1、貝氏體鋼焊接轍叉科技成果產業轉化可行性研究報告xxxxxx股份有限公司二五年七月前 言轍叉是鐵路道岔的關鍵部件。隨著國民經濟的發展，鐵路運量快速增加，列車運輸向重軸、高速發展，以滿足與日俱增的旅客運輸和貨物運輸需求。在大運量、重軸和高速運營條件下，鐵路轍叉的使用狀況與日惡化。針對鑄造高錳鋼轍叉在大運量、重軸和發展超長無縫線路的不適應性，我公司與清華大學共同承擔了鐵道部科教司1998第04號一九九八年鐵道部科技研究開發計劃項目，編號為980860。開展研制貝氏體合金鋼焊接轍叉，簡稱為貝氏體鋼焊接轍叉。預期要達到如下目標：1）長壽命，少維修，轍叉使用壽命達到平均2億噸通過運量以上，適應繁忙干線需求

2、。2）能與線路鋼軌直接焊接，提供跨區間超長無縫線路使用。3）通用性好，與既有提速線路高錳鋼鑄造轍叉可以互換，部分代替高錳鋼鑄造轍叉。目前，貝氏體鋼焊接轍叉的研制過程我們已經走過了三個階段。第一階段是首批貝氏體鋼焊接轍叉研制及其上道，未能達到預期目標。第二階段是改進型貝氏體鋼焊接轍叉研制及其上道驗證，基本達到了預期目標。第三階段是總結改進型貝氏體鋼焊接轍叉成功經驗，對存在的問題予以完善，配置批量生產貝氏體鋼焊接轍叉的各種資源，現已進入了小批量生產BG4F型貝氏體鋼焊接轍叉階段，上道運營的結果表明，BG4F貝氏體鋼焊接轍叉結構設計更加合理，更加符合輪軌接觸受力條件；貝氏體鋼材料綜合性能既能滿足高耐

3、磨要求，又能符合可焊接的要求；制造工藝的改進和制造標準的完善，使轍叉各項質量指標能有效地得到保證，可以推廣使用。一、 貝氏體鋼焊接轍叉承擔單位簡介xxxx股份有限公司始建于1966年，是國內專業化生產鋼梁、鋼結構、鐵路道岔、高錳鋼整鑄轍叉和城軌交通設備等產品的大型國有企業，至2004年底公司已有資產11.9億，技術裝備2000余臺（套），年實現銷售收入6.3億元，利潤2485萬元。主要產品先后獲得國家優質工程金獎、國家科技進步一等獎、國家專利產品等達60余項。xxxx公司作為我國生產鐵路道岔的兩大骨干專業廠家之一，其年產銷量約占全國的二分之一，公司主導產品鐵路道岔在公司營業收入中占有舉足輕重的

4、地位，是公司的傳統和核心產業之一。清華大學是享譽國內外的著名高等學府，其合作對象xxx教授是我國貝氏體鋼推廣應用方面的著名專家。按鐵道部科教司教綜1998第04號文件中編號為980860關于“貝氏體鋼焊接轍叉”的課題要求，xxxx股份有限公司和清華大學貝氏體鋼推廣中心聯合承擔此課題，歷經七年卓有成效的不懈努力，已于2004年年底完成了課題規定的各項預定目標。2005年6月16日鐵道部科技司在北京組織了該項目的科技成果鑒定。二、 貝氏體鋼焊接轍叉項目簡介為適應我國鐵路重載、提速和跨區間超長無縫線路技術發展的需要，研究和采用合金鋼轍叉已列入鐵道部工務技術政策，由中鐵寶橋股份有限公司和清華大學合作開

5、發的貝氏體鋼焊接轍叉，是具有自主知識產權的國家重點新產品。1.貝氏體鋼焊接轍叉主要特點：針對鑄造高錳鋼轍叉在大運量、重軸和發展超長無縫線路的不適應性，發明的60Kg/m鋼軌12號提速道岔用貝氏體鋼焊接轍叉于1997年11月完成設計，1998年9月通過鐵道部工務局審查驗收。經過第二代、第三代貝鋼轍叉的反復上道驗證與改進，現改進后的第四代貝鋼轍叉已進入小批量生產并批量上道。其主要技術特點如下：1) 貝氏體鋼焊接轍叉具有壽命長，少維修，可與線路鋼軌焊接的特點，適用于我國重載提速線路改造的需要，可以滿足200km/h以下線路發展跨區間超長無縫線路需求；2) 轍叉心軌易損部位采用高強韌性、高耐磨的貝氏體

6、鋼制造，心軌磨損均勻，磨損比率低，不存在如高錳鋼轍叉初期快速磨損階段。l 貝氏體鋼焊接轍叉與其它合金鋼轍叉相比，具有以下優點：1. 轍叉心軌采用了異種鋼閃光接觸焊接技術，焊縫性能優越，整體性好，從根本上消除了如嵌入式或拼接式合金鋼轍叉心軌產生的接縫病害；2. 克服了高錳鋼轍叉不能和線路鋼軌直接焊接的缺點，可滿足發展跨區間超長無縫線路需要；3. 轍叉互換性好，上道方便，維護簡單；4. 翼軌可在線更換；5. 貝氏體鋼焊接轍叉實際使用壽命保證23年，通過運量總重可達2億噸以上。l 貝氏體鋼焊接轍叉的結構及焊接工藝有以下特點：1. 貝鋼轍叉的叉心主要受沖擊部位采用貝氏體鋼；2. 心軌理論尖端前設置 “

7、鼻端”，增加軌腰厚度，便于設置間隔鐵防止。3. 為保證與60Kg/m鋼軌12號型提速道岔既有的固定型轍叉互換使用，心軌尖端跳動。4. 轍叉在趾端、跟端處設置1:40軌底坡斜度扭轉；5. 翼軌相對人字尖設置超高，翼軌平直段設置為叉心20mm斷面至50mm斷面處；6. 翼軌平直段范圍內進行側面水平刨切。貝氏體鋼叉心與叉跟軌拼焊后組焊為人字尖。鋼軌下及人字尖下設置5mm厚橡膠墊板，轍叉墊板下設置10mm厚橡膠墊板。7. 轍叉組裝后，加工整修轍叉線形，加工翼軌1：20軌頂坡。8. 轍叉組裝采用國標（GB/T1228）10.9級高強度螺栓緊固件。施工扭力矩規定980N·m。9. 可焊接的貝氏體

8、鋼心軌單獨熱處理，可減少焊接熱影響區對其性能的影響。10. 叉跟軌焊接為二氧化碳氣體保護焊打底和埋弧焊蓋面自動焊接工藝。跟端扭轉1：40。11. 貝氏體鋼與叉跟軌（鋼軌）的對接焊接改手工電弧焊為閃光接觸焊接工藝，焊縫采用局部中頻電加熱熱處理。12. 貝氏體鋼與叉跟軌異種鋼閃光接觸焊的焊接接頭性能，型式試驗的主要技術指標達到了鐵道部制定的200km/h客運專線60AT鋼軌焊接暫行技術條件的要求。（貝氏體鋼焊接轍叉焊接完成后的心軌080斷面結構）（加工翼軌1：20軌頂坡）改進后的貝氏體鋼焊接轍叉通過運營驗證，已達到預期目標。有的轍叉已安全運營3年半，貝鋼心軌磨損均勻，磨損速率較低；表面光亮，至今未

9、有傷損。使用壽命已通過運量總重2.2億噸以上，現在仍在運行。實踐證明貝氏體鋼焊接轍叉綜合性能既能滿足高耐磨要求，又能符合可焊接的要求，可以推廣使用。貝氏體鋼焊接轍叉新產品研制成功，是我國合金鋼轍叉制造史上的一項重大技術突破。綜上所述，貝氏體鋼焊接轍叉研制成功，填補了我國合金鋼轍叉制造史上的空白，該產品構造設計，整體技術及綜合性能均在國內領先，達到國際同類產品的先進水平。2. 現有研發和生產條件我公司有高級道岔和研究開發人員50人，擁有計算機仿真、有限元分析等先進的設計軟件，有一支能打硬仗的產品研發設計、工藝設計隊伍，形成了一支緊密結合我國鐵路實際，掌握先進設計的道岔研發設計隊伍。近年來，我們以

10、技術創新作為新產品的開發基礎，聯合國內有關科研院校等強勢力量，積極完成鐵路第五次、第六次提速、秦沈客運專線及200km/h以下線路改造道岔近400種，并取得了近10項國家專利。多年來，我公司在道岔生產系統投入了近二億元進行技術改造，新增了道岔尖軌數控銑床、高錳鋼轍叉“VRH”造型生產線、高錳鋼轍叉數控銑床、GAA100/580型閃光對焊機、AT軌跟端熱模壓50MN液壓機、6MeV高能電子回旋加速器射線探傷等許多具有國際國內先進水平的大型專用設備，使中鐵寶橋始終緊跟時代步伐，與時俱進，成為我國著名的道岔生產骨干企業。多次成功的技術改造使中鐵寶橋的道岔制造質量和檔次始終處于國內領先水平，較好地滿足

11、了我國鐵路自1996年以來的連續5次大提速對提速道岔的需求和我國重載鐵路運輸發展的需要。3 . 科技成果轉化路線 貝氏體鋼焊接轍叉因技術含量高，使用壽命長、維修簡單和更換方便，據預測在未來的幾年中在國內市場每年需要約3000個，同時其制造標準和國際同類產品標準接近，可爭取出口創匯。在研究制造初級階段，我們采用外協冶煉、鍛造毛坯，然后返回公司加工后組裝。由于外協冶煉和鍛造，導致其制造成本高，工期和進度也不易控制；如果增加一定的廠房，購置專用的冶煉爐（爐外精煉）、鍛造和熱處理專用設備，形成大批量生產的硬件裝備，進一步優化制造工藝，就可以大幅度降低制造成本，有利于占有較大市場份額，以滿足鐵路發展需求

12、。三、 經濟綜合分析1.市場前景為了滿足我國鐵路向高速、重載及線路提速改造，尤其是發展跨區間超長無縫線路的需求，高錳鋼轍叉本身固有的材質和性能缺陷阻礙了其一定程度上的廣泛應用，而貝氏體鋼焊接轍叉新產品，具有壽命長，可維修，可焊接的特點，適用我國重載、提速線路改造的需要，可以部分取代現在正線上鋪設的鑄造高錳鋼轍叉；由于貝氏體鋼轍叉心軌為焊接結構，消除了現有的合金鋼拼接式轍叉存在的縫隙，整體穩定性好，可以滿足200km/h以下線路發展跨區間超長無縫線路需要的固定式轍叉需求。根據市場分析，氏體鋼焊接轍叉國內市場占有率保守估計可達30%。國外使用合金鋼轍叉的發展歷史表明，開始是嵌入式和拼接式結構，現在

13、也發展為焊接式結構。合金鋼轍叉在英國、德國、奧地利和美國使用的較多。據德國、奧地利介紹，他們的合金鋼轍叉的市場占有率約為市場總量的三分之一。1998年美國道岔專家和采購商看了我們當時研制的樣品時表示，只要焊縫（樣品焊縫是手工電弧焊）質量改進后，他們就可以購買。從現在香港、臺灣、東南亞、中亞、西亞等國家和地區在我公司購買道岔時，他們并不排除合金鋼焊接轍叉。現在我們生產貝氏體鋼焊接轍叉焊接采用閃光接觸焊，焊縫的靜載和動載性能指標可達時速200km/h線路需要。因此，我們預計貝氏體鋼焊接轍叉在不久的將來打入國際市場前景看好。2. 經濟效益分析（1）經濟效益研制成功的貝氏體鋼焊接轍叉，不僅適應于重載、

14、高速和提速線路的改造，還可以部分取代高錳鋼鑄造轍叉。目前該產品已在北京局、上海局、鄭州局等各大路局繁忙正線批量上道使用，用戶反映很好。到目前為止，該產品供不應求，為我公司拓寬產品市場份額創造了極為有利的條件。現階段，我們由于設備、廠房等制造手段制約，貝氏體鋼焊接轍叉每年的生產能力僅能達到1000個，但從目前需求和長遠發展看，在未來的幾年中，還遠不能滿足市場需求。據對市場分析預測，到2010年，市場需求至少可達年需3000個，如果再加上國際市場的需求，總需求量還會大幅上升，為了滿足國內市場需求，公司經充分調研論證，計劃在前期研發投入總費用已達1060萬元的基礎上，在未來二到三年中再投入1200萬

15、元人民幣，對設備進行擴能改造（技改項目明細見表一）。實現批量生產后，不僅可以完善公司道岔產品品種種類，更重要的是為公司今后主導產品結構調整及新產品的開發打下了良好基礎，可為公司贏得巨大的經濟效益。更為重要的是可為鐵路工務部門減少頻繁更換轍叉所需要的開“天窗”時間，可大幅提高客、貨運效率，產生顯著的社會效益。貝氏體鋼焊接轍叉科技成果產業轉化技術改造項目投資估算表表一：序號項目名稱設備名稱數量估算費用（萬元）1前期開發研制已實際投入110602建筑工程現有廠房改造1150 生產工藝布局調整180 3設備購置及改造1. 購置鍛造加熱爐（10t）150 2. 購置鍛造退火爐（10t）150 3. 購置

16、鍛造操作機（10t）、爐前夾持料機各1130 4. 改造電弧冶煉爐（10t）180 5. 購置爐外精煉設備（配套）1120 6. 機加工設備改造180 7. 購置鋼坯探傷設備1808. 購置熱處理爐及其設備1100 4工藝裝備鍛造工裝模具50冶煉鋼錠模100 機加工仿形刀具及輔助工裝50 熱處理輔助工裝30 5其它50 總費用合計：2260根據測算該項目通過技術改造達到設計生產能力后每年可生產貝氏體鋼焊接轍叉3000個，每個轍叉預計售價3萬元，成本2萬元。據此測算將為我公司帶來十分顯著的經濟效益（具體詳見表二），項目將在達產后的5.38年收回2260萬元的全部投資。貝氏體鋼焊接轍叉科技成果產業

17、轉化項目經濟效益評價分析表表二：項目名稱單位2006年2007年2008年2009年2010年及以后貝鋼轍叉產量個13001800230026003000平均單價萬元2.50 2.60 2.70 2.80 3.00 平均成本萬元1.96 1.97 1.98 1.99 2.00 銷售收入萬元3250.00 4680.00 6210.00 7280.00 9000.00 銷售成本萬元2548.00 3546.00 4554.00 5174.00 6000.00 期間費用萬元358.15 515.74 684.34 802.26 991.80 稅金萬元383.50 552.24 732.78 859.04 1062.00 凈利潤萬元-39.65 66.02 238.88 444.70 946.20 （2）社會效益因為貝氏體鋼轍叉性能優良，