CN102059258B - 钢轨轧机出口提升辊道的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够较好地匹配钢轨出钢状态的钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，所述出口提升辊道系由至少5根辊子间隔排列组成的辊道，所述方法包括以下步骤：确定标准轨，根据理论计算和实际分析，建立与标准轨匹配的各机架出口提升辊道曲线模型，以该模型为依托，根据轧制实际中的材质变化、规格变化、温度变化、道次变化对出钢时钢轨受重力的变形弯曲情况的影响，相应得出对应出口提升辊道的曲线；据此调整各辊子的高度。本发明的方法能减少因出钢原因导致的钢轨旁弯硬弯缺陷。

Description

钢轨轧机出口提升辊道的调整方法

技术领域

本发明涉及一种钢轨轧机出口提升辊道，尤其是一种钢轨轧机出口提升辊道的调整方法。

背景技术

目前，国内外钢轨轧机的出口提升辊道均是由间隔设置的多根水平辊子组成，整条出口提升辊道一般可分为两段，靠近轧机的一段为可上下平移的水平辊道，而另一段为上下摆动的斜线辊道，这两段辊道的中心线共同构成了出口提升辊道的曲线，出口辊道的曲线可以根据所轧品种和轧件温度的不同而进行调整，即水平辊道调整高度，斜线辊道根据水平辊道的高度来调整其斜率，以适应出钢的需要，减少出钢撞击辊道，导卫刮伤轧件等问题。这样的调整均是通过液压系统的动作来完成的，而液压系统的动作由相匹配的电气系统控制。

钢轨出轧机时，其出钢端初始有一段是悬空的，这一悬空段的长度根据品种不同其长度约为8-10m，即自轧机轧辊开始，要在8-10m后钢轨才开始接触出口提升辊道。在钢轨自重作用下，悬空段会向下弯曲，在轧制实践中，就出现了部分钢轨撞击出口辊道，从而在钢轨的出钢端局部区域形成不均匀弯曲的现象。这部分钢轨冷却后形成旁弯硬弯，在矫正过程中辊式矫直机无法将其矫正，只有通过液压补矫来矫正，这极大地影响了产品质量，同时对轧制线的生产节奏也造成很大影响。

经仔细观察分析，出钢端旁弯硬弯的形成原因主要是：钢轨出钢时撞击出口辊道形成不均匀的变形，而钢轨撞击出口辊道的原因主要分为以下两方面。

第一，由于受温度和规格的影响，钢轨出钢时的状态有所差别，有些钢轨出钢下钻，钢轨每次遇到凸起的辊子时都会与之相撞，因此在端头形成硬弯。

第二，轧机出口提升辊道曲线设置不合理，辊道曲线斜率与所轧品种和温度不匹配，导致钢轨出钢端撞击辊道辊子。

发明内容

为了克服现有钢轨轧机出口提升辊道不能匹配钢轨出钢状态，易形成旁弯硬弯缺陷的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够较好地匹配钢轨出钢状态的钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，从而减少因出钢原因导致的钢轨旁弯硬弯缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，所述出口提升辊道系由至少5根辊子间隔排列组成的辊道，所述方法包括以下步骤：

确定标准轨，根据理论计算和实际分析，建立与标准轨匹配的各机架出口提升辊道曲线模型，确定出口提升辊道的分辊段段数及各段分辊段的斜率，该斜率称为标准斜率，为相邻两辊子的高度差与其水平间距的比值；

根据轧制实际中的材质变化、规格变化、温度变化、道次变化对出钢时钢轨受重力的变形弯曲情况的影响，相应得出材质影响因子、规格影响因子、温度影响因子、道次影响因子，所述温度变化是指对应机架轧制待轧钢轨时的出口温度与对应机架轧制标准轨时的出口温度的差的变化，温度单位为℃；

根据待轧钢轨的材质、规格、温度、道次，确定其对应出口提升辊道的各段分辊段的斜率，所述斜率为标准斜率与材质影响因子、规格影响因子、温度影响因子和道次影响因子之积；

根据分辊段的斜率调整对应辊子的高度。

所述标准轨为60kg/m的U75V钢轨，出口提升辊道的分辊段段数为二，其中第一分辊段的标准斜率为0.33％～0.46％，第二分辊段的标准斜率为0.67％～0.8％。

所述标准轨为60kg/m的U75V钢轨，出口提升辊道的分辊段段数为一，分辊段的标准斜率为0.5％～0.6％。

所述规格影响因子取值为：对43kg/m的钢轨，规格影响因子为1.1；对60kg/m的钢轨，规格影响因子为1；对75kg/m的钢轨，规格影响因子为0.9。

所述温度影响因子取值为：温度的差为[-50，-20)时，温度影响因子为0.95，温度的差为[-20，20]时，温度影响因子为1；温度的差为(20，50]时，温度影响因子为1.05。

所述道次影响因子取值为：第一道次，道次影响因子为1；第二道次，道次影响因子为1.03；第三道次，道次影响因子为1.05。

所述材质影响因子取值为：材质为U75V时，材质影响因子为1；材质为U71Mn时，材质影响因子为1.2；材质为900A时，材质影响因子为1.15；材质为PG4时，材质影响因子为0.9；材质为SS时，材质影响因子为0.95；材质为LA时，材质影响因子为0.93。

所述出口提升辊道的分辊段段数为两段。

所述两段分辊段的斜率相等。

本发明的有益效果是：充分考虑了当前所轧钢轨品种的材质、规格、温度情况，相应设置各万能轧机出口提升辊道的曲线，使钢轨与辊道的接触贴合更好，尽量避免钢轨与辊道发生撞击，这样一方面可以减少因出钢原因导致的钢轨旁弯硬弯，提高钢轨平直度，另一方面可以减少辊道辊子的磨损和消耗，延长辊子的寿命，节约材料，同时还可以减少辊子的毛边，撞伤、裂纹缺陷，减少导卫板对钢轨表面的刮伤，提高钢轨表面质量，进而减少因矫直工序不畅对整个生产节奏的影响，尤其适合用于万能轧机出口提升辊道。

附图说明

图1是现有轧机出口提升辊道的示意图。

图2是本发明中轧机出口提升辊道的示意图。

图中标记为，1-水平辊道，2-斜线辊道，3-延伸辊道，4-第一分辊段，5-第二分辊段，6-辊子，h1-第一分辊段的相邻辊子高度差，b1-第一分辊段的相邻辊子水平间距，h2-第二分辊段的相邻辊子高度差，b2-第二分辊段的相邻辊子水平间距。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，现有的钢轨轧机出口提升辊道由一段水平辊道1和一段斜线辊道2组成，水平辊道1靠近轧机出钢端，斜线辊道2后连接的是高度固定不变的延伸辊道3。水平辊道1用于承接出钢，可根据不同品种钢轨的出钢高度进行上下调整，斜线辊道2用于连接水平辊道1和延伸辊道3，仅仅是根据水平辊道1的高度进行被动的斜度调整。现有出口提升辊道没有充分考虑不同品种钢轨因为材质不同、规格不同、轧制道次不同(轧制道次客观上同时表征了轧制温度和截面形状的变化)及轧制温度波动等因素对出钢时钢轨受重力的变形弯曲情况的影响，水平辊道1的斜率为零，不能调整，也就难于避免在某些部位钢轨与辊道的撞击。

参照图2，本发明中，钢轨轧机的出口提升辊道由至少10根辊子间隔排列组成，所述辊道由一段以上的分辊段组成，其中每一段分辊段的斜率是不同的且是可调整的，图2中示出的辊道分为第一分辊段4和第二分辊段5，第一分辊段4和第二分辊段5均为斜率可调的斜线辊道，与现有的出口提升辊道相比，其可以通过主动调整各段分辊段的斜率来适应不同材质、规格钢轨在各轧机出口处的出钢状态，即以多段斜线组成的出口提升辊道曲线来拟合钢轨出钢悬空段的曲线形状，使辊子更好地与轧件相贴合，来减少轧件与辊子之间的撞击，减少旁弯硬弯缺陷，从而既能提高钢轨平直度，又能提高辊道上辊子的使用寿命，延长换辊周期，有利于节约生产成本。

显然，所述整条辊道内，辊子6最好是均布的，其相邻的辊子6的辊间距相等，此处意为水平间距相等，以均匀承受钢轨重量，减少钢轨自重对钢轨平直度的影响。

本发明的钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，包括以下步骤：

确定标准轨，根据理论计算和实际分析，建立与标准轨匹配的各机架出口提升辊道曲线模型，确定出口提升辊道的分辊段段数及各段分辊段的斜率，该斜率称为标准斜率，为相邻两辊子的高度差与其水平间距的比值；

根据轧制实际中的材质变化、规格变化、温度变化、道次变化对出钢时钢轨受重力的变形弯曲情况的影响，相应得出材质影响因子、规格影响因子、温度影响因子、道次影响因子，所述温度变化是指对应机架轧制待轧钢轨时的出口温度与的对应机架轧制标准轨时的出口温度的差的变化，温度单位为℃；

根据待轧钢轨的材质、规格、温度、道次，确定其出口提升辊道的各段分辊段的斜率，所述斜率为标准斜率与材质影响因子、规格影响因子、温度影响因子和道次影响因子之积；

根据分辊段的斜率调整对应辊子的高度。

需要说明的是，虽然轧件在同一机架其入口与出口温度也存在温差，但本模型主要考虑对出钢状态影响更重要的出口温度的影响。

对于轧制企业来说，其基本上都是使用一条万能轧制线来轧制不同品种的钢轨，各机架后出口提升轨道的基本结构是不变的，本发明通过确定标准轨，根据理论计算和实际分析，建立与标准轨匹配的各机架出口提升辊道曲线模型，以该模型为依托，根据轧制实际中的材质变化、规格变化、温度变化、道次变化对出钢时钢轨受重力的变形弯曲情况的影响，相应得出对应出口提升辊道的曲线；据此调整出口提升辊道上各辊子的高度。本发明的方法能减少因出钢原因导致的钢轨旁弯硬弯缺陷。以下结合实施例说明本发明钢轨轧机出口提升辊道的调整方法的具体运用。

实施例：

某万能轧制区共有万能初轧、万能中轧和万能精轧三个机组，其中E1、E2机架和UF机架分别为该三个机组的出钢机架。

E1、E2机架后出口提升辊道长度为16.5m，采用12根辊子，辊子直径310mm，相邻两根辊子之间的水平间距为1500mm，第一个辊子的中心线到轧辊中心线的距离为1950mm。

UF机架后出口提升辊道长度为6m，采用5根辊子，辊子直径310mm，相邻两根辊子之间的水平间距为1500mm，第一个辊子的中心线到轧辊中心线的距离为1950mm，整个出口提升辊道由一段分辊道组成。

过程：以U75V的60kg/m钢轨为标准轨，建立万能轧制区各机架出口提升辊道曲线模型。其余材质、规格钢轨在各机架出口提升辊道曲线则以U75V的60kg/m钢轨模型数据为基准，根据材质影响因子、规格影响因子、温度影响因子和道次影响因子进行计算得到。

(一)建立模型

建立U75V的60kg/m钢轨在万能轧机各机架后出口提升辊道模型，须确定出口提升辊道的分辊段段数及各段分辊段的斜率，该斜率称为标准斜率，为相邻两辊子的高度差与其水平间距的比值。

根据U75V的60kg/m钢轨的悬空段长度，确定其E1、E2机架后出口提升辊道由两段分辊道组成，为第一分辊段4和第二分辊段5，第一分辊段4由自轧辊起序号为1-7的辊子组成，第二分辊段由自轧辊起序号为8-12的辊子组成；确定其UF机架后出口提升辊道由一段分辊道组成。

(1)E1机架第一道次出口提升辊道曲线确定

根据轧制工艺，U75V的60kg/m钢轨在E1机架的出口温度为1050℃，根据计算及实际经验，确定正常生产时辊道曲线斜率及提升辊道液压缸行程。

以延伸辊道3的高度为相对零位，提升辊道各辊子高度(单位：mm)如下表1所示：

表1

表1中，h1＝5mm，b1＝1500mm，h2＝10mm，b2＝1500mm。

(2)E2机架出口提升辊道曲线确定

根据轧制工艺，U75V的60kg/m钢轨在E2机架的出口温度为950℃，根据计算及实际经验，确定正常生产时辊道曲线斜率及提升辊道液压缸行程。

以延伸辊道3的高度为相对零位。提升辊道各辊子高度如下表2所示：

表2

表2中，h1＝7mm，b1＝1500mm，h2＝12mm，b2＝1500mm。

(3)UF机架出口提升辊道曲线确定

根据轧制工艺，U75V的60kg/m钢轨在UF机架的出口温度为900℃，根据计算及实际经验，确定正常生产时辊道曲线斜率及提升辊道液压缸行程。

以延伸辊道的高度为相对零位。提升辊道各辊子高度如下表3所示：

表3

在轧制过程中，钢轨轧件的材质、规格、温度波动、道次(轧制道次客观上同时表征了轧制温度和截面形状的变化)等对轧件出钢状态有重要影响。强度低的材质，轧件变形抗力小，则其在重力作用下的变形量大，出口提升辊道曲线斜率应增大；轧件规格变小，则断面模量变小，其在重力作用下弯曲程度越严重，出口提升辊道曲线斜率应增大；温度升高时，钢轨强度、刚度下降，在重力作用下自然弯曲加剧，出口提升辊道曲线斜率应增大。

以U75V的60kg/m钢轨为标准轨，根据轧制实际中的材质变化、规格变化、温度变化、道次变化对出钢时钢轨受重力的变形弯曲情况的影响，由上述理论规律及轧制实际经验，可总结得出相应的影响因子，即材质影响因子、规格影响因子、温度影响因子、道次影响因子，所述温度变化系指轧制温度与对应机架轧制标准轨时的温度的差的变化，温度单位为℃。表4为对应的影响因子取值的参考值。

表4出口辊道曲线影响因素及其对应的影响因子

(二)其余材质、规格钢轨对应机架后出口提升辊道曲线的确定

(1)利用所述机组轧制U71Mn的60kg/m钢轨时，E2机架出口提升辊道曲线的确定

按正常轧制工艺，60kg/m钢轨在E2机架出口温度为950℃，轧制道次为1次。

根据表2及表4及轧制工艺，查出E2机架各分辊段的标准斜率及出口辊道曲线的各影响因子，计算出正常轧制情况下E2机架的出口提升辊道的曲线斜率。

查出：第一分辊段4的标准斜率为0.46％，第二分辊段5的标准斜率为0.8％，材质影响因子为1.2，温度影响因子为1，规格影响因子为1，道次影响因子为1，则轧制U71Mn的60kg/m时E2机架的出口提升辊道曲线如下：

第一分辊段4斜率K1＝0.46％×1.2×1×1×1＝0.55％，

第二分辊段5斜率K2＝0.8％×1.2×1×1×1＝0.96％，

根据不同轧制工艺的区别，本领域技术人员可在上述内容基础上对各影响因子的取值进行调整，直到其适应出钢。

推荐将正常生产节奏下的出口提升辊道高度和倾斜度记录下来，并把温度偏离正常情况时的出口提升辊道曲线也记录下来，从而形成一套适合于本机组情况的调整方法。

(2)利用所述机组轧制PG4的75kg/m钢轨时，E2机架出口提升辊道曲线的确定

按正常轧制工艺，75kg/m钢轨在E2机架出口温度为950℃，轧制道次为1次。

根据表2、表4及轧制工艺，查出E2机架各分辊段的标准斜率及出口辊道曲线的各影响因子，计算出正常轧制情况下E2机架的出口提升辊道的曲线斜率。

查出：第一分辊段4的标准斜率为0.46％，第二分辊段5的标准斜率为0.8％，材质影响因子为0.9，温度影响因子为1，规格影响因子为0.9，道次影响因子为1，则轧制U71Mn的60kg/m时E2机架的出口提升辊道曲线如下：

第一分辊段4斜率K1＝0.46％×0.9×1×0.9×1＝0.37％，

第二分辊段5斜率K2＝0.8％×0.9×1×0.9×1＝0.65％，

(3)利用所述机组轧制U75V的60kg/m钢轨时，E1机架第三道次出口提升辊道曲线的确定

按正常轧制工艺，60kg/m钢轨在E1机架第三道次出口温度为1000℃。

根据表1及表4及轧制工艺，查出E1机架各分辊段的标准斜率及出口辊道曲线的各影响因子，计算出正常轧制情况下E1机架的出口提升辊道的曲线斜率。

查出：第一分辊段4的标准斜率为0.33％，第二分辊段5的标准斜率为67％，材质影响因子为1，温度影响因子为1，规格影响因子为1，道次影响因子为1.05，则轧制U71Mn的60kg/m时E1机架的出口提升辊道曲线如下：

第一分辊段4斜率K1＝0.33％×1×1×1×1.05＝0.34％，

第二分辊段5斜率K2＝0.67％×1×1×1×1.05＝0.7％。

(4)利用所述机组轧制U71Mn的60kg/m钢轨时，UF机架出口温度为860℃出口提升辊道曲线的确定

按正常轧制工艺，60kg/m钢轨在UF机架出口温度为900℃，轧制道次为1次。

根据表3、表4及轧制工艺，查出UF机架出口提升辊道的标准斜率及出口辊道曲线的各影响因子，计算出正常轧制情况下UF机架的出口提升辊道的曲线斜率。

查出：UF出口提升辊道标准斜率为0.53％，材质影响因子为1.2，温度偏差为-40℃，温度影响因子为0.95，规格影响因子为1，道次影响因子为1，则轧制U71Mn的60kg/m出口温度为860℃时UF机架的出口提升辊道曲线如下：

UF出口提升辊道斜率K＝0.53％×1.2×0.95×1×1＝0.6％。

由本方法直接得到的出口提升辊道，既包括轧制标准轨时的出口提升辊道曲线，也包括轧制其它品种钢轨时的出口提升辊道曲线。所述辊道曲线一般由2-3段斜线组成，如果辊道长度与悬空段长度相差不多时，也可仅由一段斜线组成。

实施本发明时，一般将现有的水平辊道改造为斜率可调的斜辊道即可基本满足要求。如果是新建轧制线，建议在设计出口提升辊道时，可设计每一辊子高度均单独可调整，可以实现更为复杂的辊道曲线，从而可以更为精确地贴合钢轨出钢端受钢轨自重影响产生的弯曲，避免钢轨与辊道的相撞。

Claims (8)

1.钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，所述出口提升辊道是由至少5根辊子间隔排列组成的辊道，所述方法包括以下步骤：

确定标准轨，根据理论计算和实际分析，建立与标准轨匹配的各机架出口提升辊道曲线模型，确定出口提升辊道的分辊段段数及各段分辊段的斜率，该斜率称为标准斜率，为相邻两辊子的高度差与其水平间距的比值；

根据轧制实际中的材质变化、规格变化、温度变化、道次变化对出钢时钢轨受重力的变形弯曲情况的影响，相应得出材质影响因子、规格影响因子、温度影响因子、道次影响因子，所述温度变化是指对应机架轧制待轧钢轨时的出口温度与对应机架轧制标准轨时的出口温度的差的变化，温度单位为℃；

根据待轧钢轨的材质、规格、温度、道次，确定其出口提升辊道的各段分辊段的斜率，所述斜率为标准斜率与材质影响因子、规格影响因子、温度影响因子和道次影响因子之积；

根据分辊段的斜率调整对应辊子的高度。

2.如权利要求1所述的钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，其特征是：所述标准轨为60kg/m的U75V钢轨，出口提升辊道的分辊段段数为二，其中第一分辊段的标准斜率为0.33％～0.46％，第二分辊段的标准斜率为0.67％～0.8％。

3.如权利要求1所述的钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，其特征是：所述标准轨为60kg/m的U75V钢轨，出口提升辊道的分辊段段数为一，分辊段的标准斜率为0.5％～0.6％。

4.如权利要求2或3所述的钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，其特征是：所述规格影响因子取值为：对43kg/m的钢轨，规格影响因子为1.1；对60kg/m的钢轨，规格影响因子为1；对75kg/m的钢轨，规格影响因子为0.9。

5.如权利要求2或3所述的钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，其特征是：所述温度影响因子取值为：温度的差为[-50，-20)时，温度影响因子为0.95，温度的差为[-20，20]时，温度影响因子为1；温度的差为(20，50]时，温度影响因子为1.05。

6.如权利要求2或3所述的钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，其特征是：所述道次影响因子取值为：第一道次，道次影响因子为1；第二道次，道次影响因子为1.03；第三道次，道次影响因子为1.05。

7.如权利要求2或3所述的钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，其特征是：所述材质影响因子取值为：材质为U75V时，材质影响因子为1；材质为U71Mn时，材质影响因子为1.2；材质为900A时，材质影响因子为1.15；材质为PG4时，材质影响因子为0.9；材质为SS时，材质影响因子为0.95；材质为LA时，材质影响因子为0.93。

8.如权利要求1所述的钢轨轧机出口提升辊道的调整方法，其特征是：所述出口提升辊道的分辊段段数为两段。

Images