万能法轧制jis50kgn钢轨孔型设计与生产实践

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1、万能法轧制JIS50KgN钢轨孔型设计与生产实践2009-6-24    杜斌张金明供稿   2002年以前，中国生产钢轨采用的是横列式轧机的孔型轧制法，2002年12月，经过技术改造，鞍钢新轧大型厂万能轧制生产线试车成功，结束了长期以来，我国无法采用万能轧制法轧制钢轨的历史，标志着我国钢轨生产的装备和轧制技术水平达到了世界领先地位。该万能轧机机组由德国SMS公司设计制造，并首次在该机组上使用了液压AGC（辊缝自动控制系统）与TCS张力控制系统，提高了轧机的轧制精度。2003年该生产线成功开发并生产了50KgN重轨，全部出口到台湾。万能轧制线工艺介绍   由炼钢厂生

2、产的连铸坯，在850℃左右装入步进式加热炉，加热到1250℃的钢坯经高压水第一次除磷后，由Φ1150轧机（以下称BD1轧机）、Φ1100轧机（以下称BD1轧机）轧制，再经第二次除磷后经万能机组轧制成成品；100米轧件经热锯锯切成定尺或倍尺，通过热打印机在轧件上打印标识后，上步进式冷床进行预弯、冷却。万能法轧制50kgN钢轨的孔型设计孔型系统   该万能生产线轧制50KgN重轨采用的孔型系统为“箱形孔+帽形孔+轨型孔+万能孔+轧边孔”。其中BD1轧机配置箱型孔，BD2轧机配置帽形孔+轨型孔。   孔型系统中箱形孔、帽形孔、轨形孔的设计与传统的“孔型法”设计思路一致，即

3、减小钢坯断面尺寸，获得轨形毛坯料，为万能机组轧制创造条件，其中轨形孔采用直轧法设计。万能粗轧孔UR和万能精轧孔UF分别由1对主动水平辊和1对被动立辊共同组成，且四辊的轴线位于同一平面上，形成万能孔型，平辊对重轨的腰部进行压下，两侧立辊与平辊的侧面形成加工变形区，分别对轨头、轨底进行压下。轧边孔ER、EF对轨头、轨底的端部进行压下，以控制底宽和头宽。                                                  50kgN钢轨断面尺寸及公差   （1）50kgN钢轨标准断面。50kgN钢轨是JISE1101-1993标准中的一种轨型

4、。   （2）50kgN钢轨断面尺寸公差。      万能生产线工艺设计   粗轧机工艺设计   （1）BD1工艺设计。BD1轧机孔型配置均为箱形孔，280x380mm矩形坯经7道次轧制成220x237mm中间坯。   （2）BD2工艺设计。BD2轧机孔型配置为轨形孔、切深孔和帽形孔，其中轨形孔是介于轨形切深孔和万能孔之间的过渡孔型，目的是向万能轧机提供上下形状对称的中间坯，以满足万能轧机来料要求。   （3）轨型孔设计。轨形孔见图1。轨形孔是开坯机的成形孔型，它为后面各道万能孔型提供上下形状对称的、并且符合轨头、轨腰、轨底相互变形关系的中间轨形轧件，中间孔为中间开

5、口的孔型。设计步骤如下：   ①根据万能UR孔型的腰宽来确定中间孔的腰部宽度，一般情况中间孔的腰部宽度比万能UR孔型的腰宽小5～7mm。   ②确定腰厚：根据第一道万能孔的腰厚来计算中间孔的腰厚，通常，第一道万能孔的腰部压下系数为1.3～1.4，由此，可以推算出中间孔的腰厚。   ③底部宽度：中间孔的底部宽度一般为钢轨标准底宽尺寸的1.04～1.06倍，以保证轧边道次有足够的压下量。   ④底部厚度：根据第一道万能孔的腿厚来计算中间孔的腿厚，根据腿部延伸关系，腿部延伸系数比腰部延伸系数稍大一些，为1.35～1.45。    ⑤.头部宽度：中间孔的头部宽度比万能UR头

6、部立辊的宽度大3～5mm。   ⑥.各部分圆角及斜度按孔型设计的一般原则选取。   （4）轨形切深孔设计。在钢轨开坯机中，轨形切深孔一般为2～3个，设计中要注意以下几点：   ①要考虑到闭口腿的拉缩现象，保证闭口腿的充满度。   ②孔型的侧壁斜度要适中，在满足工艺要求的前提下，降低轧辊消耗。   ③配辊时要给予一定的压力，以解决闭口腿的脱槽困难问题。                                                           万能轧机工艺设计   （1）万能精轧机（UF）孔型设计。万能成品孔如图2所示：   成品孔采用半万能控

7、制，头宽、轨高、腰厚、底宽等是重要参数，孔型设计时要考虑到产品标准尺寸公差及金属热膨胀系数，通常金属热膨胀系数为1.010 ～1.015。   ①腹高:考虑轧辊磨损，腹高一般按正差设计。   ②头宽、头厚：根据轧件填充情况，头宽、头厚按正差设计。   ③腰厚为标准断面尺寸乘以金属热膨胀系数。   ④轨高：万能轧机连轧过程中，由于存在张力作用，轧件通常范围内的轨高波动很大，为了减小轨高波动以及防止轧件端部产生耳子，将轨高设计在正差范围内，一般在+0.5～+0.8mm以内。   根据以上设计原则完成万能UF水平辊的的孔型设计；万能操作侧立辊是平辊。   (2)万能粗