CN106424138A - 万能轧机布置结构及轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢轨制造领域，尤其是一种万能轧机布置结构及轧制方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种消除传统轧机布置形式存在的轧件出钢弯曲大、规格波动大等不足，实现产品质量、生产效率的提高的万能轧机布置结构及轧制方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：万能轧机布置结构，所述布置结构按照钢轨轧制步骤依次布置为第一开坯机、第二开坯机、万能粗轧机组、精轧机组和成品轧机。本发明具有十分广阔的市场应用环境，尤其适用于高效率生产高速铁路铁轨的生产场合。

Description

万能轧机布置结构及轧制方法
技术领域
本发明涉及钢轨制造领域，尤其是一种万能轧机布置结构及轧制方法。
背景技术
随着高速铁路技术的不断发展，对钢轨表面质量及规格尺寸精度的要求也越来越高。与普通铁路用钢轨比高速铁路用钢轨工作面不允许缺陷修磨，即不允许工作面存在深度缺陷大于0.35mm的表面缺陷。同时，随着对钢轨通长规格精度及平直度的大幅度提高，相应地对钢轨规格尺寸的通长均匀性也提出了更加苛刻的要求。生产经验表明，轧机布置形式是影响钢轨表面质量及通长尺寸均匀性的根本原因，布置形式确定后，很难通过孔型设计、轧制调整等方式进行改进。分析表明，合理的布置形式不仅能获得稳定良好的表面质量还可充分保证钢轨通长尺寸的均匀性。
纵观世界主流钢轨生产厂，为了保证坯到材8以上的压缩比，机架选择上均考虑了两架开坯机，但其后的万能轧机布置形式及数量存在差异。主要区别如下：
(1)机架数量
最少机架数量为3机架，其中两架万能轧机，一架轧边机，具有投资省、占地少、效率高等优点。同3机架钢轨万能生产工艺比，5机架及以上机架数则在新日铁、法国萨西诺及攀钢万能II线上得到应用。同一厂两条不同机架数的生产线钢轨质量及生产难度对比表明，5机架的钢万能生产线具有规格控制稳定、调整难度小、通长尺寸均匀的显著优点。3机架钢轨生产线每一道次变形量大、轧制负荷大，断面规格精度难以控制。机架数量为3时，三机架构成一个连轧机组，其中轧边机布置在两万能轧机间，最后一架为成品精轧机成为当前流行的布置形式。国内有的厂家将3机架分开布置，即将成品轧机从机组中分离出来单独布置。机架数量为5机架及以上时，除了7机架或9机架半连轧布置工艺外，最典型是的将轧机分成2组到4组进行布置。其中最后一架为单独布置的万能轧机，作为成品轧机或作为定径机用。其余机组则采用一架万能轧机与一架轧边机构成一个机组或两架万能轧机与一个轧边机构成一个机组的方式。
(2)连轧机组布置形式
钢轨生产中主要万能轧机布置形式有三机架连轧和两机架连轧两种。国内外也存在非主流的7-11个机架连轧钢轨的工艺布置，但存在设备投资大、维护量大、生产控制难度大等问题，这里不进行讨论。在机架数量一定的情况下，连轧机组的不同布置形式对钢轨表面质量、规格尺寸通长波动的影响也不一样。二机架连轧：通常是一架万能轧机和一架轧边机构成一个机组，万能轧机布置在轧边机前面。攀钢轨梁厂的I线、II线及法国萨西诺、日本新日铁等公司均采用该布置形式。根据前面的分析，该布置形式的优点是不存在轨高“高点”，但轧件从轧边机出来时弯曲度波动大，易产生表面质量缺陷。三机架连轧：钢轨生产工艺通用的一种轧机布置形式。一般是两架开坯机后，布置一个三机架构成的万能连轧机组。连轧机组由两架万能轧机构成，中间为轧边机。轧件进出机组的平直度均较稳定，通过工艺设计或调整，很容易减轻机组前后平直的轧件与轧机导卫的撞击，产生表面缺陷的可能性小。但存在上述分析中的规格波动特别是钢轨“高点”问题。
另外，达涅利摩根沙玛公司已经开发出的一种称为PSP型钢定径轧制的创新工艺，用于生产高质量大、中型型钢、钢轨和异型型钢。当与预精轧区连轧机组可逆轧制模式结合起来后，可在相互独立的精轧机架实现单一道次轧制。该轧机布置形式被认为在生产达1000mm(凸缘高度达400mm)等边、不等边型钢、特殊型钢及钢轨的中型及大型型钢轧机中是最理想的应用。独立布置的“定径”机是PSP工艺的重点，对实现高精度、低成本轧制具有重要作用。(1)”定径”机座仅适用于精轧道次，由于压下量小，轧辊和导卫使用寿命长，可提供最佳公差；(2)由于轧件和精轧机座轧辊接触减少，且轧制温度高，成品的表面质量最佳；(3)串列式轧辊组的使用寿命不取决于精轧机座，这样轧辊使用寿命长。日本某厂从1974年就开始用万能轧机生产钢轨，具有丰富的钢轨生产经验及技术研发能力，其生产的钢轨出口到世界各个高端需求市场。随着对钢轨质量要求的进一步提高，于1997年在原有工艺布置上增加了一架万能轧机，使UF成为钢轨“定径”机。与该厂具有相似工艺布置、技术、质量水平及地位的CORUS公司的法国某厂也采用了UF单独布置，并作为“定径”机的工艺布置形式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种消除传统轧机布置形式存在的轧件出钢弯曲大、规格波动大等不足，实现产品质量、生产效率的提高的万能轧机布置结构及轧制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：万能轧机布置结构，所述布置结构按照钢轨轧制步骤依次布置为第一开坯机、第二开坯机、万能粗轧机组、精轧机组和成品轧机。
进一步的是，所述第一开坯机配置有箱形孔、梯形孔及帽形孔。
进一步的是，所述第二开坯机配置轨形切深孔、轨形延伸孔及先导孔。
进一步的是，所述万能粗轧机组依次由第一万能轧机、第一轧边机和第二万能轧机构成。
进一步的是，所述精轧机组依次由第二轧边机和第三万能轧机构成。
进一步的是，所述第三万能轧机设置有半万能成品孔。
进一步的是，第一万能轧机、第一轧边机、第二万能轧机和第二轧边机均设置有全万能轨形孔。
进一步的是，万能轧机轧制方法，包括以下步骤：
a、首先将待轧制钢轨送入第一开坯机轧制5-7道次，然后送入第二开坯机轧制3-5道次；
b、将经过上述开坯轧制的钢轨送入万能粗轧机组轧制3道次，然后送入下一工序；
c、将钢轨送入精轧机组轧制1道次，然后送入下一工序；
d、将钢轨送入成品轧机轧制1道次后，即完成轧制。
本发明的有益效果是：本发明通过优化轧制设备布置，保证了98％以上的变形量仍由最合理的7机架完成，具有调整灵活、规格稳定的特点。另外，选用的万能粗轧机组不易产生轧件撞击孔型或导卫形成轧疤等表面缺陷，进一步的保证了生产的质量。在实际使用中，本发明对原有设备的改动极小，但是，却可以很好的提高产品的质量。随着我国高铁的快速发展和相应的市场的扩张，本发明具有十分广阔的市场应用环境，尤其适用于高效率生产高速铁路铁轨的生产场合。
附图说明
图1是本发明的布置结构示意图。
图中标记为：第一开坯机(BD1)、第二开坯机(BD2)、第一万能轧机(U1)、第一轧边机(E1)、第二万能轧机(U2)、第二轧边机(E2)、第三万能轧机(U3)、成品轧机(UF)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示的万能轧机布置结构，所述布置结构按照钢轨轧制步骤依次布置为第一开坯机(BD1)、第二开坯机(BD2)、万能粗轧机组、精轧机组和成品轧机(UF)。一般的优选能粗轧机组依次由第一万能轧机(U1)、第一轧边机(E1)和第二万能轧机(U2)构成，以及优选精轧机组依次由第二轧边机(E2)和第三万能轧机(U3)构成。在实际使用时，首先将待轧制钢轨送入第一开坯机(BD1)轧制5-7道次，作为，然后送入第二开坯机(BD2)轧制3-5道次；b、将经过上述开坯轧制的钢轨送入万能粗轧机组轧制3道次，然后送入下一工序；c、将钢轨送入精轧机组轧制1道次，然后送入下一工序；d、将钢轨送入成品轧机轧制1道次后，即完成轧制。最终实现消除传统轧机布置形式存在的轧件出钢弯曲大、规格波动大等不足，实现产品质量、生产效率的提高的发明目的。
另外，本发明还尤其对第一开坯机(BD1)和第二开坯机(BD2)进行了创造性的改进，其中：所述第一开坯机(BD1)配置有箱形孔、梯形孔及帽形孔，以及所述第二开坯机(BD2)配置轨形切深孔、轨形延伸孔及先导孔。另外的，由于优选能粗轧机组依次由第一万能轧机(U1)、第一轧边机(E1)和第二万能轧机(U2)构成，即粗轧机组的前后均为万能轧机，尽管往复轧制3道次，但轧件进出机组平直，不易产生轧件撞击孔型或导卫形成轧疤等表面缺陷。与此同时的，优选精轧机组依次由第二轧边机(E2)和第三万能轧机(U3)构成，则轧件进出机组同样处于平直状态，利于轧件表面质量的控制。同时，第二轧边机(E2)与第二万能轧机(U2)形成的连轧张力小，前面机组产生的规格通长波动得到一定程度的控制。
由于成品轧机(UF)单独布置，能解决钢轨通长规格波动，特别是连轧机组形成的轨高“高点”，也能解决半成能成品孔型造成的钢轨踏面冠状不合及波动的问题。同时，该机组来料端部平直不易产生表面质量缺陷。
本发明与世界一流钢轨厂工艺布置形式相比较，也具有一定的优势。由于PSP工艺的核心是定径，定径机前机架少，道次变形量太大，钢轨轧制精度和表面质量均较差；法国萨西诺及日本住友公司的钢轨生产线建成早，随着生产认识的积累近年来增加了“定径”功能，但定径机前轧制机组均采用一架万能轧机与一架轧边机的布置形式，存在出钢弯曲表面质量控制难度大的问题。
综上，与现有7机架工艺布置形式相比，本布置形式增加的场地可以忽略不计，增加的设备投资也仅为整个生产线的5％左右，而生产效率基本没有变化，但钢轨的产品质量却会得到大幅度的提升。

Claims (8)

1.万能轧机布置结构，其特征在于，所述布置结构按照钢轨轧制步骤依次布置为第一开坯机(BD1)、第二开坯机(BD2)、万能粗轧机组、精轧机组和成品轧机(UF)。
2.如权利要求1所述的万能轧机布置结构，其特征在于：所述第一开坯机(BD1)配置有箱形孔、梯形孔及帽形孔。
3.如权利要求1所述的万能轧机布置结构，其特征在于：所述第二开坯机(BD2)配置轨形切深孔、轨形延伸孔及先导孔。
4.如权利要求1所述的万能轧机布置结构，其特征在于：所述万能粗轧机组依次由第一万能轧机(U1)、第一轧边机(E1)和第二万能轧机(U2)构成。
5.如权利要求1所述的万能轧机布置结构，其特征在于：所述精轧机组依次由第二轧边机(E2)和第三万能轧机(U3)构成。
6.如权利要求5所述的万能轧机布置结构，其特征在于：所述第三万能轧机(U3)设置有半万能成品孔。
7.如权利要求4或5所述的万能轧机布置结构，其特征在于：第一万能轧机(U1)、第一轧边机(E1)、第二万能轧机(U2)和第二轧边机(E2)均设置有全万能轨形孔。
8.利用权利要求1所述的万能轧机布置结构所进行的轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、首先将待轧制钢轨送入第一开坯机(BD1)轧制5-7道次，然后送入第二开坯机(BD2)轧制3-5道次；
b、将经过上述开坯轧制的钢轨送入万能粗轧机组轧制3道次，然后送入下一工序；
c、将钢轨送入精轧机组轧制1道次，然后送入下一工序；
d、将钢轨送入成品轧机轧制1道次后，即完成轧制。
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