CN101214494B - 一种磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属热加工技术领域，涉及一种磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺，依次包括粗轧、精轧、控冷和矫直工序，其特征是，粗轧采用二辊可逆轧机轧制，所述二辊可逆轧机最大轧制力为8000～10000KN，轧制变形量应占总变形量的60％～90％。精轧采用大轧制力、高精度的三机架万能连轧机组进行连轧，实现万能模式下的两辊轧制。本发明仅仅通过大H型钢热轧生产线便可生产出最终成品，无须热处理、机械加工工序，不仅大大降低了成本，提高了生产效率，而且能很好地满足批量化生产的要求。

Description

一种磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺
技术领域
本发明属于金属热加工技术领域，涉及一种磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺方法。
背景技术
1969年，世界上开始进行磁悬浮列车研究，经过多年的研究和实践，中低速磁悬浮系统已经积累了许多成功经验。在中低速磁悬浮的研究和应用方面，最具代表性的是日本HSST系统。HSST这种技术格局最早出现在德国，日本经过近30年的研究，先后研制过7个HSST型号，发展到名古屋的H100系列，系统运行成功。名古屋东部丘陵线，正线长8.9km，其中1.4km为地下线，其余为高架线，设有九个车站，高峰时最小行车间隔为6min，平峰时段行车间隔为10min，区间最高运行速度100km/h，单程运行时间15min，日运量为1.5万人次。已于2005年3月5日正式通车运营。与HSST相类似的系统还有韩国的大宇试验线、美国AMT。
我国自八十年代初期开始进行常导型中速磁浮列车的研究工作，1992年磁浮列车关键技术研究列入“八五”国家重点科技攻关计划，取得阶段性研究结果，并于1995年首次成功实现了实验室内全尺寸单转向架的载人运行。
1999年北京控股磁悬浮技术发展有限公司和国防科技大学共同组织、联合国内铁路、航空、汽车等行业最具技术优势的企业在长沙国防科大校园内建设了中国第一条磁浮列车试验线，并完成全尺寸试验车辆生产制造；2001年9月整车系统开始进行运行试验。
CN1621618公开了用于磁悬浮列车的一种行驶道路，该道路包括一个支承在地基上尤其由钢筋混凝土或预应力混凝土制成的支承结构，该支承结构在与车辆相联系的部位上板状地具有侧面伸出的边缘部位，在该边缘部位上布置磁悬浮轨道运行机构的被车辆的悬浮框架呈U形环绕的功能组件-如滑动板、定子和侧面导向轨道，使车辆悬浮框架的和支承结构的端部部位之间的传输声的缝隙的尺寸最小化，并且使该缝隙是迷宫形式的。此时，缝隙的高度和宽度大约对应着在滑动板的和侧面导向轨道的部位上的磁悬浮轨道运行机构的公差尺寸。
CN2869102公开了一种中低速磁浮列车轨道，钢轨通过螺栓或预埋方式直接固定在梁的两侧；钢轨的下表面以螺栓方式固定倒U型悬浮轨或者钢轨的下部呈倒U型，构成倒U型悬浮轨。
磁浮列车的基本原理是：利用电磁力克服地球引力，使列车在轨道上悬浮(常导型磁浮列车悬浮间隙约1厘米)，并利用直线电机推动前进。从悬浮原理来看，车体运行对轨道精度的要求很高，因此，为了保证轨道的精度，轨道的生产方法为：将钢板焊接成要求形状后，对其进行高精度的机械加工。该生产方法大体为钢板焊接——退火——机械加工——退火——矫直，不仅工序复杂、加工效率低、制作周期长，而且材料浪费严重、成本昂贵。国内也曾有企业尝试过采用热轧方法生产出成品，但没有成功，仅仅是采用粗轧机轧制出毛坯后再进行机械加工，生产出成品，生产过程仍需要退火工序，与焊接生产相比，虽然工序有所减少，但制作周期和成本无明显降低，效率提高不大，不能满足批量产业化生产要求。
CN1212184公开了钢铁薄板带坯熔液水平热注磁悬浮降温余热热轧制坯工艺，该发明系钢铁薄板带坯连铸连轧制坯，供冷轧成材。钢铁熔液从浇包的浇口流出，成为金属液片，被电磁铁产生的磁悬浮力悬浮于空中进行可控保护及可控冷却，变成固态，并保留热轧最佳温度，进入热轧机热轧，由铸态组织变为加工组织，其厚度近似产品的终形尺寸。热轧后再经可控保护及可控冷却，又经整理，最后由卷取机卷取成卷或锯切机锯切堆垛，转冷轧成材。
CN1470669公开了软磁结构钢及其制造方法，用于磁悬浮轨道的软磁结构钢及其制造方法。技术方案是：软磁结构钢及其制造方法，组成元素包括：Fe、C、Si、Mn、P、S、Als、Cr、Cu、Ti、N、Ni、Ca，其特征是组成元素Ca可用REM替代，组成元素的重量百分比为：C：0.010％～0.040％，Si：1.0％～2.0％，Mn：0.60％～1.00％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Als：0.005％～0.020％，Cr：＜0.60％，Cu：0.20％～0.60％，Ti：0.005％～0.02％，N：≤0.010％，Ni：≤1.00％，Ca或REM：≤0.010％，其余为铁和不可避免的夹杂。其轧制工艺包括：连铸工艺、热轧工艺和正火工艺，最终得到适合在北方用于磁悬浮列车轨道梁上的侧面导向软磁结构钢板。
CN1690242公开了低温韧性优良的软磁结构钢板，其成分为(质量百分比)C 0.010％～0.040％、Si 0.50％～1.00％、Mn 1.00％～1.50％、P≤0.015％、S≤0.005％、Als 0.50％～1.00％、Cr 0.20～0.50％、Cu 0.20％～0.60％、Ti 0.005％～0.02％、N0.001％～0.008％、Ni 0.30～0.80％、Ca 10ppm～60ppm、其余为铁和不可避免的夹杂，Pcm≤0.20％。本发明实现软磁结构钢板的高强度、高韧性、优良焊接性及良好的电磁特性的有机统一，优化再结晶控轧和加速冷却工艺及后续缓冷工艺，使成品软磁结构钢板的晶粒尺寸在10～30μm，获得优异的机械性能、电磁性能和焊接性，特别适用于磁悬浮列车轨道中的必须吸收承载力、导向力和驱动力的侧面导向板。由于磁悬浮控制技术水平本身的限制，对轨道本身的各项性能(晶粒度、组织均匀性、导磁性等)要求非常苛刻，同时，由于还需要将钢板焊接成磁悬浮轨道，从而对材料的焊接性能、机械性能提出了很高的要求，这就导致在生产加工磁悬浮轨道用钢板时，工艺复杂，成本高昂，效率低下，严重制约其工业化应用。
发明内容
本轧制工艺针对磁悬浮轨道用异型钢的特点，进行针对性的轧制工艺设计。
本发明的目的就是提供一种能够不采用焊接、机械加工直接轧制出高精度、高平直度、组织均匀的磁悬浮轨道用异型钢的生产工艺。
本发明提供一种磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺，依次包括粗轧、精轧、控冷和矫直工序，其特征是，粗轧采用二辊可逆轧机轧制，所述二辊可逆轧机最大轧制力为8000～10000KN，轧制变形量应占总变形量的60％～90％。精轧采用大轧制力、高精度的三机架万能连轧机组进行连轧，实现万能模式下的两辊轧制。
优选的，粗轧工序的开轧温度为1150-1240℃，终轧温度为950-1100℃。
所述精轧的轧制力为10000～15000KN，压下精度为±0.1mm；开轧温度为800-1000℃，终轧温度为750-950℃，本阶段完成其余变形。
优选的，所述万能连轧机组利用辊身较短的万能水平辊取代辊身较长的S辊。
优选的，矩形坯料冷装或热装入炉，加热到1200-1280℃出炉，进行高压水除鳞，除鳞压力10～30MPa，除完鳞的坯料用辊道送至粗轧机粗轧。
优选的，当轧件冷至150℃以下后，进入矫直机进行矫直。
本发明的优点是粗轧采用具有大轧制力的二辊可逆轧机轧制，对坯料进行大变形轧制，以均匀轧材组织，消除坯料上存在的缺陷，同时还能减少轧制道次，降低辊耗，提高生产率；精轧采用大轧制力，高精度的三机架万能连轧机组进行连轧，一方面提高了轧制节奏，减小了温降，从而可降低坯料的加热温度，降低煤气消耗，另一方面，为了减少工装投入，对连轧机进行改造优化，不采用两辊模式，而是对万能模式的工艺控制系统和机械控制系统进行修改，采用改进后的万能模式进行轧制。这种改进后的万能模式轧制与上面提到的两辊模式轧制的区别在于：两辊模式下，轧机只有上下两个水平轧辊，轧机控制系统对两个水平辊进行控制；而万能模式下，轧机除了有上下两个水平辊外，还有左右两个立辊，轧机的控制系统对上下两个水平辊和左右两个立辊同时进行控制，而对水平辊或立辊的单独控制无法实现。通过对工艺控制系统和机械控制系统的修改，实现了万能模式下，轧机控制系统对水平辊的单独控制。这样一来，利用辊身较短的万能水平辊取代辊身较长的S辊节省了工装投入和消耗。然后经过控冷工序和矫直工序就可以得到最终成品。
本发明仅仅通过大H型钢热轧生产线便可生产出最终成品，无须热处理、机械加工工序，不仅大大降低了成本，提高了生产效率，而且能很好地满足批量化生产的要求。
具体实施方式
具体生产工艺如下：矩形坯料冷装或热装入炉，加热到1200-1280℃出炉，进行高压水除鳞，为保证除鳞效果，除鳞压力10～30MPa，除完鳞的坯料用辊道送至BD粗轧机，开轧1150-1240℃，终轧温度为950-1100℃，为了保证产品的组织均匀性，本阶段采用二辊可逆轧机进行大变形轧制，所述二辊可逆轧机最大轧制力为8000～10000KN，轧制变形量应占总变形量的60％～90％。BD轧制完成后，粗轧坯经机后输送辊道送至TM万能机组进行连轧，精轧采用大轧制力、高精度的三机架万能连轧机组进行连轧，实现万能模式下的两辊轧制。精轧的轧制力为10000～15000KN，压下精度为±0.1mm；开轧温度为800-1000℃，终轧温度为750-950℃，本阶段完成其余变形。
所述万能连轧机组利用辊身较短的万能水平辊取代辊身较长的S辊。这种改进后的万能模式轧制与上面提到的两辊模式轧制的区别在于：两辊模式下，轧机只有上下两个水平轧辊，轧机控制系统对两个水平辊进行控制；而万能模式下，轧机除了有上下两个水平辊外，还有左右两个立辊，轧机的控制系统对上下两个水平辊和左右两个立辊同时进行控制，而对水平辊或立辊的单独控制无法实现。
出万能机组的轧件送至控冷区进行控冷，使轧件获得均匀的温度和合适的冷速，避免由于温度不均引起弯曲和残余应力。控冷完毕后轧件被送到热锯进行切尾、分段、取样操作，然后上冷床进行控冷。当轧件冷至150℃以下后，进入该异型钢专用矫直机进行矫直，使由于空冷引起的变形得到矫正。最后，将轧件切定尺、收集。
实施例1
矩形坯料冷装或热装入炉，加热到1200-1230℃出炉，进行高压水除鳞，为保证除鳞效果，除鳞压力10MPa，除完鳞的坯料用辊道送至BD粗轧机，开轧1150-1180℃，终轧温度为1000-1050℃，为了保证产品的组织均匀性，本阶段采用二辊可逆轧机进行大变形轧制，所述二辊可逆轧机最大轧制力为8000KN，轧制变形量应占总变形量的65％。BD轧制完成后，粗轧坯经机后输送辊道送至TM万能机组进行连轧，精轧采用大轧制力、高精度的三机架万能连轧机组进行连轧，实现万能模式下的两辊轧制。精轧的轧制力为10000KN，压下精度为±0.1mm；开轧温度为800-850℃，终轧温度为750-800℃，本阶段完成其余变形。
所述万能连轧机组利用辊身较短的万能水平辊取代辊身较长的S辊。这种改进后的万能模式轧制与上面提到的两辊模式轧制的区别在于：两辊模式下，轧机只有上下两个水平轧辊，轧机控制系统对两个水平辊进行控制；而万能模式下，轧机除了有上下两个水平辊外，还有左右两个立辊，轧机的控制系统对上下两个水平辊和左右两个立辊同时进行控制，而对水平辊或立辊的单独控制无法实现。
出万能机组的轧件送至控冷区进行控冷，使轧件获得均匀的温度和合适的冷速，避免由于温度不均引起弯曲和残余应力。控冷完毕后轧件被送到热锯进行切尾、分段、取样操作，然后上冷床进行控冷。当轧件冷至150℃以下后，进入该异型钢专用矫直机进行矫直，使由于空冷引起的变形得到矫正。最后，将轧件切定尺、收集。
实施例2
矩形坯料冷装或热装入炉，加热到1260-1280℃出炉，进行高压水除鳞，为保证除鳞效果，除鳞压力20MPa，除完鳞的坯料用辊道送至BD粗轧机，开轧1180-1200℃，终轧温度为950-1000℃，为了保证产品的组织均匀性，本阶段采用二辊可逆轧机进行大变形轧制，，所述二辊可逆轧机最大轧制力为10000KN，轧制变形量应占总变形量的85％。BD轧制完成后，粗轧坯经机后输送辊道送至TM万能机组进行连轧，精轧采用大轧制力、高精度的三机架万能连轧机组进行连轧，实现万能模式下的两辊轧制。精轧的轧制力为13000KN，压下精度为±0.1mm；开轧温度为850-900℃，终轧温度为800-850℃，本阶段完成其余变形。
所述万能连轧机组利用辊身较短的万能水平辊取代辊身较长的S辊。这种改进后的万能模式轧制与上面提到的两辊模式轧制的区别在于：两辊模式下，轧机只有上下两个水平轧辊，轧机控制系统对两个水平辊进行控制；而万能模式下，轧机除了有上下两个水平辊外，还有左右两个立辊，轧机的控制系统对上下两个水平辊和左右两个立辊同时进行控制，而对水平辊或立辊的单独控制无法实现。
出万能机组的轧件送至控冷区进行控冷，使轧件获得均匀的温度和合适的冷速，避免由于温度不均引起弯曲和残余应力。控冷完毕后轧件被送到热锯进行切尾、分段、取样操作，然后上冷床进行控冷。当轧件冷至150℃以下后，进入该异型钢专用矫直机进行矫直，使由于空冷引起的变形得到矫正。最后，将轧件切定尺、收集。
实施例3
矩形坯料冷装或热装入炉，加热到1240-1260℃出炉，进行高压水除鳞，为保证除鳞效果，除鳞压力30MPa，除完鳞的坯料用辊道送至BD粗轧机，开轧1210-1240℃，终轧温度为1050-1100℃，为了保证产品的组织均匀性，本阶段采用二辊可逆轧机进行大变形轧制，，所述二辊可逆轧机最大轧制力为9000KN，轧制变形量应占总变形量的70％。BD轧制完成后，粗轧坯经机后输送辊道送至TM万能机组进行连轧，精轧采用大轧制力、高精度的三机架万能连轧机组进行连轧，实现万能模式下的两辊轧制。精轧的轧制力为12000KN，压下精度为±0.1mm；开轧温度为900-1000℃，终轧温度为750-800℃，本阶段完成其余变形。
所述万能连轧机组利用辊身较短的万能水平辊取代辊身较长的S辊。这种改进后的万能模式轧制与上面提到的两辊模式轧制的区别在于：两辊模式下，轧机只有上下两个水平轧辊，轧机控制系统对两个水平辊进行控制；而万能模式下，轧机除了有上下两个水平辊外，还有左右两个立辊，轧机的控制系统对上下两个水平辊和左右两个立辊同时进行控制，而对水平辊或立辊的单独控制无法实现。
出万能机组的轧件送至控冷区进行控冷，使轧件获得均匀的温度和合适的冷速，避免由于温度不均引起弯曲和残余应力。控冷完毕后轧件被送到热锯进行切尾、分段、取样操作，然后上冷床进行控冷。当轧件冷至150℃以下后，进入该异型钢专用矫直机进行矫直，使由于空冷引起的变形得到矫正。最后，将轧件切定尺、收集。

Claims (3)

1.一种磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺，依次包括粗轧、精轧、控冷和矫直工序，其特征是，粗轧采用二辊可逆轧机轧制，所述二辊可逆轧机最大轧制力为8000～10000KN，轧制变形量应占总变形量的60％～90％；精轧采用大轧制力、高精度的三机架万能连轧机组进行连轧，实现万能模式下的两辊轧制；所述精轧的轧制力为10000～15000KN，压下精度为±0.1mm；开轧温度为800-1000℃，终轧温度为750-950℃，本阶段完成其余变形；所述万能连轧机组利用辊身较短的万能水平辊取代辊身较长的S辊，实现了万能模式下，轧机控制系统对水平辊的单独控制。
2.如权利要求1所述的磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺，其特征在于，粗轧工序的开轧温度为1150-1240℃，终轧温度为950-1100℃。
3.如权利要求1所述的磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺，其特征在于，矩形坯料冷装或热装入炉，加热到1200-1280℃出炉，进行高压水除鳞，除鳞压力10～30MPa，除完鳞的坯料用辊道送至粗轧机粗轧。
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