20世纪末认为的先进水平。依靠机电一体化 技术支持的生产设置和工艺控制系统主导的自适应运 行，生产企业将有能力高效率地生产众多钢种、规格和 长度的钢轨。工业4.0方案的宗旨是，推动数字化生 产，通过改善产品质量、缩短设备投产时间、降低运行 成本、增大操作灵活性、提高资源使用效率而带来显著 效益。

冷床

轧机配备了一组长度为125米的步进式冷床，能够容纳最长120 米的钢轨。采用在空气中自然冷却的方式。未经硬化处理的钢 轨在冷床上冷却时，由于断面不同部位的冷却速度不一致而具 有向轨头一侧弯曲的趋势。为了防止因此而产生变形和内应 力，普锐特冶金技术在冷床入口处安装了一套预弯系统，以可 控的方式对钢轨施加一个相反方向的弯曲。间隔3米布置的液 压夹钳安装在单独移动的车架上，根据模型的计算而施加期望 的预弯形状。

矫直系统

机械轧制和不均匀冷却的共同作用使离开冷床的产品中存在着 很大的内应力。为了防止最终产品产生任何变形，国际标准对 可接受的内应力水平作出了严格的规定。在线辊式矫直是整个 生产流程中最后一个产生塑性变形的步骤，沿钢轨长度以可控 的方式施加计算得到的期望塑性变形。在矫直过程中，内应力 减小到可接受水平，同时达到严格的直线度公差要求。

对于结构型材的矫直，使用一台配备了9根错列布置的双支承 辊的多线水平矫直机；而对于钢轨的矫直，则使用一台水平和 一台垂直矫直机分别矫直轨头、轨底和轨腰。水平矫直机带有 9根单独驱动的矫直辊，配备了液压装置及数字式压力和位置 传感器。机电控制包精确地实时带载调节矫直辊的位置。

成功的项目执行

以获得轧机的最终验收证书为标志，普锐特冶金技术于2017年 8月成功结束了该项目的执行。不过，普锐特冶金技术与 ARBZ之间的合作仍在继续：两家公司已经就备件供应达成了 一项长期协议，以大幅度提高设备作业率。这将确保ARBZ为 改善哈萨克斯坦铁路基础设施以满足今后数十年的需求作出重 要贡献。

普锐特冶金技术的钢轨硬化工业4.0方案

idRHa+的意思是“在线喷射双相钢轨硬化系统”， 以一个完整模拟生产工艺的先进软件包为基础。这 个软件包集成了先进的传感器和机电一体化技术， 属于工业4.0生产管理方案。模型能够沿钢轨的长度 和断面预测并实时控制机械性能(比如YTS和UTS)、 硬度分布、微观结构转变和变形行为。模型提供的 冷却制度由设备模块在精轧操作的同时在线实施， 因此不会对生产能力造成影响。实时测量的数据被 用于工艺和设备的动态调节。结果，钢轨的整个断 面都能够稳定保持期望的微观结构和硬度分布。