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磨料磨具行业在改革开放40年里的变迁(二)

发布时间:2018-08-10作者:点击:28字号:

 记忆中的咣当声缘何消失?

  ——从中国铁路变迁看磨具的升级换代

  你对坐火车出行的记忆是什么?是弥漫着泡面味道的车厢?是一句句瓜子、花生、矿泉水的叫卖?还是陪伴整个旅程的咣当声?

  如今坐火车,叫卖声犹在,泡面香依旧,但是“咣当”声消失了。

  为何消失?我们不得不说说咣当声的由来。

  铁道线上之所以会有这种“咣当咣当”的声音,就是因为以前铺设铁道线的时候,采用的是25米长的钢轨,钢轨和钢轨之间都会有一个接缝,这种接缝会造成列车在轧过接缝的时候会产生咣当的声音,同时也会降低乘客乘坐的舒适性。

  1990年,铁道部完成了“高沪高速铁路线路方案构想报告”这是中国首次正式提出兴建高速铁路。1991年,经国务院批准,广深准告诉铁路立项,年底,广深铁路改造工程开始动工。1994年,广深铁路开行中国首列准高速旅客列车,运行时速在120-160公里之间,广深铁路成为中国第一条准高速铁路。

  其实在高速铁路之前,伴随“咣当声”的铁路基本是不需要打磨的,也就是说,磨具在高铁之前根本没什么用武之地。直到高铁的出现,铁轨打磨工作才被提上日程。所以,铁轨维护打磨在中国的历史相对较短。当然,形式上还是有不同体现的。

  在过去,消除钢轨病害主要依靠人力,线路工们用小型砂轮打磨机对钢轨进行手工打磨,不仅劳动强度大、作业效率低,打磨质量有时也不过关。

  上世纪90年代初期,中国引入了第一台铁轨打磨车。至此,高效率高质量的打磨作业开始了。

  钢轨修磨用的设备包括修磨机车和手扶式修磨机,他们都需要配备打磨砂轮,一款优质的打磨砂轮可以有效地抵御打磨头所施加的压力、速度以及恶劣的外界环境。不仅可以提高打磨效率,还能提高安全系数。

  过去,人们常常使用普通的陶瓷结合剂刚玉砂轮进行打磨,效率低下,一个小时仅能够打磨1m左右。列车经过时还要避让,每天修磨很少路段,还往往在岔道处留有死角,不能根除肥边隐患。21世纪初,有企业与铁路部门配合研究并设计了专门的机械及特殊形状cBN砂轮,修磨效率提高了15倍,极大地节省了人力,提高了磨削效率。

  1999年,铁路开始了无缝线路改造,对铁轨打磨的要求更为严格了。要把一根根标准长100米的钢轨,焊接成无缝长钢轨。焊接后的接头外观质量也有明确的标准,平直度要求控制在0-0.2毫米之间,而0—0.2毫米还没有一根头发丝那么细。高铁通车前要对钢轨进行预打磨,其目的是为了去除钢轨轧制的瘢痕、脱碳层、钢轨对接处的焊点以及提高表面粗糙度,最终目的是消除钢轨表面不良痕迹,防止这些缺陷的进一步发展,提高钢轨使用寿命。后期使用中,会存在磨损的问题,还需要对钢轨进行后期修磨处理。对于无缝钢轨的打磨更多的是采用修磨机车。

  2000年左右,手扶式修磨机砂轮在国内已有部分厂家进行了开发和生产,但是砂轮性能还不能满足修磨机车的配套要求,国内多进口砂轮来进行铁轨修磨。为此,科技部将“铁路钢轨修磨砂轮”列入了2005年度国家科技型中小企业技术创新基金项目。

  随着钢轨打磨列车不断地发展进步,配套使用的砂轮也发生着巨大的变化。如2006年前后研发的针对PGM-48型钢轨打磨列车的树脂磨具。

  该磨具由基体、磨削部分、增强层三部分组成。其中基体是由铝合金加工而成,是磨削面与打磨列车连接的载体;磨削面使用进口的锆刚玉和酚醛树脂经热压加工而成,是修磨钢轨的主体;玻璃纤维缠绕在砂轮外侧,起增强作用,保证砂轮在使用过程中不会因碎裂而损坏设备和伤人。微波和热压工艺是生产商采用的一种比较先进的加工方法,确保砂轮在使用过程中,既不烧伤钢轨又比较耐磨。

  钢轨打磨理论及打磨技术的发展愈发成熟,2011年前后,各铁路局及地铁公司都购置了钢轨打磨列车来打磨钢轨,以延长钢轨使用寿命。

  钢轨打磨砂轮作为一种重负荷砂轮,制备时多使用价格低廉、工艺简单、综合性能优越的酚醛树脂及其改性树脂作为结合剂,酚醛树脂粉与磨料及其他填料均匀混合,在加热过程中固化形成交联结构将各种磨料及填料结合在一起。因为钢轨打磨时磨削点瞬间温度可达650℃及以上,这个温度下2123#树脂会严重碳化,造成耐磨性不足。因此,钢轨打磨砂轮用结合剂一般选择耐热性较高的树脂。

  砂轮承受的负荷非常大,而且是露天作业。因此对砂轮的要求非常高,要求砂轮的耐候性要好、抗冲击性高、韧性要大。

  材质上,要求使用的磨料结构致密、强度高、热物理性能好,莫氏硬度达到8级以上,可选择锆刚玉磨料和SG磨料或者混合磨料,以满足高强度磨削的要求。其次是选择强度高、耐磨性好的结合剂,可选择耐磨、耐高温的聚酰亚胺树脂或改性酚醛树脂,从而保证砂轮能够承受重负荷的强力振动磨削。还要选择合适的填料,如黄铁矿、硫酸钡、氧化钙等,以保证砂轮的使用寿命,同时应考虑填料的粒度及其相互间的匹配。

  目前国内的大型钢轨打磨设备大多是引进国外技术,已基本完成了从无到有,从完全进口到国产化的过程。

  如新型钢轨机械打磨车GMC-96X,新型打磨车一组长达114米,一共有96个打磨头,400多吨中的庞然大物,可以对钢轨进行精确打磨,大大延长了钢轨使用寿命和增加了钢轨的平顺度。

  平顺度越高,列车行驶的声音就越小,没有了“咣当声”,取而代之的是旅客乘坐列车的舒适度越来越高。不知大家是否记得2015年一段非常火的视频,在高铁窗台上竖立硬币且长时间不倒,这充分说明了高铁的稳定性。

  被“划分档次”后激发出的发展热情

  ——论我国磨料磨具产品技术水平与国外的差距

  1979年,美国诺顿公司派出副总裁韦瑟赫德访问第二砂轮厂时说:“二砂磨料是头等的;磨具是中等的,不能进入北美;涂附磨具是最低等的。”1980年10月,第二砂轮厂厂长元宽乐和副总工程师黄秉麟参加考察团,考察了美国诺顿公司和在法国的涂附磨具工厂。如同当时中国领导人去西欧参观引起的震撼一样,他们了解了中国与世界的差距如此之大,坚定了改变我国涂附磨具落后的局面,引进国外先进技术的决心。

  虽然改革开放之前,我国磨料磨具行业就已经有了一定基础,但是总体实力略单薄。改革开放以后,特别是上世纪90年代中期到2010年的十几年间,我国整个磨料磨具行业发展迅猛,主要磨料磨具产品的产量居世界前列。欣喜的同时,我们也应该看到差距,唯有清醒的认识,才能让我国磨料磨具产业不断成长进步。

  固结磨具

  开始于20世纪50年代的陶瓷磨具,在80年代以后,不仅颇具规模,技术水平也较高。直到2000年左右,陶瓷磨具在磨具总构成中占据了主要地位。而后又随着结合剂材料种类的不断发展和磨具种类的提高,在磨具总产量中呈现下降趋势,但其在磨具总量中仍占有较大比例。

  虽然陶瓷磨具技术发展迅速,取得了喜人的成绩,超硬陶瓷磨具以及特种陶瓷磨具也达到了新的技术水平,但是与国外先进技术水平仍有不小的差距。

  如2008年前后,国内高速磨床对高速陶瓷砂轮的要求是80-100m/s,但那时国内只能达到65m/s。因为立方氮化硼陶瓷结合剂磨具的质量与国外同类产品相比有较大差距,所以国内用户主要依赖进口。

  近年来,我国砂轮片市场对高品质、高性能的中高端砂轮片的市场需求十分旺盛。随着国内砂轮片行业发展的日渐成熟,行业竞争实质正逐步进入生产规模竞争和产品差异化竞争。珠海大象磨具、广东创汇等龙头企业资金雄厚且兼具先发优势,在市场竞争激烈的背景下,其抗风险能力及规模优势逐步凸显,市场份额将进一步趋于集中。但我国的砂轮片行业起步较晚、发展历史较短,行业整体实力尚显不足。

  涂附磨具

  1978年,一机部在国家实行改革开放的总方针下,决定大力引进180余项先进的工业设备及技术,把引进宽砂带工程技术列为国家改革开放后第一批引进项目之一,并把该项目落实到第二砂轮厂。二砂为了充分了解国外涂附磨具的发展水平,先后对美国、法国、西德、日本、罗马尼亚进行技术考察,进行技术与价格优势的对比,总投资最终达1.4亿元人民币,引进了我国第一条从布处理到制造的全功能现代化的生产线。从市场考察到完工投产,先后用了12年时间,耗用了一代人的辛苦与努力,终于在1993年成功生产出我国第一批具有真正使用意义的宽砂带,满足了制革、板材加工及航空等重工业的发展需要,并逐步取代进口砂带,覆盖了国内80%以上的市场份额。

  中国的砂带产品,经过改革开放后,已经由单一品种向多元化、专业化、精细化方向发展。目前涉及加工金属、不锈钢、不锈钢拉丝、钛合金、中纤板、石材、玻璃、电路板、手机电脑触摸屏、发动机曲轴、叶片、精密数控磨床等的专用砂带和机器都有生产,其中大部分已经取代或部分取代进口产品。

  涂附磨具在国内制造业中有着很好的应用前景,目前,国内砂带磨削或抛光的磨削工艺经过三十多年的研制,现已成为新的较完整磨削加工技术,日益受到广泛的应用,得到迅速发展。

  如湖北玉立、广东小太阳、苏州远东、新沂张氏等的磨中纤板砂带,对德国VSM、韩国产品形成了很大冲击。白鸽磨料磨具、苏州远东等的锆刚玉砂带,对日本、韩国产品也有冲击。

  超硬磨具

  我国超硬材料制品的原材料主要包括人造金刚石和立方氮化硼(cBN),其中人造金刚石是最主要的原材料。1978年在三磨所研制成功第一颗立方氮化硼聚晶。

  七十年代掀起了人造金刚石的第一次发展高潮;八十年代后期以来,人造金刚石迎来了第二次发展高潮。两次高潮驱使人造金刚石的产量从1971年的一百三十四万克拉,升至1994年的两亿五千万克拉,中国一跃成为生产大国。

  从我国目前的超硬模具行业的发展情况来看,郑州是超硬材料企业的孵化器,涌现出这样的三家企业,它们分别是中南钻石、郑州华晶以及黄河旋风,被称为行业的“三巨头”。

  以黄河旋风为例,黄河旋风是国内最大的金刚石生产基地,有官方数据显示2017年黄河旋风前三季度净利润在超硬材料上市企业中名列首位,而回顾黄河旋风前几年的发展,在2013—2016年期间黄河旋风持续增长,年均复合增长率为14.9%。近几年来,由于企业的规模效益,技术进步的稳步发展,不仅提高了产品质量和产量,同时也不断降低成本,大大推动了我国超硬材料制品的应用发展。

  国内cBN磨具生产厂商有白鸽集团(原二砂)、上海砂轮厂、苏州砂轮厂、第六砂轮厂、苏北砂轮厂、山东鲁信高新技术产业股份有限公司(原四砂)、郑州磨料磨具磨削研究所等。

  陶瓷结合剂cBN磨具的加工工艺和结合剂的配方被少数外国厂家掌握,如世界最大的磨料磨具集团圣戈班手下的WINTER公司,奥地利的TYROLIT公司,德国的Wendt公司和瑞士的WINTERTHUR。国外开始做成熟并批量采用是在90年代,国内生产和技术至少落后国外技术10年。

  综述:近年来,我国磨料磨具行业面临着很多挑战,一方面,随着国家“高投入、高消耗、高排放、不协调、难循环、低效率”的经济增长方式的转变,对属于能源资源消耗型且有污染排放的磨料生产限制越来越紧。另一方面,由于原材料、运输成本、人工成本的上涨,使企业发展更加举步维艰。

  我们不得不承认,当前国内磨料磨具行业与国外先进水平相比还有较大差距,主要表现在:第一、高技术产品不能满足市场需求,依赖进口;中低档通用产品出现结构性过剩,造成积压、拖欠货款和价格战。第二、全行业生产能力已成规模,但具体生产能力较分散、企业规模小,规模效益差。第三、技术开发能力弱,自有知识产权的产品和技术少,没有掌握产品开发的主动权。第四、产品品种少,产品雷同;技术含量低;不能保持产品持续的质量稳定。第五、磨料磨具行业国内名牌含金量低,更少有国际名牌。

  虽然我国已成为磨料磨具的生产大国,但还不是强国。所以技术创新将成为未来几年磨料磨具行业技术发展的艰巨任务。


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