CN112718873B - 改善钢轨矫前端部平直度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改善钢轨矫前端部平直度的方法，属于钢轨连轧生产技术领域。本发明通过适当降低成品机架的轧制咬入速度，使轧件各端部温度趋向均匀化，降低轧件内部残余应力，能够为预弯形成较为稳定的来料弯曲度，改善矫前钢轨前端平直度，达到弹塑性变形，缩短压钢时间，减小反弯率。此外，成品机架降速轧制可以有效减少高速轧制撞钢事故，降低电机负荷，提高压下系统分段提速轧制的能力。经实践表明，本发明可解决五成品机架出钢弯曲，从而影响端部平直度的问题，同时规格及残余应力又能满足标准要求。

Description

改善钢轨矫前端部平直度的方法
技术领域
本发明涉及一种改善钢轨矫前端部平直度的方法，属于钢轨连轧生产技术领域。
背景技术
五机架半万能轧制工艺轧制钢轨时，存在出钢弯向轨头侧，控制难度大的问题，并且钢轨出钢时的弯曲会反映到在冷床上的步冷，导致钢轨进矫直机前的弯曲度大，矫直机为保证规格和残余应力在标准范围内，不能过多增加压下量，从而导致钢轨矫后仍有较大的上弯，在补压工艺处耗时长，影响生产效率。另外，在保证通长规格和弯曲度的条件下，矫直机不能将来料前端弯曲度大的钢轨矫直，将会引起在补压工艺耗时长的问题，影响生产效率，限制产能。
影响钢轨矫前端部平直度的原因有：矫直压力增大、现有预弯曲线不能完全控制矫前弯曲度和钢轨出钢弯曲度大。
出钢端钢轨弯曲度情况如下：
A、不同轧件温度不同，而且轨头和轨底表面积不一致，在轧制过程温度降低速率不一样，致UF出钢平直度波动，前端无约束而产生弯曲。
B、弯曲钢轨前端撞击左右的辊道边板而形成复杂的端头波浪弯。
C、终轧钢轨运输到冷床上时，前端弯曲度波动大，预弯曲线无法适应其变化，导致预弯小车无法有效纠正前端的异常弯曲。
目前改善矫前端部平直度的常用方法为：
1)调整导卫装置改善出钢弯曲。此方法可改善钢轨端部外的出钢弯曲问题，减少轧件对轧辊以及挡板等辅助设备的损坏和事故的发生，但不能有效解决钢轨端部弯曲问题。
2)合理分配钢轨的轨头和轨底在轧辊孔型中的延伸系数。此方法会增加道次的轧制压力，增加轨头和轨底轧制压力的差距，造成轧机轴向窜动增加，而降低钢轨的轧制精度。此外，可能会出现轧制道次金属量不足导致成品钢轨断面形状不饱满的问题。
3)通过预弯小车增加预弯度。此方法可以缓解钢轨终轧时出钢的弯曲应力，消除在冷床上步冷后形成的大上弯，达到平直或者略微上弯的状态，为矫直提供良好的来料条件。但是，加大预弯度会导致预弯小车受力加大，修磨较多，而且可能出现轨底刮伤和出现硬弯的缺陷，不利于后续矫直。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种简便有效的改善钢轨矫前端部平直度的方法。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：改善钢轨矫前端部平直度的方法，包括如下步骤:
步骤一,观察成品轧机进钢冲击情况:查看轧机水平轧制力波动情况，如果端部冲击轧制力比中间轧制力高出300kN以上，则表明进钢冲击明显，成为进入步骤三的第一个控制因素；
步骤二,观察成品轧机轧件出口端部弯曲情况:如果轧件端部的目测弯曲度达到10mm/m及以上，则表明该弯曲度将严重影响钢轨的矫后质量,成为进入步骤三的第二个控制因素；
当上述两个控制因素都具备时，进入步骤三；
步骤三，降低成品轧机的咬入速度，咬入速度按照正常轧制速度的1/4～1/2进行初步确定；
步骤四，观察成品轧机咬入冲击力大小，冲击力若高于平均轧制力150kN，则需在上述范围内调小轧制咬入速度，否则不需要调整；
步骤五，观察成品轧机轧件端部平直度，若平直度在5mm/m以下，则咬入速度满足要求，否则需在上述范围内调小咬入速度；
步骤六，当成品轧机咬入冲击力和成品轧机轧件端部平直度同时满足要求时，成品轧机的咬入速度符合控制要求，此时的咬入速度设定为Vo，
步骤七，轧制时，成品轧机的咬入速度按照Vo进行控制，咬入的时长控制为t，在咬入时长t的时间内平稳提升轧制速度至正常轧制速度；
上述方法中,咬入的时长t按照如下方式计算：
Figure BDA0002835126860000021
式中，L——轧件端部长度值，按6m～8m选值；Vn——正常轧制速度；Vo——咬入速度。
进一步的是：步骤三中，咬入速度按照正常轧制速度的1/4～1/2的中间值进行初步确定。
进一步的是：将Vn和Vo的平均值设定为Vp，成品轧机先按咬入速度Vo咬入后，再用t/2的时间达到轧制速度Vp，再用t/2的时间达到轧制速度Vn。
本发明的有益效果是：通过适当降低成品机架的轧制咬入速度，使轧件各端部温度趋向均匀化，降低轧件内部残余应力，能够为预弯形成较为稳定的来料弯曲度，改善矫前钢轨前端平直度，达到弹塑性变形，缩短压钢时间，减小反弯率。此外，成品机架降速轧制可以有效减少高速轧制撞钢事故，降低电机负荷，提高压下系统分段提速轧制的能力。经实践表明，本发明可解决五成品机架出钢弯曲，从而影响端部平直度的问题，同时规格及残余应力又能满足标准要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明在实施时，包括如下步骤:
步骤一,观察成品轧机进钢冲击情况:查看轧机水平轧制力波动情况，如果端部冲击轧制力比中间轧制力高出300kN以上，则表明进钢冲击明显，成为进入步骤三的第一个控制因素；
步骤二,观察成品轧机轧件出口端部弯曲情况:如果轧件端部的目测弯曲度达到10mm/m及以上，则表明该弯曲度将严重影响钢轨的矫后质量,成为进入步骤三的第二个控制因素；
当上述两个控制因素都具备时，进入步骤三；
步骤三，降低成品轧机的咬入速度，咬入速度按照正常轧制速度的1/4～1/2进行初步确定；为使得初始速度更合理，咬入速度可按照正常轧制速度的1/4～1/2的中间值进行初步确定
步骤四，观察成品轧机咬入冲击力大小，冲击力若高于平均轧制力150kN，则需在上述范围内调小轧制咬入速度，否则不需要调整；
步骤五，观察成品轧机轧件端部平直度，若平直度在5mm/m以下，则咬入速度满足要求，否则需在上述范围内调小咬入速度；
步骤六，当成品轧机咬入冲击力和成品轧机轧件端部平直度同时满足要求时，成品轧机的咬入速度符合控制要求，此时的咬入速度设定为Vo，
步骤七，轧制时，成品轧机的咬入速度按照Vo进行控制，咬入的时长控制为t，在咬入时长t的时间内平稳提升轧制速度至正常轧制速度；
由咬入速度上升到正常轧制速度需要时间，该过渡时间对轧件的端部弯曲度同样会产生大的影响，过短端部弯曲无法得到改善，过长影响生产效率；因此，上述方法中,咬入的时长t按照如下方式计算：
Figure BDA0002835126860000031
式中，L——轧件端部长度值，按6m～8m选值；Vn——正常轧制速度；Vo——咬入速度。
为保证执行时间的合理性，本发明将Vn和Vo的平均值设定为Vp，成品轧机先按咬入速度Vo咬入后，再用t/2的时间达到轧制速度Vp，再用t/2的时间达到轧制速度Vn。
实施例：以60kg/m U75V型号钢轨为例，进行实施。
实施步骤如下：
A、观察60kg/m U75V型号钢轨在成品轧机进钢时的水平轧制力波动情况，发现端部冲击轧制力比中间轧制力高出450kN；
B、观察该型号钢轨在成品轧机出口端部弯曲情况，发现该轧件端部的目测弯曲度达到12mm/m左右；
C、测量该型号钢轨经成品轧机出钢后在冷床上的端部弯曲情况，测量数据发现，该型号钢轨矫前前端弯曲度超过5m；
D、为解决该钢轨矫前前端弯曲问题，对该型号钢轨在成品轧机的咬入速度和咬入时长进行调整。60kg/m U75V型号钢轨在成品轧机的正常轧制速度为4m/s，端部长度为6m。初步设定咬入速度为1.5m/s，咬入时长为2.2s；
E、60kg/m U75V型号钢轨以1.5m/s的轧制速度咬入，咬入2.2s后,平稳提升轧制速度至正常轧制速度4m/s；
F、按照以上轧制参数轧制该型号钢轨，在成品轧机机后观察出钢情况。观察发现，成品轧机出钢平稳，向轨头弯曲幅度不大，可以忽略；
G、机械系统未见异常，卡量钢轨前端尺寸，未见异常波动；
H、矫前测量试验钢的弯曲度，试验钢的弯曲度为上弯1.4mm左右；此外，同时按照现有常规技术实施，将其产品标定为非试验钢，非试验钢的弯曲度为上弯2.0mm左右；
I、矫直过后，按照铁标分段测量钢轨弯曲度，即1.6m～3.1m为第一段，2.6m～4.1m为第二段，第一段标准为上弯≤0.6，下弯≤0.2，第二段上下弯≤0.5；
J、钢轨矫后测量试验钢和非试验钢前端平直度如下表，单位为mm；
非试验钢
Figure BDA0002835126860000041
试验钢
Figure BDA0002835126860000051
K、通过对比试验发现，本发明提供的方法对改善钢轨在成品轧机端部冲击力过大导致矫前端部弯曲度大的现象效果明显，试验钢的端部弯曲度得到有效降低，本发明提供的方法对提高钢轨的平直度有极大的有益效果。

Claims (3)

1.改善钢轨矫前端部平直度的方法，其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,观察成品轧机进钢冲击情况:查看轧机水平轧制力波动情况，如果端部冲击轧制力比中间轧制力高出300kN以上，则表明进钢冲击明显，成为进入步骤三的第一个控制因素；
步骤二,观察成品轧机轧件出口端部弯曲情况:如果轧件端部的目测弯曲度达到10mm/m及以上，则表明该弯曲度将严重影响钢轨的矫后质量,成为进入步骤三的第二个控制因素；
当上述两个控制因素都具备时，进入步骤三；
步骤三，降低成品轧机的咬入速度，咬入速度按照正常轧制速度的1/4～1/2进行初步确定；
步骤四，观察成品轧机咬入冲击力大小，冲击力若高于平均轧制力150kN，则需在上述范围内调小轧制咬入速度，否则不需要调整；
步骤五，观察成品轧机轧件端部平直度，若平直度在5mm/m以下，则咬入速度满足要求，否则需在上述范围内调小咬入速度；
步骤六，当成品轧机咬入冲击力和成品轧机轧件端部平直度同时满足要求时，成品轧机的咬入速度符合控制要求，此时的咬入速度设定为Vo，
步骤七，轧制时，成品轧机的咬入速度按照Vo进行控制，咬入的时长控制为t，在咬入时长t的时间内平稳提升轧制速度至正常轧制速度；
上述方法中,咬入的时长t按照如下方式计算：
Figure FDA0002835126850000011
式中，L——轧件端部长度值，按6m～8m选值；Vn——正常轧制速度；Vo——咬入速度。
2.如权利要求1所述的改善钢轨矫前端部平直度的方法，其特征在于：步骤三中，咬入速度按照正常轧制速度的1/4～1/2的中间值进行初步确定。
3.如权利要求1或2所述的改善钢轨矫前端部平直度的方法，其特征在于：将Vn和Vo的平均值设定为Vp，成品轧机先按咬入速度Vo咬入后，再用t/2的时间达到轧制速度Vp，再用t/2的时间达到轧制速度Vn。
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